JP2008025867A - エジェクタ式冷凍サイクルおよび蒸発器ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】蒸発器１５、１８の圧力損失の許容範囲を明確にするとともに、その圧力損失が許容範囲内となるように有効流路断面積を大きくすることのできる蒸発器ユニット２０とする。
【解決手段】所定の圧力損失を持つ蒸発器１５、１８がエジェクタ１４の吸引側および流出側の少なくとも一方に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、システムが最大負荷条件時に蒸発器１５、１８における冷媒の圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２がエジェクタ１４による昇圧量ＰＥよりも少なくなるようにする。
これにより、蒸発器１５、１８における冷媒の圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２がエジェクタ１４による昇圧量ＰＥよりも小さくする（ΔＰ１、ΔＰ２＜ＰＥとする）ことで、蒸発器１５、１８での平均蒸発温度が従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷媒減圧手段の役割および冷媒循環手段の役割を果たすエジェクタと、複数の蒸発器とを有するエジェクタ式冷凍サイクル、およびそのエジェクタ式冷凍サイクルに用いる蒸発器ユニットに関するものである。

従来、この種のエジェクタ式冷凍サイクルは、下記の特許文献１、２などにて知られている。例えば特許文献１では、絞り機構を出た冷媒を第２蒸発器で蒸発させ、その蒸発した冷媒をエジェクタに吸入させることで冷媒の圧力が上昇する。そして、エジェクタを出た冷媒は第１蒸発器で蒸発させた後、圧縮機に吸入される。

第２蒸発器の蒸発温度はエジェクタの昇圧効果により第１蒸発器の蒸発温度より低くなることから、被冷却流体（例えば空気）との温度差が大きくなり、冷却性能が向上する。なお、エジェクタでの昇圧量はエジェクタの吸入冷媒流量とノズルに入る駆動冷媒流量との割合と、各冷媒の状態とによって変化する。

また、エジェクタとエジェクタ吸入冷媒の第２蒸発器とが離れている場合、またはエジェクタとエジェクタ吐出冷媒の第１蒸発器とが離れている場合、冷媒の流れに圧力損失が生じてエジェクタの昇圧効果が目減りされるため、エジェクタを第１、第２蒸発器と最も近い位置に配置することが望ましい。そこで、下記の特許文献３では、エジェクタと第１、第２蒸発器とを一体構造とすることで、エジェクタを第１、第２蒸発器の出入り口近傍に配置するようにしている。
特開２００５−３０８３８４号公報 特開２００５−３０８３８０号公報 特許第３２６５６４９号

しかしながら、エジェクタを第１、第２蒸発器の出入り口近傍としてヘッダタンク部内などに配置した場合、冷媒流路断面積が減少して冷媒質量流速（冷媒質量流速とは、ヘッダタンク部内やチューブ内など冷媒流れの各部において、冷媒質量流量を冷媒流路断面積で割った値である）が高くなるため、圧力損失が大きくなり、冷却性能の向上効果が減少してしまうという問題点がある。

この圧力損失を小さくするため、各冷媒流路断面積を大きく設定したり、冷媒流路長さを短く設定したりして冷媒質量流速を低減させることができるが、従来は圧力損失の許容範囲が不明であるために流路断面積や流路長さの最適設定が困難であった。

本発明の目的は、所定の圧力損失を持つ蒸発器がエジェクタの吸引側および流出側の少なくとも一方に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、蒸発器の圧力損失の許容範囲を明確にするとともに、その圧力損失が許容範囲内となるように有効流路断面積を大きくすることのできる蒸発器ユニット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１３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、所定の圧力損失を持つ蒸発器（１５、１８）がエジェクタ（１４）の吸引側および流出側の少なくとも一方に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、
システムが最大負荷条件時に蒸発器（１５、１８）における冷媒の圧力損失（ΔＰ１、ΔＰ２）がエジェクタ（１４）による昇圧量（ＰＥ）よりも少なくなるように設定され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、蒸発器（１５、１８）における冷媒の圧力損失（ΔＰ１、ΔＰ２）がエジェクタ（１４）による昇圧量（ＰＥ）よりも小さくする（ΔＰ１、ΔＰ２＜ＰＥとする）ことで、蒸発器（１５、１８）での平均蒸発温度を従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、所定の圧力損失を持つ蒸発器（１８）がエジェクタ（１４）の吸引側に配置され、システムが最大負荷条件時に蒸発器（１８）における冷媒の圧力損失（ΔＰ２）がエジェクタ（１４）による昇圧量（ＰＥ）よりも少なくなるように設定されていることを特徴としている。

この請求項２に記載の発明によれば、吸入側に配置した蒸発器（１８）の圧力損失（ΔＰ２）を、エジェクタ（１４）による昇圧量（ＰＥ）よりも小さくする（ΔＰ２＜ＰＥとする）ことで、蒸発器（１８）での平均蒸発温度が従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、所定の圧力損失を持つ蒸発器（１５）がエジェクタ（１４）の流出側に配置され、システムが最大負荷条件時に蒸発器（１５）における冷媒の圧力損失（ΔＰ１）がエジェクタ（１４）による昇圧量（ＰＥ）よりも少なくなるように設定されていることを特徴としている。

この請求項３に記載の発明によれば、流出側に配置した蒸発器（１５）の圧力損失（ΔＰ１）をエジェクタ（１４）による昇圧量（ＰＥ）よりも小さくする（ΔＰ１＜ＰＥとする）ことで、蒸発器（１５）の圧損係数が従来の蒸発器より大きい場合でも、流出側の蒸発器（１５）での平均蒸発温度を従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、所定の圧力損失を持つ第１の蒸発器（１５）がエジェクタ（１４）の流出側に配置され、所定の圧力損失を持つ第２の蒸発器（１８）がエジェクタ（１４）の吸引側に配置され、システムが最大負荷条件時に第２の蒸発器（１８）における冷媒の圧力損失（ΔＰ２）が第１の蒸発器（１５）における冷媒の圧力損失（ΔＰ１）よりも少なくなるよう第１、第２の蒸発器（１５、１８）が設定されていることを特徴としている。

この請求項４に記載の発明によれば、吸入側に配置した第２の蒸発器（１８）の圧力損失（ΔＰ２）を、流出側に配置した第１の蒸発器（１５）の圧力損失（ΔＰ１）よりも小さくする（ΔＰ２＜ΔＰ１とする）ことで、吸入側に配置した第２の蒸発器（１８）の平均蒸発温度を従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、前記設定となるように蒸発器（１５、１８）の冷媒流路断面積が設定されていることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、具体的に蒸発器（１５、１８）の冷媒流路断面積を操作することによって請求項１ないし請求項４に示す圧力関係とすることができる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、圧力損失（ΔＰ１、ΔＰ２）が１００ｋＰａ以下となるように蒸発器（１５、１８）の冷媒流路断面積が設定されていることを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、エジェクタ（１４）の最大昇圧量（ｍａｘ．ＰＥ）が１００ｋＰａ程度であることによるものである。

また、請求項７に記載の発明では、請求項５に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、蒸発器（１５、１８）の冷媒最小流路断面が水力直径１０ｍｍ以上に設定されていることを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、図１５に示す冷媒最小流路の水力直径と蒸発器内圧損との関係より、システム最大負荷条件時の最大冷媒流量にて蒸発器の圧力損失（ΔＰ１、ΔＰ２）をエジェクタ（１４）の最大昇圧量（ｍａｘ．ＰＥ）である１００ｋＰａよりも抑えようとすると、冷媒最小流路断面での水力直径は１０ｍｍ以上とする必要があることによるものである。

また、請求項８に記載の発明では、所定の圧力損失を持つ第１の蒸発器（１５）がエジェクタ（１４）の流出側に配置され、所定の圧力損失を持つ第２の蒸発器（１８）がエジェクタ（１４）の吸引側に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、
第２の蒸発器（１８）出口における冷媒の圧力（Ｐｏ２）が第１の蒸発器（１５）出口における冷媒の圧力（Ｐｏ１）以下となるよう第１、第２の蒸発器（１５、１８）それぞれの入口絞り機構（１４ａ、１７）が設定されていることを特徴としている。

