JP2008064021A - エジェクタおよびエジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル出口での渦損失増大によって発生する冷媒通過音を軽減する。
【解決手段】冷媒の減圧膨張手段としてエジェクタを用いたエジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタ１において、流入した冷媒を減圧膨張させるノズル部２と、ノズル部２が内部に配置されており、ノズル部２から噴射する高速度の冷媒流により、内部に気相冷媒が吸引される冷媒吸引口３ａを有するとともに、冷媒吸引口３ａから吸引された冷媒およびノズル部２から噴射される冷媒の流路３ｂ、３ｃを構成するボディ部３とを備え、 ノズル部２のうち、ノズル部がボディ部に支持される部位からノズル出口２ｂまでの距離をＬとし、ノズル出口径をｄとしたとき、Ｌ／ｄ≦１４を満たすように、ノズル部２がボディ部３に支持される構造とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、エジェクタ式冷凍サイクルに適用される冷媒の減圧膨張手段としてエジェクタおよびそのエジェクタを用いたエジェクタ式冷凍サイクルに関するものである。

図１８に、従来におけるエジェクタ式冷凍サイクルの一例を示す。図１８に示すエジェクタ式冷凍サイクルは、矢印１０１、１０２のように冷媒が循環する冷媒循環経路１１を備えている。この冷媒循環経路１１は、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機１２と、圧縮機１２から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器１３と、放熱器１３の下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部１４ａから噴射する高速度の冷媒流によって気相冷媒を冷媒吸引口１４ｄから内部に吸引するエジェクタ１４と、エジェクタ１４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１２の吸入側に接続される第１蒸発器１５とによって、主に構成されている。

さらに、図１８に示すエジェクタ式冷凍サイクルは、冷媒の流れを放熱器１３とエジェクタ１４との間で分岐して、矢印１０３で示すように、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｄへ導く分岐通路１６を備えている。この分岐通路１６には、放熱器１３下流側の冷媒を減圧するとともに冷媒の流量を調節する絞り手段としての流量調節弁１７と、流量調節弁１７下流側の冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器１８と、第２蒸発器１８への冷媒流れを断続する開閉手段としての電磁弁２０とが配置されている（例えば、特許文献１参照）。

このエジェクタ式冷凍サイクルは、例えば、車両用空調冷蔵装置の冷凍サイクルに適用可能であり、この場合、第１蒸発器１５は、車室内空調ユニットの通風路内に設置され、車室内冷房用の冷却作用を果たし、第２蒸発器１８は、車両搭載の冷蔵庫内部に設置され、冷蔵庫内の冷却作用を果たす。

ここで、図１９に、図１８中のエジェクタの模式図を示す。図１９に示すように、エジェクタ１４は、例えば、ノズル部１４ａと混合部１４ｂとディフューザ部１４ｃと冷媒吸引口１４ｄとを備え、混合部１４ｂとディフューザ部１４ｃを構成するとともに冷媒吸引口１４ｄを有する筒状のボディ部１４ｅによって、ノズル部１４ａが支持された構造となっている（例えば、特許文献２参照）。エジェクタ１４内では、実線で示す矢印のように、ノズル部１４ａに流入した冷媒が高い速度で噴射され、これにより冷媒吸引口１４ｄから気相冷媒が吸引される。なお、以下では、ノズル部１４ａ内の冷媒流れを駆動流と呼び、冷媒吸引口１４ｄからエジェクタ１４内に吸引される冷媒流れを吸引流と呼ぶ。
特開２００５−３０８３８０号公報（第２図等） 特開２００４−２７０４６０号公報（第２図等）

図１８に示したようなエジェクタ式冷凍サイクルにおいては、例えば、車両用空調冷蔵装置の冷凍サイクルに適用した場合に、車両に搭載された冷蔵庫を停止させ、車室内の空調を行うときのように、電磁弁２０により第２蒸発器１８を流れる冷媒を遮断し、第１蒸発器１５を単独運転させることが考えられる。