この請求項８に記載の発明によれば、エジェクタ流出冷媒量がエジェクタ吸入冷媒量よりも多いことから、吸入側に配置した第２の蒸発器（１８）の平均蒸発温度を流出側に配置した第１の蒸発器（１５）の平均蒸発温度よりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、請求項９に記載の発明では、ノズル部（１４ａ）から噴射される高い速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引し、ノズル部（１４ａ）から噴射された冷媒と冷媒吸引口（１４ｂ）から吸引された冷媒とを混合して吐出するエジェクタ（１４）と、
エジェクタ（１４）に吸引される冷媒またはエジェクタ（１４）から吐出された冷媒を蒸発させる蒸発器（１５、１８）とを備え、
蒸発器（１５、１８）とエジェクタ（１４）とが一体に組み付けられた蒸発器ユニット（２０）において、
蒸発器（１５、１８）のヘッダタンク部（１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ）内に挿入されたチューブ（２１）の先端形状が、チューブ（２１）の幅方向において、両端部に対して中央部が窪んだ形状であることを特徴としている。

この請求項９に記載の発明によれば、ヘッダタンク部（１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ）内の冷媒流路断面積を大きくすることが可能となり、蒸発器（１５、１８）の冷媒圧力損失を少なくできることから冷却性能を向上させることができる。

また、請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の蒸発器ユニットにおいて、チューブ（２１）の先端形状が、ヘッダタンク部（１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ）内に配置されたエジェクタ（１４）の外形形状に沿うように形成されていることを特徴としている。

また、請求項１１に記載の発明では、請求項９に記載の蒸発器ユニットにおいて、チューブ（２１）の先端形状が、ヘッダタンク部（１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ）のチューブ挿入側の内面形状に沿うように形成されていることを特徴としている。

これら請求項１０または請求項１１に記載の発明によれば、チューブ（２１）の先端形状をエジェクタ（１４）の外形形状、もしくはヘッダタンク部（１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ）のチューブ挿入側の内面形状に沿うように形成することで、ヘッダタンク部（１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ）内の冷媒流路断面積を効率的に大きくすることが可能となる。

また、請求項１２に記載の発明では、ノズル部（１４ａ）から噴射される高い速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引し、ノズル部（１４ａ）から噴射された冷媒と冷媒吸引口（１４ｂ）から吸引された冷媒とを混合して吐出するエジェクタ（１４）と、
エジェクタ（１４）に吸引される冷媒またはエジェクタ（１４）から吐出された冷媒を蒸発させる蒸発器（１５、１８）とを備え、
蒸発器（１５、１８）とエジェクタ（１４）とが一体に組み付けられた蒸発器ユニット（２０）において、
蒸発器（１５、１８）のヘッダタンク部（１５ｂ、１８ｂ）内に複数のエジェクタ（１４）を配置したことを特徴としている。

この請求項１２に記載の発明によれば、ヘッダタンク部内に１個のエジェクタを配置するより、同じ効果を実現できる直径の小さいエジェクタを複数使用することで、ヘッダタンク部内の冷媒流路断面積を大きくすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載の蒸発器ユニットにおいて、一つのヘッダタンク部（１８ｂ）内に複数のエジェクタ（１４）を配置したことを特徴としている。

この請求項１３に記載の発明によれば、一つのヘッダタンク部（１８ｂ）内においても、１個のエジェクタを配置するより、同じ効果を実現できる直径の小さいエジェクタを複数使用することでヘッダタンク部（１８ｂ）内の冷媒流路断面積を大きくすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、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。

以下、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル、およびそれに用いる蒸発器ユニットの実施形態を説明する。なお、蒸発器ユニットは、熱交換器ユニット、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット、エジェクタ式冷凍サイクル用蒸発器ユニット、あるいは、エジェクタ付き蒸発器ユニットとも呼ばれうるものである。

蒸発器ユニットは、エジェクタを備える冷凍サイクルを構成するため、配管を介して冷凍サイクルの他の構成部品である放熱器、および圧縮機と接続される。蒸発器ユニットは、一つの形態では室内機として空気を冷却する用途に用いられる。また、蒸発器ユニットは、他の形態では、室外機として用いることもできる。

図１〜図１０は本発明の第１実施形態を表すもので、図１は、実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を車両用冷凍サイクル装置に適用した例の模式図である。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０において、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａや図示しないＶベルトなどを介して図示しない車両走行用エンジンにより回転駆動される。

この圧縮機１１としては、圧縮容量の変化によって冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチ１１ａの断続によって圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを使用しても良い。また、圧縮機１１として電動圧縮機を使用すれば、電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整できる。なお、図１で電磁クラッチ１１ａは、図示しない制御装置からの出力によって断続が制御されるようになっている。

この圧縮機１１の冷媒吐出側には放熱器１２が配置されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と、図示しない冷却ファンによって送風される外気（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ものである。ここで、エジェクタ式冷凍サイクル１０の冷媒として、本実施形態ではフロン系、ＨＣ系などの冷媒のように、高圧圧力が臨界圧力を超えない冷媒を用いて蒸気圧縮式の亜臨界圧サイクルを構成している。このため、放熱器１２は冷媒を凝縮する凝縮器として作用する。

放熱器１２の出口側には受液器１２ａが設けられている。この受液器１２ａは、周知のように縦長のタンク形状のものであり、冷媒の気液を分離してサイクル内の余剰冷媒を液冷媒として溜める気液分離器を構成している。受液器１２ａの出口には、タンク形状内部の下部側から液冷媒を導出するようになっている。なお、受液器１２ａは、本例では放熱器１２と一体的に設けられている。

また、放熱器１２として、冷媒流れ上流側に位置する凝縮用熱交換部と、この凝縮用熱交換部からの冷媒を導入して冷媒の気液を分離する受液器１２ａと、この受液器１２ａからの飽和液冷媒を過冷却する過冷却用熱交換部とを有する公知の構成を採用しても良い。受液器１２ａの出口側には温度式膨張弁１３が配置されている。この温度式膨張弁１３は、受液器１２ａからの液冷媒を減圧する減圧手段であり、圧縮機１１の吸入側通路に配置された感温部１３ａを有している。

温度式膨張弁１３は周知のように、圧縮機１１の吸入側冷媒（後述の蒸発器出口側冷媒）の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度を検出し、圧縮機吸入側冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度（冷媒流量）を調整するものである。温度式膨張弁１３の出口側にはエジェクタ１４が配置されている。このエジェクタ１４は、冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用（巻き込み作用）によって冷媒の循環を行う流体輸送の冷媒循環手段（運動量輸送式ポンプ）でもある。

エジェクタ１４には、膨張弁１３通過後の冷媒（中間圧冷媒）の通路面積を小さく絞って、冷媒をさらに減圧膨張させるノズル部（本発明で言う入口絞り機構）１４ａと、ノズル部１４ａ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（風下側熱交換部）１８からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口１４ｂが備えられている。

さらに、ノズル部１４ａおよび冷媒吸引口１４ｂの冷媒流れ下流側部位には、ノズル部１４ａからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口１４ｂの吸引冷媒とを混合する混合部１４ｃが設けられている。そして、混合部１４ｃの冷媒流れ下流側に昇圧部を成すディフューザ部１４ｄが配置されている。このディフューザ部１４ｄ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１４のディフューザ部１４ｄの出口側には第１蒸発器（風上側熱交換部）１５が接続され、この第１蒸発器１５の出口側は圧縮機１１の吸入側に接続されている。一方、エジェクタ１４の入口側（温度式膨張弁１３の出口側とエジェクタ１４の入口側との間の中間部位）から冷媒分岐通路１６が分岐され、この冷媒分岐通路１６の下流側はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに接続されている。ｚは冷媒分岐通路１６の分岐点を示す。

この冷媒分岐通路１６には絞り機構（本発明で言う入口絞り機構）１７が配置され、この絞り機構１７よりも冷媒流れ下流側には第２蒸発器１８が配置されている。絞り機構１７は、第２蒸発器１８への冷媒流量の調節作用を成す減圧手段であり、具体的に本実施形態ではキャピラリチューブやオリフィスのような固定絞りで構成されている。

また、本実施形態では２つの蒸発器１５、１８を後述の構成により一体構造に組み立てるようになっている。この２つの蒸発器１５、１８を図示しない空調ケース内に収納し、この空調ケース内に構成される空気通路に、共通の電動送風機１９により空気（被冷却空気）を矢印Ａの如く送風し、この送風空気を２つの蒸発器１５、１８で冷却するようになっている。

電動送風機１９は、モータ１９ａによって駆動される電動ファンであり、モータ１９ａは図示しない制御装置から出力される制御電圧によって回転駆動される。２つの蒸発器１５、１８で冷却された冷風は、図示しない共通の冷却対象空間に送り込まれ、これにより、２つの蒸発器１５、１８にて共通の冷却対象空間を冷却するようになっている。なお、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を車両空調用冷凍サイクル装置に適用する場合、車室内空間が冷却対象空間となる。

また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を冷凍車用冷凍サイクル装置に適用する場合、冷凍車の冷凍冷蔵庫内空間が冷却対象空間となる。ここで、２つの蒸発器１５、１８のうち、エジェクタ１４下流側の主流路に接続される第１蒸発器１５を空気流れＡの上流側（風上側）に配置し、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに接続される第２蒸発器１８を空気流れＡの下流側（風下側）に配置している。

次に、上記構成における作動を図２のｐ−ｈ線図に基づいて説明する。図２は、図１の車両用エジェクタ式冷凍サイクル１０においてエジェクタ１４の昇圧量ＰＥが大きいときのｐ−ｈ線図である。ここで、図２中の点ａａ〜ｈｈは、図１中の点ａａ〜点ｈｈに対応している。

また同様に、図３はエジェクタ１４の昇圧量ＰＥが小さいときのｐ−ｈ線図、図４は蒸発器の圧損係数が大きい場合のｐ−ｈ線図である。なお、図２〜図４の各図とも、図中に書かれた破線は比較のための膨張弁サイクルであり、比較し易くするために第１蒸発器出口蒸発点（圧縮機吸入状態点）ｆｆを合わせて書いてある。

圧縮機１１が起動すると、第１蒸発器１５から気相冷媒が圧縮機１１に吸入され、圧縮された流量Ｇｎの冷媒が放熱器１２に吐出される（ｆｆ→ａａ）。放熱器１２では高温の冷媒が外気により冷却されて凝縮する（ａａ→ｂｂ）。放熱器１２から流出した流量Ｇｎの高圧液相冷媒は、分岐点ｚにて分岐冷媒通路１６に向かう流量Ｇｅの冷媒流れと、エジェクタ１４に向かう流量Ｇｎ−Ｇｅの冷媒流れとに分流する。

エジェクタ１４に流入した流量Ｇｎ−Ｇｅの冷媒流れは、ノズル部１４ａで等エントロピ的に減圧されて膨張する（ｂｂ→ｃｃ）。従って、ノズル部１４ａで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、このノズル部１４ａの噴出口から冷媒は高速度となって噴出する。この時、高速度で噴出する冷媒流の圧力低下により、第２蒸発器１８から流量Ｇｅの気相冷媒を冷媒吸引口１４ｂに吸引する。

ノズル部１４ａから噴出した冷媒と冷媒吸引口１４ｂに吸引された冷媒は、ノズル部１４ａ下流側の混合部１４ｃで混合し（ｃｃ→ｄｄ、ｈｈ→ｄｄ）、ディフューザ部１４ｄに流入する。このディフューザ部１４ｄ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（ｄｄ→ｅｅ）。

そして、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄから流出した流量Ｇｎの冷媒は、第１蒸発器１５に流入する。第１蒸発器１５では、低温の低圧冷媒が熱交換コア部１５ａにて矢印A方向の送風空気から吸熱して蒸発する（ｅｅ→ｆｆ）。この蒸発後の気相冷媒は、圧縮機１１に吸入され、再び圧縮される。

一方、分岐冷媒通路１６に流入した流量Ｇｅの冷媒流れは、絞り機構１７で減圧されて低圧冷媒となり（ｂｂ→ｇｇ）、この低圧冷媒が第２蒸発器１８に流入する。第２蒸発器１８では、矢印A方向の送風空気から冷媒が吸熱して蒸発する（ｇｇ→ｈｈ）。この蒸発後の流量Ｇｅの気相冷媒は、冷媒吸引口１４ｂからエジェクタ１４内に吸引される。

以上の如く、第１蒸発器１５に流量Ｇｎの冷媒を供給するととともに、分岐通路１６側の冷媒を、絞り機構１７を通して第２蒸発器１８に流量Ｇｅの冷媒として供給できるので、第１、第２蒸発器１５、１８で同時に冷却作用を発揮できる。そのため、第１、第２蒸発器１５、１８の両方で冷却された冷風を冷却対象空間に吹き出して、冷却対象空間を冷房（冷却）できる。

ところで、図２に示すエジェクタ１４による昇圧量ＰＥは、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４入口での（第２蒸発器１８から流出する）冷媒圧力Pｏ２とディフューザ部１４ｄ出口での（第１蒸発器１５に流入する）冷媒圧力Pｉ１との圧力差（Pｉ１−Pｏ２）であり、実機での計測も両入口出口から最大３０ｍｍの範囲内で行っている。

また、第１蒸発器１５における冷媒の圧力損失ΔＰ１は、第１蒸発器１５の冷媒入口での冷媒圧力Pｉ１と冷媒出口での冷媒圧力Pｏ１との圧力差（Pｉ１−Pｏ１）であり、実機での計測も両入口出口から最大３０ｍｍの範囲内で行っている。同じく、第２蒸発器１８における冷媒の圧力損失ΔＰ２は、第２蒸発器１８の冷媒入口での冷媒圧力Pｉ２と冷媒出口での冷媒圧力Pｏ２との圧力差（Pｉ２−Pｏ２）であり、実機での計測も両入口出口から最大３０ｍｍの範囲内で行っている。

このように、第２蒸発器１８での冷媒蒸発圧力Pｏ２は、第１蒸発器１５での冷媒蒸発圧力Ｐｏ１よりも低くなる。従って、第２蒸発器１８の冷媒蒸発温度が第１蒸発器１５の冷媒蒸発温度よりも低くなる。そして、送風空気の流れ方向Aに対して冷媒蒸発温度が高い第１蒸発器１５を上流側に配置し、冷媒蒸発温度が低い第２蒸発器１８を下流側に配置しているから、第１蒸発器１５における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差および第２蒸発器１８における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を両方とも確保できる。

このため、第１、第２蒸発器１５、１８の冷却性能を両方とも有効に発揮できる。従って、共通の冷却対象空間に対する冷却性能を第１、第２蒸発器１５、１８の組み合わせにて効果的に向上できる。また、ＰＥで表されるディフューザ部１４ｄでの昇圧作用により圧縮機１１の吸入圧を上昇して、圧縮機１１の駆動動力を低減できる。

さらに、本実施形態での特徴として、システムが最大負荷条件時に第１蒸発器１５における冷媒の圧力損失ΔＰ１、および第２蒸発器１８における冷媒の圧力損失ΔＰ２がエジェクタ１４による昇圧量ＰＥよりも少なくなるように設定している。また、システムが最大負荷条件時に第２蒸発器１８での圧力損失ΔＰ２が第１蒸発器１５での圧力損失ΔＰ１よりも少なくなるよう第１、第２蒸発器１５、１８を設定している。