しかしながら、このように第１蒸発器１５を単独運転させるときでは、第１蒸発器１５と第２蒸発器１８に冷媒が流れる通常運転時と比較して、エジェクタ１４の冷媒通過音が増大することがわかった。

これは、第１蒸発器１５を単独運転させる場合、エジェクタ１４は吸引流が無く、駆動流のみの運転状態となるため、図１９中の破線で示す矢印のように、駆動流がノズル部１４ａの出口から吸引口１４ｄ側に回り込むことで、渦損失が増大するからであると推測される。この渦損失の増大により、ノズル部１４ａの出口側部分や、その近傍のボディ部１４ｅが振動することで、冷媒通過音が増大する。

なお、この問題は、他のエジェクタ式冷凍サイクルにおいても、例えば、エジェクタの吸引口に接続された冷媒通路に設けられた弁によって閉じられたときのように、エジェクタの運転状態が、吸引流が無く駆動流のみの運転状態となる場合や、負荷の変動、風量が小さい等の運転条件によって、駆動流に対して吸引流が極端に少ない運転状態となる場合に発生する。

ただし、上記した問題は、図１８に示すように、エジェクタの冷媒流れ下流側に配置された第１蒸発器と、エジェクタの吸引口側に接続された第２蒸発器とを備え、エジェクタの冷媒流れ上流側で冷媒の流れを分岐して、第２蒸発器に冷媒を導く構成のエジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタにおいて、特に顕著となる。

本発明は、上記点に鑑み、ノズル出口での渦損失増大によって発生する冷媒通過音を軽減することが可能なエジェクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、ノズル部（２）のうち、ノズル部がボディ部に支持される部位（２ｅ）からノズル出口（２ｂ）までの距離をＬ、ノズル出口径をｄ、ボディ部のうち、ノズル出口よりも冷媒流れ下流側部分の肉厚および内径をｔおよびＤとして、
ｔ／Ｄ≧０．２のとき、０＜Ｌ／ｄ≦１４
を満たすように、ノズル部（２）をボディ部（３）に支持させるようにしたことを第１の特徴としている。

第１の特徴では、このように、ノズル部の先端からノズル部が支持されている部位までの距離を短くしているので、ノズル部の振動を抑制できる。

これにより、エジェクタ式冷凍サイクルの運転状態が、吸引流が無く駆動流のみの運転状態である場合や、駆動流に対して吸引流が極端に少ない運転状態である場合での冷媒通過音の増大を抑制できる。

例えば、エジェクタの構造が、ノズル部（２）のうち、冷媒吸引口に対向する部位（２ｃ）よりもノズル部内の冷媒流れ上流側の部位（２ｄ）を、ボディ部（３）によって支持する構造の場合では、ノズル部の長手方向における冷媒吸引口に対向する部位（２ｃ）よりもノズル部内の冷媒流れ上流側の部位（２ｄ）からノズル出口（２ｂ）までの距離Ｌが短くする。

また、例えば、エジェクタの構造を、ノズル部（２）のうち、冷媒吸引口（３ａ）に対向する部位（２ｃ）よりもノズル部内の冷媒流れ下流側の部位（２ｆ）を、ボディ部（３）によって支持する構造として、ノズル部の先端からノズル部が支持されている部位までの距離を短くすることもできる。

後者の構造のエジェクタとして、具体的には、ノズル部（２）のうち、冷媒吸引口（３ａ）よりもノズル部内の冷媒流れ下流側部分（２ｆ）の外壁に、ボディ部に向けて突出している凸部（２ｇ）を設け、この凸部（２ｇ）をボディ部（３）の内壁に接触させることで、ノズル部をボディ部に支持させる構造とすることができる。