なお、ここで言うシステムの最大負荷条件としては外気温度が４２℃でシステム内の冷媒循環量が最大となる状態を想定している。そして、このように条件時においても上記した圧力関係となるように第１、第２蒸発器１５、１８の冷媒流路断面積を設定している。より具体的には、これらの圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２が１００ｋＰａ以下となるように蒸発器１５、１８の冷媒流路断面積を設定している。

この条件を冷媒最小流路断面に置き換えると、水力直径で１０ｍｍ以上に設定している。冷媒最小流路断面とは、冷媒流れの入口、出口を含む最小流路断面で、本実施形態では７８．５ｍｍ^２となり、水力直径で表すと「水力直径ｄ＝４×断面積／濡れふち長さ」の関係から１０ｍｍとなる。なお、流路が並列に複数ある場合は各流路断面の合計である。

また、第２蒸発器１８出口における冷媒の圧力Ｐｏ２が第１蒸発器１５出口における冷媒の圧力Ｐｏ１以下となるよう第１、第２蒸発器１５、１８それぞれの入口絞り機構、具体的にはノズル部１４ａと絞り機構１７とを設定している。なお、上記では各蒸発器での設定を冷媒流路断面積で考えているが、冷媒質量流速にて考えても良い。冷媒質量流速とは、後述するヘッダタンク部内やチューブ内など冷媒流れの各部において、冷媒質量流量を冷媒流路断面積で割った値である。

この冷媒質量流速を調整する手段として、１．ターン数などを工夫することによって冷媒流路長さを可変する。２．蒸発器での乾き度に対応させて後述する熱交換コア部で上流側と下流側とのチューブ本数を可変する。３．ヘッダタンク部での冷媒流路断面積を可変する。４．上記にも有るように、第１、第２蒸発器１５、１８それぞれの入口絞り機構によって冷媒流量を可変する。などの手段がある。

これらの手段も含めて、上記した圧力条件に調整することより、第１、第２蒸発器１５、１８での平均蒸発温度が従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となり、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。なお、ヘッダタンク部での冷媒流路断面積を可変する具体的な方法についても本実施形態での特徴であり、これについては後述する。

ところで、本実施形態では、エジェクタ１４、第１、第２蒸発器１５、１８、および絞り機構１７を１つの一体化ユニット（蒸発器ユニット）２０として組み立てている。次に、この一体化ユニット２０の具体例を図５〜図７によって説明する。図５はこの一体化ユニット２０の全体構成の概要を示す斜視図、図６は第１、第２蒸発器１５、１８の上側タンク部１５ｂ、１８ｂの横（長手方向）断面図、図７は第２蒸発器１８の上側タンク部１８ｂの縦断面図である。

次に、２つの蒸発器１５、１８の一体化構造の一具体例を図５によって説明する。この図５の例では、２つの蒸発器１５、１８が完全に１つの蒸発器構造として一体化されるようになっている。そのため、第１蒸発器１５は１つの蒸発器構造のうち空気流れＡの上流側領域を構成し、第２蒸発器１８は１つの蒸発器構造のうち空気流れＡの下流側領域を構成するようになっている。

なお、図５の上下、左右の各矢印は、矢印Ａに示す送風空気の流れ方向下流側から見て、第２蒸発器１８のエジェクタ１４が配置される側を上方向、エジェクタ１４が配置されていない側を下方向、エジェクタ１４のノズル部１４ａ上流側を左方向、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄ下流側を右方向として示したものである。また、以下の説明における上下左右の各方向も同様の方向である。

第１、第２蒸発器１５、１８の基本的構成は同一であり、それぞれ熱交換コア部１５ａ、１８ａと、この熱交換コア部１５ａ、１８ａの上下両側に位置するヘッダタンク部（以下、タンク部と略す）１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃとを備えている。ここで、熱交換コア部１５ａ、１８ａは、それぞれ上下方向に延びる複数のチューブ２１を備え、これら複数のチューブ２１の間には、被熱交換媒体、本実施形態では冷却される空気が通る通路が形成される。また、これら複数のチューブ２１の相互間にはフィン２２が配置され、チューブ２１とフィン２２とはろう付けにて接合されている。

熱交換コア部１５ａ、１８ａは、チューブ２１とフィン２２との積層構造からなる。このチューブ２１とフィン２２とは熱交換コア部１５ａ、１８ａの左右方向に交互に積層配置される。なお、他の実施形態として、フィン２２を備えない構成であっても良い。また、図５では、チューブ２１とフィン２２との積層構造の一部のみを図示しているが、熱交換コア部１５ａ、１８ａの全域にチューブ２１とフィン２２との積層構造が構成され、この積層構造の空隙部を電動送風機１９の送風空気が通過するようになっている。

チューブ２１は冷媒通路を構成するものであり、断面形状が空気流れ方向Ａに沿って扁平な扁平チューブより成る。フィン２２は薄板材を波状に曲げ成形したコルゲートフィンであり、チューブ２１の平坦な外面側に接合されて空気側伝熱面積を拡大している。熱交換コア部１５ａのチューブ２１と熱交換コア部１８ａのチューブ２１は、互いに独立した冷媒通路を構成し、第１蒸発器１５の上下両側のタンク部１５ｂ、１５ｃと、第２蒸発器１８の上下両側のタンク部１８ｂ、１８ｃとは互いに独立した冷媒通路空間を構成する。

第１蒸発器１５の上下両側のタンク部１５ｂ、１５ｃは、熱交換コア部１５ａのチューブ２１の上下両端部が挿入され、接合される図示しないチューブ嵌合穴部を有し、チューブ２１の上下両端部がタンク部１５ｂ、１５ｃの内部空間に連通するようになっている。

同様に、第２蒸発器１８の上下両側のタンク部１８ｂ、１８ｃは、熱交換コア部１８ａのチューブ２１の上下両端部が挿入され、接合される図示しないチューブ嵌合穴部を有し、チューブ２１の上下両端部がタンク部１８ｂ、１８ｃの内部空間に連通するようになっている。なお、この各タンク部に挿入したチューブ２１の先端形状が本実施形態の特徴の一つでもあるため、詳細を後述する。

これにより、上下両側のタンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃは、それぞれ対応する熱交換コア部１５ａ、１８ａの複数のチューブ２１へ冷媒流れを分配したり、複数のチューブ２１からの冷媒流れを集合したりする役割を果たしている。２つの上側タンク部１５ｂ、１８ｂ、および２つの下側タンク部１５ｃ、１８ｃは隣接しているので、２つの上側タンク部１５ｂ、１８ｂ同士、および２つの下側タンク部１５ｃ、１８ｃ同士を一体成形することができる。

もちろん、２つの上側タンク部１５ｂ、１８ｂ、および２つの下側タンク部１５ｃ、１８ｃをそれぞれ独立の部材として構成しても良い。なお、チューブ２１、フィン２２、タンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃなどの蒸発器構成部品の具体的材質としては、熱伝導性やろう付け性に優れた金属であるアルミニウムが好適であり、このアルミニウム材にて各部品を成形することにより、第１、第２蒸発器１５、１８の全体構成を組み立て後一体ろう付けにて接合している。

本実施形態では、図６に示す冷媒通路の第１、第２接続ブロック２３、２４、およびキャピラリチューブにて構成されている絞り機構１７も、ろう付けにて第１、第２蒸発器１５、１８と一体に組み付けるようになっている。これに対してエジェクタ１４は、ノズル部１４ａに高精度な微小通路を形成しているので、エジェクタ１４をろう付けすると、ろう付け時の高温度（アルミニウムのろう付け温度：６００℃付近）にてノズル部１４ａが熱変形して、ノズル部１４ａの通路形状、寸法などを所期の設計通りに維持できないという不具合が生じる。

そこで、エジェクタ１４については、第１、第２蒸発器１５、１８、第１、第２接続ブロック２３、２４および絞り機構１７の一体ろう付けを行った後、蒸発器側に組み付けするようにしてある。より具体的に、エジェクタ１４、絞り機構１７、および第１、第２接続ブロック２３、２４の組み付け構造を説明すると、絞り機構１７および第１、第２接続ブロック２３、２４は、蒸発器部品と同様にアルミニウム材にて成形される。