また、他の具体例として、ボディ部（３）のうち、冷媒吸引口（３ａ）よりも冷媒流れ下流側部分の内壁に、ノズル部に向けて突出している凸部（３ｅ）を設け、この凸部（３ｅ）をノズル部（２）の外壁に接触させることで、ノズル部をボディ部に支持させる構造としたり、ノズル部（２）のうち、冷媒吸引口（３ａ）よりもノズル部内の冷媒流れ下流側部分の外壁と、ボディ部（３）との内壁との間に、ノズル部およびボディ部と別体であって、ノズル部をボディ部で支持させる支持部材（４）を配置した構造としたりすることができる。

また、ｔ／Ｄ≧０．２のとき、０＜Ｌ／ｄ≦１４を満たすための具体的手段として、例えば、エジェクタに対して、ノズル部（２）をその軸方向に駆動させて、ノズル部をボディ部（３）に対して変位させる駆動手段（５）を設け、駆動手段（５）によって、エジェクタの内部状態を、冷媒吸引口（３ａ）から吸引される冷媒の流路が形成されている第１状態と、ノズル部（２）をボディ部（３）の内壁に突き当てることで、ノズル部の冷媒吸引口（３ａ）よりもノズル部内の冷媒流れ下流側部分（２ｆ）がボディ部（３）によって支持されているとともに、冷媒吸引口から吸引される冷媒の流路を塞いだ第２状態との間で変更可能な構造を採用できる。

これにより、冷凍サイクルの運転条件がエジェクタ内部で吸引流が有る条件のときでは、エジェクタの内部状態を第１状態とし、冷凍サイクルの運転条件がエジェクタ内部で吸引流が無いもしくは極端に少ない条件のときに、エジェクタの内部状態を第２状態とすることができ、第２状態とすることで、ノズル部の先端からノズル部が支持されている部位までの距離を短くすることができる。

特に、第２状態の場合、冷媒吸引口から吸引される冷媒の流路を塞いだ状態であるため図１９中の破線で示すような駆動流の渦の発生自体を抑制できるので、冷媒通過音の低減効果が高いと言える。

また、本発明では、内部に高圧冷媒流路が形成され、先端に出口が開口する筒状のノズル部（２）と、前記ノズル部（２）を収容し、前記ノズル部（２）の筒部外側から前記出口にわたって延びる低圧冷媒流路（２５）を区画するとともに、前記筒部外側に向けて開口する冷媒吸引口（３ａ）を区画するボディ部（３）と、前記ノズル部（２）内の冷媒流れに関して前記冷媒吸引口より上流側の部位において前記ノズル部（２）と前記ボディ部（３）とを連結し固定する部材（２１）と、前記ノズル部（２）内の冷媒流れに関して前記冷媒吸引口より下流側の部位において前記ノズル部（２）と前記ボディ部（３）とを連結し固定する部材（２ｇ、３ｅ、４）とを備えることを第２の特徴としている。

第２の特徴においても、ノズル部の先端からノズル部が支持されている部位までの距離を短くしているので、ノズル部の振動を抑制でき、エジェクタ式冷凍サイクルの運転状態が、吸引流が無く駆動流のみの運転状態である場合や、駆動流に対して吸引流が極端に少ない運転状態である場合での冷媒通過音の増大を抑制できる。

また、本発明では、ボディ部（３）のうち、ノズル出口（２ｂ）よりも冷媒流れ下流側部分であって、内径Ｄが均一な領域である混合部（３ｃ）において、ボディ部の内径Ｄに対するボディ部の肉厚ｔの比ｔ／Ｄが１以上であることを第３の特徴としている。

第３の特徴により、ノズル出口近傍におけるボディ部の振動を抑制することができ、第１、第２の特徴に対して、第３の特徴を加えることで、ノズル出口での渦損失増大によって発生する冷媒通過音の、より一層の軽減が可能となる。

また、本発明では、ボディ部のうちのノズル出口近傍における外周面が、防振材もしくは吸音材で覆われていることを第４の特徴としている。

このようにしても、ノズル出口近傍におけるボディ部の振動を抑制することができ、ノズル出口での渦損失増大によって発生する冷媒通過音の軽減が可能となる。

（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態におけるエジェクタの断面図を示す。本実施形態のエジェクタは、図１８に示すエジェクタ式冷凍サイクルに適用される。なお、本実施形態のエジェクタは、図１８中のエジェクタ１４の構造を変更したものであり、図１８に示すエジェクタ式冷凍サイクルの基本的な作動については、特許文献１記載されているエジェクタ式冷凍サイクルの作動と同様である。

図１に示すように、本実施形態のエジェクタ１は、ノズル部２とボディ部３とを備えており、ボディ部３によってノズル部２が支持されている。

ここで、ノズル部２は、放熱器１３から流入する高圧冷媒の通路２ａの通路断面積を小さく絞って、ノズル出口（ノズル先端）２ｂから高圧冷媒を噴射することにより、高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるものである。

また、ボディ部３は、筒状のものであり、内部にノズル部２が配置されており、ノズル部２の冷媒出口と同一空間に配置され、ノズル部２から噴射する高速度の冷媒流により、第２蒸発器１８からの気相冷媒を内部に吸引するための冷媒吸引口３ａを有している。また、ボディ部３は、吸引流および駆動流の流路を構成しており、すなわち、吸引流の流路である吸引部３ｂと、吸引流とノズル部２から噴射された駆動流とが混合した混合流の流路である混合部３ｃおよびディフューザ部３ｄとを構成している。このディフューザ部３ｄ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。

また、ノズル部２とボディ部３は、別部品で構成されており、別体構造である。ノズル部２は、例えば、ステンレス、黄銅等の金属で構成され、ボディ部３は、例えば、アルミニウム等の金属で構成される。

図２に、図１中の破線で囲まれた領域の拡大図を示す。

本実施形態のエジェクタ１は、以下に説明するように、ノズル部２がボディ部３ｂによって支持される位置を、従来のエジェクタよりも、ノズル出口２ａに近接させた構造となっている。

具体的には、図２に示すように、ノズル部２は、直線状に延びている細長形状であり、その外形は、冷媒吸引口３ａに対向する部位２ｃよりも、その部位２ｃよりも駆動流上流側の部位２ｄの方が、外径が大きい形状となっている。ノズル部２は、駆動流上流側の部位２ｄの外壁がボディ部３の内壁に接して固定されており、その部位２ｄよりもノズル出口２ｂ側の部位はボディ部３に接していない。すなわち、ノズル部２は、冷媒吸引口３ａに対向する部位２ｃよりも駆動流上流側の部位２ｄがボディ部３に支持されている。また、本実施形態では、ボディ部３によるノズル部２の支持位置先端２ｅの位置と、冷媒吸引口３ａの端部の位置とが一致している。なお、これらの位置は必ずしも一致していなくても良い。

そして、ノズル部２の寸法については、ノズル支持位置先端２ｅからノズル出口２ｂまでの距離Ｌのノズル出口径ｄに対する比Ｌ／ｄが、１４以下となるように、距離Ｌを設定している。

なお、ノズル支持位置先端２ｅとは、ノズル部２がボディ部３に支持されている範囲のうちのノズル出口側端部のことである。また、距離Ｌとは、ノズル部２の延長方向、言い換えると、ノズル部２の軸方向もしくは駆動流の流れ方向での直線距離を意味している。また、ノズル出口径とは、ノズル出口２ｂでのノズル内径を意味している。また、ノズル出口２ｂでの流路断面形状は円に限られず、流路断面形状が円でない場合では、ノズル口径の最大幅を意味する。

また、例えば、Ｌ／ｄ＝１、すなわち、距離Ｌをノズル出口径ｄと同じ大きさにしても良く、Ｌ／ｄの下限値は、実施可能な範囲で最も小さな値であり、Ｌ／ｄは０よりも大きければよい。

また、本実施形態のエジェクタ１は、以下に説明するように、ボディ部３のノズル出口２ｂの近傍部分、つまり、混合部３ｃにおける肉厚が、従来のエジェクタよりも厚い構造となっている。