そして第１接続ブロック２３は、図６に示すように、第１、第２蒸発器１５、１８の上側タンク部１５ｂ、１８ｂの長手方向一端の側面部にろう付け固定される部材であり、図１に示す一体化ユニット２０の冷媒入口２５と冷媒出口２６とを構成している。そして、第１接続ブロック２３の厚さ方向の途中にて、冷媒入口２５はエジェクタ１４の入口側に向かう第１通路を成す主通路２５ａと、絞り機構１７の入口側に向かう第２通路を成す分岐通路１６とに分岐される。

この分岐通路１６は、図１の分岐通路１６の入口部分に相当する。従って、図１の分岐点ｚは第１接続ブロック２３の内部に構成されることになる。これに対して、冷媒出口２６は第１接続ブロック２３の厚さ方向に貫通する１つの単純な通路穴（円形穴など）で構成されている。そして、第１接続ブロック２３の分岐通路１６は、絞り機構１７の一端部（図５、図６の左端部）にろう付けによりシール接合される。

第２接続ブロック２４は、第２蒸発器１８の上側タンク部１８ｂにおいて内部空間の長手方向の略中央部に配置され、上側タンク部１８ｂの内壁面にろう付けされる部材である。この第２接続ブロック２４は、上側タンク部１８ｂの内部空間をタンク長手方向の２つの空間、すなわち、左側空間２７と右側空間２８とに仕切る役割を果たす。そして、絞り機構１７の他端側（右端側）は図６に示すように、第２接続ブロック２４の支持穴２４ａを貫通して上側タンク部１８ｂの右側空間２８内に開口している。

なお、絞り機構１７の外周面と支持穴２４ａとの間はろう付けによって密閉されるので、上記左右の両空間２７、２８の間は遮断されたままである。エジェクタ１４のうち、ノズル部１４ａはステンレス、黄銅などの材質で形成され、ノズル部１４ａ以外の部分（冷媒吸引口１４ｂを形成するハウジング部分、混合部１４ｃ、ディフューザ部１４ｄなど）は銅、アルミニウムといった金属材にて構成されている。但し、樹脂などの非金属材で構成しても良い。

エジェクタ１４は、第１、第２蒸発器１５、１８などを一体ろう付けする組み付け工程（ろう付け工程）の終了後に、第１接続ブロック２３の冷媒入口２５および主通路２５ａの穴形状を貫通して上側タンク部１８ｂの内部に差し込む。ここで、エジェクタ１４の長手方向の先端部は図１のディフューザ部１４ｄの出口部に相当する部分である。このエジェクタ先端部は第２接続ブロック２４の円形凹部２４ｂ内に挿入され、Ｏリング２９ａを用いてシール固定される。

そして、エジェクタ先端部は、第２接続ブロック２４の連通穴部２４ｃに連通する。第１蒸発器１５の上側タンク部１５ｂにおいて、内部空間の長手方向の略中央部には仕切り板３０が配置され、この仕切り板３０によって上側タンク部１５ｂの内部空間が長手方向の２つの空間、すなわち、左側空間３１と右側空間３２とに仕切られている。第２接続ブロック２４の連通穴部２４ｃは、両上側タンク部１５ｂ、１８ｂの中間壁面３３の貫通穴３３ａを介して、第１蒸発器１５の上側タンク部１５ｂの右側空間３２に連通している。

エジェクタ１４の長手方向の左端部（図６の左端部）は、図１のノズル部１４ａの入口部に相当する部分であり、この左端部はＯリング２９ｂを用いて第１接続ブロック２３の主通路２５ａの内壁面に嵌合してシール固定される。なお、エジェクタ１４の長手方向の固定は、例えば、図示しないねじ止め固定手段を用いて行えば良い。Ｏリング２９ａは、第２接続ブロック２４の図示しない溝部に、Ｏリング２９ｂは第１接続ブロック２３の図示しない溝部チューブ２１のにそれぞれ保持される。

第１接続ブロック２３は、その冷媒出口２６が上側タンク部１５ｂの左側空間３１と連通し、主通路２５ａが上側タンク部１８ｂの左側空間２７と連通し、かつ、分岐通路１６が絞り機構１７の一端部と連通した状態で上側タンク部１５ｂ、１８ｂの側面壁にろう付けされる。また、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂは、第２蒸発器１８の上側タンク部１８ｂの左側空間２７に連通するようになっている。

本実施形態では、第２接続ブロック２４により第２蒸発器１８の上側タンク部１８ｂの内部を左右の空間２７、２８に仕切り、左側空間２７が複数のチューブ２１からの冷媒を集合させる集合タンクとしての役割を果たし、右側空間２８が冷媒を複数のチューブ２１へ分配する分配タンクとしての役割を果たす。エジェクタ１４は、そのノズル部１４ａの軸方向に延びる細長の円筒形状となっており、その細長円筒形状の長手方向を上側タンク部１８ｂの長手方向に一致させ、エジェクタ１４が上側タンク部１８ｂと平行に設置されている。

この構成は、エジェクタ１４と蒸発器１８とをコンパクトに配置することができ、ひいては、ユニット全体の体格をコンパクトにまとめることができる。しかも、エジェクタ１４は、集合タンクを成す左側空間２７内に配置され、その冷媒吸引口１４ｂを、集合タンクを成す左側空間２７内において直接開口させて設置されている。この構成は、冷媒配管を減らすことを可能としている。

この構成は、複数のチューブ２１からの冷媒の集合と、エジェクタ１４への冷媒供給（冷媒吸引）とをひとつのタンクで実現できる利点を提供する。また、本実施形態では、第１蒸発器１５が第２蒸発器１８と隣接して設けられており、エジェクタ１４の下流側端部は、第１蒸発器１５の分配タンク（上側タンク部１５ｂの右側空間３２）と隣接して設置されている。

この構成は、エジェクタ１４が第２蒸発器１８側のタンク部に内蔵される配置形態であっても、エジェクタ１４からの流出冷媒をごく短い簡単な冷媒通路（穴部２４ｃ、３３ａ）にて第１蒸発器１５側へ供給できるという利点を提供する。以上の構成において一体化ユニット２０全体の冷媒流路を図５、図６によって具体的に説明する。

第１接続ブロック２３の冷媒入口２５は、主通路２５ａと分岐通路１６とに分岐される。主通路２５ａの冷媒はまず、エジェクタ１４（ノズル部１４ａ→混合部１４ｃ→ディフューザ部１４ｄ）を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒は第２接続ブロック２４の連通穴部２４ｃ、中間壁面３３の貫通穴３３ａを経て、矢印ａのように第１蒸発器１５の上側タンク部１５ｂの右側空間３２に流入する。

この右側空間３２の冷媒は、熱交換コア部１５ａ右側部の複数のチューブ２１を矢印ｂのように下降して下側タンク部１５ｃ内の右側部に流入する。この下側タンク部１５ｃ内には仕切り板を設けていないので、この下側タンク部１５ｃの右側部からの冷媒は矢印ｃのように左側部へと移動する。

この下側タンク部１５ｃの左側部の冷媒は、熱交換コア部１５ａ左側部の複数のチューブ２１を矢印ｄのように上昇して上側タンク部１５ｂの左側空間３１に流入し、さらに、ここから冷媒は矢印ｅのように第１接続ブロック２３の冷媒出口２６へと流れる。これに対して、第１接続ブロック２３の分岐通路１６の冷媒は、まず絞り機構１７を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒は矢印ｆのように第２蒸発器１８の上側タンク部１８ｂの右側空間２８に流入する。

この右側空間２８の冷媒は、熱交換コア部１８ａ右側部の複数のチューブ２１を矢印ｇのように下降して下側タンク部１８ｃ内の右側部に流入する。この下側タンク部１８ｃ内には仕切り板を設けていないので、この下側タンク部１８ｃの右側部から冷媒は矢印ｈのように左側部へと移動する。