具体的には、図２に示すように、ボディ部３は、一部品で構成されており、吸引部３ｂと混合部３ｃとが一体となっている。ボディ部３の外形は円柱形状であり、軸方向で外壁に段差が無い形状となっている。また、ボディ部３は、吸引部３ｂ、混合部３ｃでの内径が異なっており、すなわち、吸引部３ｂ、混合部３ｃでの肉厚を異ならせることによって、吸引部３ｂ、混合部３ｃでの冷媒流路断面を所望の大きさにしている。

混合部３ｃは、駆動流と吸引流が混合される領域であり、ボディ部３のうちのノズル出口２ｂよりも冷媒流れ下流側の部位であり、冷媒流路断面積が均一になっている部位である。本実施形態では、混合部３ｃは、ボディ肉厚が均一となっている。

そして、ボディ部３の寸法については、混合部３ｃでのボディ部３の混合部径Ｄボディ肉厚ｔとの比ｔ／Ｄが１．０以上となっている。

なお、本実施形態では、ノズル出口２ｂの位置と、混合部３の入口の位置とが一致しているが、これらが一致していない場合は、ボディ部３のうち、ノズル出口２ｂよりも冷媒流れ下流側部分でのボディ肉厚ｔについて、ｔ／Ｄを１．０以上とすることが、より好ましい。

次に、上記した構造のエジェクタ１の製造方法について説明する。図３に、ノズル部２とボディ部３の固定方法を説明するための断面図を示す。

ノズル部２およびボディ部３を、それぞれ、例えば、金属材料をダイカスト成形した後、ドリル加工等の切削加工により製造する。そして、図３中の実線で示す矢印のように、ノズル部２をボディ部３の内部に挿入して、ボディ部３に対してノズル部２を圧入固定する。もしくは、図３中の破線で示す矢印のように、ボディ部３に対してノズル部２をかしめ固定する。これにより、上記した構造のエジェクタ１を製造することができる。

次に、本実施形態のエジェクタ１の主な特徴について説明する。

（１）上記のとおり、本実施形態では、ノズル部２がボディ部３ｂによって支持される位置、すなわち、ノズル支持位置を、従来のエジェクタよりも、ノズル出口２ａに近接させているので、最も流速の速いノズル出口２ｂ近傍でのノズル部２の振動を抑制できる。

これにより、エジェクタ式冷凍サイクルの運転状態が、吸引流が無く駆動流のみの運転状態である場合や、駆動流に対して吸引流が極端に少ない運転状態である場合での冷媒通過音の増大を抑制できる。

ここで、図４に、吸引流が有るときと無いときにおけるエジェクタの騒音レベル差と、ノズル支持位置先端２ｅからノズル出口２ｂまでの距離Ｌのノズル出口径ｄに対する比Ｌ／ｄとの関係を示す。図４は、図２に示す構造のエジェクタ１において、ボディ肉厚ｔと混合部径Ｄの比ｔ／Ｄが０．２のときの測定結果であり、縦軸の騒音レベル差は、周波数補正をＡ特性により行ったものである。

図４に示すように、Ｌ／ｄが約２０から約５まで減少させるにつれ、騒音レベル差が低下する傾向が見られ、Ｌ／ｄを約５より小さくした場合は、騒音レベル差はさらに低下し、Ｌ／ｄが０のとき、騒音レベル差は０に最も近づくことが推測される。

ここで、人間が判断できる音圧レベルの下限値は、３ｄＢであることが一般に知られていることから、騒音レベル差が３ｄＢ以下であれば、吸引流の有無での音の違いはほとんど無いと言える。

図４からわかるように、騒音レベル差が３ｄＢとなるのは、Ｌ／ｄが１４のときである。したがって、以上のことから、０＜Ｌ／ｄ≦１４とすることで、振動の伝播により発生する冷媒通過音を低減できると言える。

また、ｔ／Ｄが０．２よりも大きくなるにつれ、測定結果は騒音レベル差が低下する方にシフトするので、ｔ／Ｄが０．２以上のときであれば、０＜Ｌ／ｄ≦１４のとき、３ｄＢ以下となると言える。