この下側タンク部１８ｃの左側部の冷媒は、熱交換コア部１８ａ左側部の複数のチューブ２１を矢印ｉのように上昇して上側タンク部１８ｂの左側空間２７に流入する。この左側空間２７内にエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂが開口しているので、この左側空間２７内の冷媒は冷媒吸引口１４ｂからエジェクタ１４内に吸引される。一体化ユニット２０は、以上のような冷媒流路構成を持つため、一体化ユニット２０全体としても冷媒入口２５は第１接続ブロック２３に１つ設けるだけで良く、また冷媒出口２６も第１接続ブロック２３に１つ設けるだけで良い。

次に、本実施形態の作動概要を説明する。圧縮機１１を車両走行用エンジンによって駆動すると、圧縮機１１で圧縮されて吐出される高温高圧状態の冷媒は放熱器１２に流入する。放熱器１２では、高温の冷媒が外気によって冷却されて凝縮する。放熱器１２から流出した高圧冷媒は受液器１２ａ内に流入し、この受液器１２ａ内にて冷媒の気液が分離され、液冷媒が受液器１２ａから導出され膨張弁１３を通過する。

この膨張弁１３では、第１蒸発器１５の出口冷媒（圧縮機吸入冷媒）の過熱度が所定値となるように弁開度（冷媒流量）が調整され、高圧冷媒が減圧される。この膨張弁１３通過後の冷媒（中間圧冷媒）は一体化ユニット２０の第１接続ブロック２３に設けられた冷媒入口２５に流入する。

ここで、冷媒流れは、第１接続ブロック２３の主通路２５ａからエジェクタ１４に向かう冷媒流れと、第１接続ブロック２３の冷媒分岐通路１６から絞り機構１７に向かう冷媒流れとに分流する。そして、エジェクタ１４に流入した冷媒流れはノズル部１４ａで減圧されて膨張する。従って、ノズル部１４ａで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、このノズル部１４ａの噴出口から冷媒は高速度となって噴出する。

この際の冷媒圧力低下により、冷媒吸引口１４ｂから分岐冷媒通路１６の第２蒸発器１８通過後の冷媒（気相冷媒）を吸引する。ノズル部１４ａから噴出した冷媒と冷媒吸引口１４ｂに吸引された冷媒とは、ノズル部１４ａ下流側の混合部１４ｃで混合してディフューザ部１４ｄに流入する。このディフューザ部１４ｄ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。

そして、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄから流出した冷媒は第１蒸発器１５における図５の矢印ａ〜ｅの冷媒流路にて冷媒が流れる。この間に、第１蒸発器１５の熱交換コア部１５ａでは、低温の低圧冷媒が矢印Ａ方向の送風空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、冷媒出口２６から圧縮機１１に吸入され、再び圧縮される。

一方、冷媒分岐通路１６に流入した冷媒流れは絞り機構１７で減圧されて低圧冷媒となり、この低圧冷媒が第２蒸発器１８における図５の矢印ｆ〜ｉの冷媒流路にて冷媒が流れる。この間に、第２蒸発器１８の熱交換コア部１８ａでは、低温の低圧冷媒が、第１蒸発器１５通過後の送風空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は冷媒吸引口１４ｂからエジェクタ１４内に吸引される。

以上の如く、本実施形態によると、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄの下流側冷媒を第１蒸発器１５に供給するととともに、冷媒分岐通路１６側の冷媒は絞り機構１７ａを通して第２蒸発器１８にも供給できるので、第１、第２蒸発器１５、１８で同時に冷却作用を発揮できる。そのため、第１、第２蒸発器１５、１８の両方で冷却された冷風を冷却対象空間に吹き出して、冷却対象空間を冷房（冷却）できる。

この際、第１蒸発器１５の冷媒蒸発圧力はディフューザ部１４ｄで昇圧した後の圧力であり、一方、第２蒸発器１８の出口側はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに接続されているから、ノズル部１４ａでの減圧直後の最も低い圧力を第２蒸発器１８に作用させることができる。

これにより、第１蒸発器１５の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも第２蒸発器１８の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低くすることができる。そして、送風空気の流れ方向Ａに対して冷媒蒸発温度が高い第１蒸発器１５を上流側に配置し、冷媒蒸発温度が低い第２蒸発器１８を下流側に配置しているから、第１蒸発器１５における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差および第２蒸発器１８における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を両方とも確保できる。

このため、第１、第２蒸発器１５、１８の冷却性能を両方とも有効に発揮できる。従って、共通の冷却対象空間に対する冷却性能を第１、第２蒸発器１５、１８の組み合わせにて効果的に向上できる。また、ディフューザ部１４ｄでの昇圧作用により圧縮機１１の吸入圧を上昇して、圧縮機１１の駆動動力を低減できる。

また、第２蒸発器１８側の冷媒流量をエジェクタ１４の機能に依存することなく、絞り機構１７にて独立に調整でき、第１蒸発器１５への冷媒流量はエジェクタ１４の絞り特性により調整できる。このため、第１、第２蒸発器１５、１８への冷媒流量をそれぞれの熱負荷に対応して容易に調整できる。

また、サイクル熱負荷が小さい条件では、サイクルの高低圧差が小さくなって、エジェクタ１４の入力が小さくなる。本実施形態では、エジェクタ１４の上流部で膨張弁１３通過後の冷媒を分岐し、この分岐冷媒を、冷媒分岐通路１６を通して冷媒吸引口１４ｂに吸引させるから、冷媒分岐通路１６がエジェクタ１４に対して並列的な接続関係となる。

このため、冷媒分岐通路１６にエジェクタ１４の冷媒吸引能力だけでなく、圧縮機１１の冷媒吸入、吐出能力をも利用して冷媒を供給できる。これにより、エジェクタ１４の入力低下→エジェクタ１４の冷媒吸引能力の低下という現象が発生しても、第２蒸発器１８側の冷媒流量の減少度合いを小さくできる。よって、低熱負荷条件でも、第２蒸発器１８の冷却性能を確保し易い。

次に、上記構成の熱交換器ユニットにおいて、本実施形態の特徴であるタンク部内での冷媒流路断面積の可変方法について図８〜図１０を用いて説明する。本実施形態ではタンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ内に挿入されたチューブ２１の先端形状が、チューブ２１の幅方向において、両端部に対して中央部が窪んだ形状とするようにしており、図８の（ａ）は、タンク部１８ｂ内でチューブ２１の先端形状をエジェクタ１４の外形形状に沿うようにした例であり、（ｂ）は従来である。

また図９は、（ａ）、（ｂ）ともにチューブ２１の先端形状をタンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃのチューブ挿入側の内面形状に沿うようにした例である。また、図１０の（ａ）〜（ｃ）ともチューブ２１の先端形状のその他の例であり、これらに示すように、チューブ２１の先端形状は凹状、Ｖ字状、Ｕ字状などで有っても良い。これらいずれの方法によってもタンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ内の冷媒流路断面積を大きくすることができ、第１、第２蒸発器１５、１８の冷媒圧力損失を少なくできることから冷却性能を向上させることができる。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、所定の圧力損失を持つ蒸発器１５、１８がエジェクタ１４の吸引側および流出側の少なくとも一方に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、システムが最大負荷条件時に蒸発器１５、１８における冷媒の圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２がエジェクタ１４による昇圧量ＰＥよりも少なくなるように設定している。

これによれば、蒸発器１５、１８における冷媒の圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２がエジェクタ１４による昇圧量ＰＥよりも小さくする（ΔＰ１、ΔＰ２＜ＰＥとする）ことで、蒸発器１５、１８での平均蒸発温度が従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、所定の圧力損失を持つ蒸発器１８がエジェクタ１４の吸引側に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、システムが最大負荷条件時に蒸発器１８における冷媒の圧力損失ΔＰ２がエジェクタ１４による昇圧量ＰＥよりも少なくなるように設定している。

これによれば、吸入側の蒸発器１８の圧力損失ΔＰ２を、エジェクタ１４による昇圧量ＰＥよりも小さくする（ΔＰ２＜ＰＥとする）ことで、蒸発器１５、１８での平均蒸発温度が従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、所定の圧力損失を持つ蒸発器１５がエジェクタ１４の流出側に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、システムが最大負荷条件時に蒸発器１５における冷媒の圧力損失ΔＰ１がエジェクタ１４による昇圧量ＰＥよりも少なくなるように設定している。

これによれば、流出側の蒸発器１５の圧力損失ΔＰ１をエジェクタ１４による昇圧量ＰＥよりも小さくする（ΔＰ１＜ＰＥとする）ことで、蒸発器１５、１８の圧損係数が従来の蒸発器より大きい場合（図４参照）でも、流出側の蒸発器１５での平均蒸発温度を従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、所定の圧力損失を持つ第２蒸発器１８がエジェクタ１４の吸引側に配置され、所定の圧力損失を持つ第１蒸発器１５がエジェクタ１４の流出側に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、システムが最大負荷条件時に第２蒸発器１８における冷媒の圧力損失ΔＰ２が第１蒸発器１５における冷媒の圧力損失ΔＰ１よりも少なくなるよう第１、第２蒸発器１５、１８が設定している。

これによれば、吸入側の第２蒸発器１８の圧力損失ΔＰ２を、流出側の第１蒸発器１５の圧力損失ΔＰ１よりも小さくする（ΔＰ２＜ΔＰ１とする）ことで、吸入側の第２蒸発器１８の平均蒸発温度を従来の膨張弁サイクルよりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、前記設定となるように蒸発器１５、１８の冷媒流路断面積が設定されている。これによれば、具体的に蒸発器１５、１８の冷媒流路断面積を操作することによって上記した圧力関係とすることができる。また、圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２が１００ｋＰａ以下となるように蒸発器１５、１８の冷媒流路断面積を設定している。これによれば、エジェクタ１４の最大昇圧量ｍａｘ．ＰＥが１００ｋＰａ程度であることによるものである。

また、蒸発器１５、１８の冷媒最小流路断面が水力直径１０ｍｍ以上に設定されている。これによれば、図１５に示す冷媒最小流路の水力直径と蒸発器内圧損との関係より、システム最大負荷条件時の最大冷媒流量にて蒸発器の圧力損失ΔＰ１、ΔＰ２をエジェクタ１４の最大昇圧量ｍａｘ．ＰＥである１００ｋＰａよりも抑えようとすると、冷媒最小流路断面での水力直径は１０ｍｍ以上とする必要があることによるものである。

また、所定の圧力損失を持つ第２蒸発器１８がエジェクタ１４の吸引側に配置され、所定の圧力損失を持つ第１蒸発器１５がエジェクタ１４の流出側に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、第２蒸発器１８出口における冷媒の圧力Ｐｏ２が第１蒸発器１５出口における冷媒の圧力Ｐｏ１以下となるよう第１、第２蒸発器１５、１８それぞれの入口絞り機構１４ａ、１７を設定している。

これによれば、エジェクタ流出冷媒量がエジェクタ吸入冷媒量よりも多いことから、吸入側の第２蒸発器１８の平均蒸発温度を流出側の第１蒸発器１５の平均蒸発温度よりも低くすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

また、タンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ内に挿入されたチューブ２１の先端形状が、チューブ２１の幅方向において、両端部に対して中央部が窪んだ形状としている。これによれば、タンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ内の冷媒流路断面積を大きくすることが可能となり、第１、第２蒸発器１５、１８の冷媒圧力損失を少なくできることから冷却性能を向上させることができる。

また、チューブ２１の先端形状が、タンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ内に配置されたエジェクタ１４の外形形状に沿うように形成している。また、チューブ２１の先端形状が、タンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃのチューブ挿入側の内面形状に沿うように形成している。

これらによれば、チューブ２１の先端形状をエジェクタ１４の外形形状、もしくはタンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃのチューブ挿入側の内面形状に沿うように形成することで、タンク部１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ内の冷媒流路断面積を効率的に大きくすることが可能となる。

（第２実施形態）
図１１の（ａ）はタンク部１５ｂ、１８ｂ内に複数のエジェクタ１４を配置した例、（ｂ）は同一のタンク部１８ｂ内に複数のエジェクタ１４を配置した例、（ｃ）は従来である。上述した第１実施形態と異なる特徴として、タンク部１５ｂ、１８ｂ内に複数のエジェクタ１４を配置している。

これによれば、タンク部内に１個のエジェクタを配置するより、同じ効果を実現できる直径の小さいエジェクタを複数使用することで、タンク部内の冷媒流路断面積を大きくすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

さらには、同一のタンク部１８ｂ内に複数のエジェクタ１４を配置している。これによれば、同一のタンク部１８ｂ内においても、１個のエジェクタを配置するより、同じ効果を実現できる直径の小さいエジェクタを複数使用することでタンク部１８ｂ内の冷媒流路断面積を大きくすることが可能となる。従って、空気などの被冷却流体との温度差が大きくなることより冷却性能を確実に向上させることができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、以下述べる如く種々に変形可能である。

（１）図１２〜図１４は、その他の実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル１０の模式図である。前述の各実施形態では熱交換器ユニットとしてエジェクタ１４、第１蒸発器１５、絞り機構１７、第２蒸発器１８を一体に構成していたが、本発明は図１２に示すように、これらの冷凍サイクル装置を別々に構成したものであっても良い。

また、図１３に示すように、第１蒸発器１５と圧縮機１１との間にアキュムレータ４０を構成したものであっても良いし、図１３に示すように、圧縮機１１に吸入される低圧冷媒と、放熱器１２から流出した高圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器３３を構成したものであっても良い。

（２）前述の実施形態では、放熱器１２の冷媒流出側に温度式膨張弁１３を配設しているが、この温度式膨張弁１３が無い構成であっても良いし、電気式の可変膨張弁を用いた構成であっても良い。また、前述の実施形態では、温度式膨張弁１３と感温部１３ａとを、熱交換器ユニットとは別体として構成したが、温度式膨張弁１３と感温部１３ａとを熱交換器ユニットに一体的に組み付けても良い。

例えば、温度式膨張弁１３と感温部１３ａとを一体化ユニット２０の第１接続ブロック２３内に収容する構成を採用することができる。この場合、冷媒入口２５は受液器１２ａと温度式膨張弁１３との間に位置し、冷媒出口２６は感温部１３ａを設置した通路部位と圧縮機１１との間に位置することとなる。

（３）上述の実施形態ではエジェクタ１４として、通路面積が一定のノズル部１４ａを有する固定エジェクタを例示しているが、エジェクタ１４として、通路面積を調整可能な可変ノズル部を有する可変エジェクタを用いても良い。なお、可変ノズル部の具体例としては、例えば、可変ノズル部の通路内にニードルを挿入し、このニードルの位置を電気的アクチュエータや機械温度式の可変絞り機構で制御して通路面積を調整する機構とすれば良い。

また、上述の実施形態で絞り機構１７は、キャピラリチューブやオリフィスのような固定絞りで構成しているが、絞り機構１７を電動アクチュエータにより弁開度（通路絞り開度）が調整可能になっている電気制御弁で構成しても良い。また、絞り機構１７をキャピラリチューブやオリフィスの如き固定絞りと電磁弁との組み合わせで構成しても良い。

（４）前述の実施形態では、冷媒として高圧圧力が臨界圧力を超えないフロン系、ＨＣ系などの冷媒を用いる蒸気圧縮式の亜臨界サイクルについて説明したが、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）のように高圧圧力が臨界圧力を超える冷媒を用いる蒸気圧縮式の超臨界サイクルに本発明を適用しても良い。