なお、音圧レベルが１ｄＢ以下のときでは、人間は、ほとんど認識ができないレベルとなる。図４に示すように、騒音レベル差が１ｄＢとなるのは、Ｌ／ｄが９のときである。したがって、Ｌ／ｄ≦９とすることがより好ましいと言える。

（２）また、本実施形態によれば、ノズル出口２ｂ近傍でのノズル部２の振動を抑制できることから、エジェクタ式冷凍サイクルの運転によるノズル部２のノズル出口２ｂの変位量を少なくできる。これにより、繰り返し応力によるノズル材への影響を低減でき、ノズル部２の耐久性を向上させることができる。

（３）本実施形態では、ノズル支持位置が、ノズル部２の冷媒吸引口３ａに対向する部位２ｃよりも駆動流上流側の部位２ｄである構造において、従来のエジェクタよりも、ノズル支持位置をノズル出口２ａに近接させているので、冷媒吸引口３ａの位置も、従来のエジェクタより、ノズル出口２ｂに近接している。

これにより、断面積小のノズル周囲部分を通る流路、すなわち、冷媒吸引口３ａから混合部３ｃまでの吸引流の流路が短くなり、吸引流の圧力損失を、従来のエジェクタと比較して、低減できることから、エジェクタ内部での冷媒の圧力損失を低減できる。この結果、エジェクタの昇圧量を大きく取ることができ、エジェクタ効果を増大させることができる。

（４）本実施形態のエジェクタ１は、混合部３ｃでのボディ肉厚ｔと混合部径Ｄの比ｔ／Ｄが１．０以上となっており、ボディ部３のノズル出口２ｂの近傍部分における肉厚が、従来のエジェクタよりも厚い構造となっている。

これにより、ノズル出口２ｂ近傍での渦損失増大によって発生するボディ部３の振動を、抑制でき、冷媒通過音のより一層の低減を図ることができる。

ここで、図５に、吸引流が有るときと無いときにおけるエジェクタの騒音レベル差と、ボディ肉厚ｔと混合部径Ｄの比ｔ／Ｄとの関係を示す。図５は、Ｌ／ｄが１４のときの測定結果である。

図４に示したように、Ｌ／ｄが１４であって、ｔ／Ｄが０．２のとき、騒音レベル差は３ｄＢであるところ、図５に示すように、ｔ／Ｄを０．２よりも大きくするにつれ、騒音レベル差が小さくなっていくことがわかる。そして、ｔ／Ｄを１以上に設定することで、騒音レベル差を１ｄＢ以下にできることがわかる。

なお、ｔ／Ｄを１以上に設定するとは、すなわち、肉厚ｔを内径Ｄよりも大きくすることを意味する。また、ｔ／Ｄの上限は、エジェクタの搭載場所の制約によって決まるものであり、許容される範囲で任意に設定される。

また、外部環境から受ける影響による外部腐食および内部流動物資から受ける影響による内部腐食に対する余裕度が増すことにより、耐久性を向上させることができる。

（５）従来のエジェクタ１４では、図１９に示すように、ボディ部１４ｅの外形が複雑な形状であったため、ボディ部１４ｅを、冷媒吸引口１４ｄ側の部品と、混合部１４ｂおよびディフューザ部１４ｃ側の部品との２部品で構成していた。

これに対して、本実施形態では、混合部３ｃの肉厚を増大させた構造としているので、ボディ部３を１部品で構成することができる。これは、混合部３ｃの肉厚を増大させることで、ボディ部３の外径を吸引部３ｂから混合部３ｃに至って均一にすることができ、ボディ部３の外形を、軸方向で外壁に段差が無い単純形状とすることが可能となるからである。