但し、超臨界サイクルでは、圧縮機吐出冷媒が放熱器１２にて超臨界状態のまま放熱するのみであり、凝縮しないので、高圧側に配置される受液器１２ａでは冷媒の気液分離作用および余剰液冷媒の貯留作用を発揮できない。そこで、超臨界サイクルでは図１３に示したように、第１蒸発器１５の出口側に低圧側気液分離器を成すアキュムレータを配置する構成を採用すれば良い。

（５）前述の実施形態では、第１、第２蒸発器１５、１８の冷却対象空間として、車室内空間である場合や、冷凍車の冷凍冷蔵庫内空間である場合について述べたが、本発明はこれらの車両用に限らず、定置用などの種々な用途の冷凍サイクルに対して広く適用可能である。

本発明を適用した実施形態の車両用エジェクタ式冷凍サイクル１０の模式図である。 図１の車両用エジェクタ式冷凍サイクル１０においてエジェクタ１４の昇圧量ＰＥが大きいときのｐ−ｈ線図である。 図１の車両用エジェクタ式冷凍サイクル１０においてエジェクタ１４の昇圧量ＰＥが小さいときのｐ−ｈ線図である。 図１の車両用エジェクタ式冷凍サイクル１０において蒸発器の圧損係数が大きい場合のｐ−ｈ線図である。 図１中の一体化ユニット２０の概略構成を示す斜視図である。 図５の一体化ユニット２０の上側タンク部１５ｂ、１８ｂの横断面図である。 図５の一体化ユニット２０の上側タンク部１８ｂの縦断面図である。 （ａ）はチューブ２１の先端形状をエジェクタ１４の外形形状に沿うようにした例、（ｂ）は従来である。 （ａ）、（ｂ）ともチューブ２１の先端形状をヘッダタンク部１８ｂのチューブ挿入側の内面形状に沿うようにした例である。 （ａ）〜（ｃ）ともチューブ２１の先端形状のその他の例である。 （ａ）はヘッダタンク部１５ｂ、１８ｂ内に複数のエジェクタ１４を配置した例、（ｂ）は同一のヘッダタンク部１８ｂ内に複数のエジェクタ１４を配置した例、（ｃ）は従来である。 その他の実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル１０の模式図である。 その他の実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル１０の模式図である。 その他の実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクル１０の模式図である。 冷媒最小流路の水力直径と蒸発器内圧損との関係を示すグラフである。

符号の説明

１４…エジェクタ
１４ａ…ノズル部（入口絞り機構）
１４ｂ…冷媒吸引口
１５…風上側熱交換部（蒸発器、第１蒸発器）
１５ｂ、１５ｃ…ヘッダタンク部
１７…絞り機構（入口絞り機構）
１８…風下側熱交換部（蒸発器、第２蒸発器）
１８ｂ、１８ｃ…ヘッダタンク部
２０…一体化ユニット（蒸発器ユニット）
２１…チューブ
Ｐｏ１…第１蒸発器１５出口における冷媒の圧力
Ｐｏ２…第２蒸発器１８出口における冷媒の圧力
ＰＥ…エジェクタ１４の昇圧量
ΔＰ１…第１蒸発器１５における冷媒の圧力損失
ΔＰ２…第２蒸発器１８における冷媒の圧力損失

Claims (13)

1. 所定の圧力損失を持つ蒸発器（１５、１８）がエジェクタ（１４）の吸引側および流出側の少なくとも一方に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、
   システムが最大負荷条件時に前記蒸発器（１５、１８）における冷媒の圧力損失（ΔＰ１、ΔＰ２）が前記エジェクタ（１４）による昇圧量（ＰＥ）よりも少なくなるように設定されていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
2. 所定の圧力損失を持つ前記蒸発器（１８）が前記エジェクタ（１４）の吸引側に配置され、システムが最大負荷条件時に前記蒸発器（１８）における冷媒の圧力損失（ΔＰ２）が前記エジェクタ（１４）による昇圧量（ＰＥ）よりも少なくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
3. 所定の圧力損失を持つ前記蒸発器（１５）が前記エジェクタ（１４）の流出側に配置され、システムが最大負荷条件時に前記蒸発器（１５）における冷媒の圧力損失（ΔＰ１）が前記エジェクタ（１４）による昇圧量（ＰＥ）よりも少なくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
4. 所定の圧力損失を持つ第１の前記蒸発器（１５）が前記エジェクタ（１４）の流出側に配置され、所定の圧力損失を持つ第２の前記蒸発器（１８）が前記エジェクタ（１４）の吸引側に配置され、システムが最大負荷条件時に前記第２の蒸発器（１８）における冷媒の圧力損失（ΔＰ２）が前記第１の蒸発器（１５）における冷媒の圧力損失（ΔＰ１）よりも少なくなるよう前記第１、第２の蒸発器（１５、１８）が設定されていることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
5. 前記設定となるように前記蒸発器（１５、１８）の冷媒流路断面積が設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
6. 前記圧力損失（ΔＰ１、ΔＰ２）が１００ｋＰａ以下となるように前記蒸発器（１５、１８）の冷媒流路断面積が設定されていることを特徴とする請求項５に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
7. 前記蒸発器（１５、１８）の冷媒最小流路断面が水力直径１０ｍｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項５に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
8. 所定の圧力損失を持つ第１の蒸発器（１５）がエジェクタ（１４）の流出側に配置され、所定の圧力損失を持つ第２の蒸発器（１８）が前記エジェクタ（１４）の吸引側に配置されたエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、
   前記第２の蒸発器（１８）出口における冷媒の圧力（Ｐｏ２）が前記第１の蒸発器（１５）出口における冷媒の圧力（Ｐｏ１）以下となるよう前記第１、第２の蒸発器（１５、１８）それぞれの入口絞り機構（１４ａ、１７）が設定されていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
9. ノズル部（１４ａ）から噴射される高い速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引し、前記ノズル部（１４ａ）から噴射された冷媒と前記冷媒吸引口（１４ｂ）から吸引された冷媒とを混合して吐出するエジェクタ（１４）と、
   前記エジェクタ（１４）に吸引される冷媒または前記エジェクタ（１４）から吐出された冷媒を蒸発させる蒸発器（１５、１８）とを備え、
   前記蒸発器（１５、１８）と前記エジェクタ（１４）とが一体に組み付けられた蒸発器ユニット（２０）において、
   前記蒸発器（１５、１８）のヘッダタンク部（１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ）内に挿入されたチューブ（２１）の先端形状が、前記チューブ（２１）の幅方向において、両端部に対して中央部が窪んだ形状であることを特徴とする蒸発器ユニット。
10. 前記チューブ（２１）の先端形状が、前記ヘッダタンク部（１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ）内に配置された前記エジェクタ（１４）の外形形状に沿うように形成されていることを特徴とする請求項９に記載の蒸発器ユニット。
11. 前記チューブ（２１）の先端形状が、前記ヘッダタンク部（１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ）のチューブ挿入側の内面形状に沿うように形成されていることを特徴とする請求項９に記載の蒸発器ユニット。
12. ノズル部（１４ａ）から噴射される高い速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引し、前記ノズル部（１４ａ）から噴射された冷媒と前記冷媒吸引口（１４ｂ）から吸引された冷媒とを混合して吐出するエジェクタ（１４）と、
    前記エジェクタ（１４）に吸引される冷媒または前記エジェクタ（１４）から吐出された冷媒を蒸発させる蒸発器（１５、１８）とを備え、
    前記蒸発器（１５、１８）と前記エジェクタ（１４）とが一体に組み付けられた蒸発器ユニット（２０）において、
    前記蒸発器（１５、１８）のヘッダタンク部（１５ｂ、１８ｂ）内に複数の前記エジェクタ（１４）を配置したことを特徴とする蒸発器ユニット。
13. 一つの前記ヘッダタンク部（１８ｂ）内に前記複数のエジェクタ（１４）を配置したことを特徴とする請求項１２に記載の蒸発器ユニット。

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