また、本実施形態では、ボディ部３の外形が単純形状となっているので、エジェクタ１の外周へのパッキン等の取り付けが容易となっている。

（第２実施形態）
本実施形態では、ノズル部２のうち、冷媒吸引口３ａに対向する部位２ｃよりも駆動流下流側の部位を、ボディ部３に支持させる構造を説明する。

図６に、本実施形態の第１の例におけるエジェクタの断面図を示し、図７に、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図を示す。なお、図６、７では、図２と同様の構成部分に同一の符号を付している。

図６に示すエジェクタ１では、ノズル部２のうち、冷媒吸引口３ａに対向する部位２ｃよりも駆動流下流側の部位２ｆにおいて、ノズル部２の外壁に、ボディ部３の内壁に向けて突出している凸部２ｇが設けられており、この凸部２ｆがボディ部３の内壁に接することで、ノズル部２がボディ部３によって支持された構造となっている。

なお、ノズル部２のうち、冷媒吸引口３ａに対向する部位２ｃよりも駆動流下流側の部位２ｆとは、言い換えると、ノズル部２の軸方向（ノズル部２の長手方向）における冷媒吸引口３ａとノズル出口２ｂとの間に位置する部分である。

ここで、凸部２ｇは、吸引流の流路を塞がないように、ノズル部２内の冷媒流れに対するノズル部の断面を見たときのノズル部２の周方向において、周方向全域ではなく、部分的に配置されている。例えば、図７に示すように、凸部２ｇは、ノズル部２の外周方向で、等間隔で、４つ配置されており、この場合、ノズル部２は、４カ所でボディ部３に固定されている。

この実施形態のノズル部２は、太い基部２１と、この基部２１より細い筒状部分２２とを有する。筒状部分２２は、基部２１から延び出している。筒状部分２２は、内部に高圧冷媒流路２ａを区画している。筒状部分２２は、その先端に、高圧冷媒流路２ａの出口２ｂを区画している。筒状部分２２は、外径がほぼ一定の軸部２３と、軸部２３から出口に向けて外径が徐々に縮小する円錐部２４とを有する。ノズル部２は、筒状のボディ部３の中に配置されている。ノズル部２とボディ部３との間には、筒状部分２２を取り囲む低圧冷媒流路２５が区画形成されている。ノズル部２は、ボディ部３に対して、吸引口３ａを挟んで軸方向の両側で連結され、固定されている。ノズル部２内の冷媒流れに関して冷媒吸引口３ａより上流側の部位において、ノズル部２とボディ部３とは、基部２１によって連結し固定されている。ノズル部２内の冷媒流れに関して冷媒吸引口３ａより下流側の部位においてノズル部２とボディ部３とは支持部材２ｇによって連結し固定されている。支持部材２ｇは、径方向に延びる棒状、あるいは板状の部材である。ノズル部２は、周方向に関して等間隔に分散して配置された複数の支持部材２ｇによって支持、固定されている。支持部材２ｇは、基部２１から離れて設けられている。支持部材２ｇは、軸部２３と円錐部２４との境界近傍に設けられている。この結果、支持部材２ｇよりさらにノズル部２は突出している。支持部材２ｇは、筒状部分２２の全長のうち、中央よりもやや先端よりの位置を支持している。

このとき、凸部２ｇのノズル出口２ｂ側端部がノズル支持位置先端２ｅとなり、このノズル支持位置先端２ｅからノズル出口２ｂまでの距離Ｌと、ノズル出口径ｄの比Ｌ／ｄが、１４以下となるように、距離Ｌを設定している。

したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、ノズル支持位置を、従来のエジェクタよりも、ノズル出口２ａに近接させているので、最も流速の速いノズル出口２ｂ近傍でのノズル部２の振動を抑制できる。

なお、凸部２ｇの数は、４つに限られず、複数であればよく、ノズル部２をボディ部３に固定できる範囲で任意に変更可能であり、形状においても任意に変更可能である。

次に、本実施形態における変形例を説明する。

図８に、本実施形態の第２の例におけるエジェクタの断面図を示し、図９に、図８中のＩＸ−ＩＸ線断面図を示す。第１の例では、ノズル部２に凸部２ｇを設けていたが、図８、９に示すように、ノズル部２ではなく、ボディ部３に凸部３ｅを設けても良い。すなわち、エジェクタ１の構造において、ボディ部３のうち、冷媒吸引口３ａよりも冷媒流れ下流側部分における内壁に、ノズル部に向けて突出する凸部３ｅが設けられており、この凸部３ｅがノズル部２の外壁に接することで、ノズル部２がボディ部３によって支持される構造としても良い。

なお、第１、第２の例では、ノズル部２とボディ部３の片方のみに凸部を設けていたが、両方に凸部２ｇ、３ｅを設けても良い。

図１０に、本実施形態の第３の例におけるエジェクタの断面図を示し、図１１に、図１０中のＸＩ−ＸＩ線断面図を示す。第１、第２の例では、ノズル部２とボディ部３の固定部分を、ノズル部２もしくはボディ部３に設ける場合を説明したが、図１０、１１に示すように、ノズル部２、ボディ部３とは別の部品で構成しても良い。

すなわち、図１０、１１に示すエジェクタ１では、ボディ３の内周面とノズル部２の外周面との間に、止め輪４が配置されている。この止め輪４も、吸引流の流路を塞がない形状となっている。例えば、止め輪４は、ノズル部２をボディ部３に固定する複数の固定部４ａと、固定部４ａ同士を連結するとともに、ノズル部２との間に流路を形成する連結部４ｂとを有する形状となっている。止め輪４は、例えば、樹脂やゴム等の有機材料や、ノズル部２もしくはボディ部３と同じ金属材料で構成される。

このとき、固定部４ａは、第１、第２の例で説明した凸部２ｇ、３ｅと同様に、ノズル部の周方向で、部分的に配置されている。なお、止め輪４の形状は、図１０、１１に示す形状に限られず、ノズル部２をボディ部３に固定でき、吸引流の流路を塞がない形状であれば、他の形状に変更しても良い。

（第３実施形態）
本実施形態では、ノズル部２のうち、冷媒吸引口３ａに対向する部位２ｃよりも駆動流下流側の部位を、ボディ部３に支持させる構造を説明する。図１２に、本実施形態におけるエジェクタ１の断面図を示す。なお、図１２では、図１、２と同様の構成部に、同一の符号を付している。

図１２に示すように、本実施形態のエジェクタ１は、ノズル部２を、図中の矢印のように、その軸方向に駆動させて、ノズル部２をボディ部３に対して変位させる駆動手段５を備えている。この駆動手段５は、図示しない制御手段によって制御されるものである。

駆動手段５としては、例えば、ステッピングモータや、流体力を用いるフローティング構造のものや、逆止弁構造のもの等の機械式の駆動手段を採用したり、比例ソレノイド等の電気式の駆動手段を採用したりすることができる
本実施形態のノズル部２およびボディ部３の形状は、基本的には、第１、第２実施形態と同様であり、ノズル部２の外径が、ボディ部３における混合部３ｃの内径よりも大きくなっており、ノズル部２を混合部３ｃに向けて移動させたとき、ノズル部２の外壁がボディ部３の内壁に接触する形状となっている。

より具体的には、ノズル部２の先端側の外形は、ノズル出口２ｂに向かうにつれ外径が徐々に小さくなるテーパ形状であり、ボディ部３の内部形状は、吸引部３ｂでの内径が混合部３ｃに向かうにつれ徐々に小さくなるテーパ形状である。混合部３ｃにノズル部２を突き刺したとき、ノズル部２のテーパ形状部２ｈが、吸引部３ｂを構成する内壁に接触する形状となっている。

そして、本実施形態では、駆動手段５を制御手段により制御することで、ノズル部２の位置を、図１３、１４に示すように、変位させるようになっている。

すなわち、図１３に示すように、エジェクタ式冷凍サイクルの運転条件で、エジェクタ内部に吸引流が有る条件のときでは、ノズル部２のテーパ形状部２ｈにおける外壁がボディ部３の吸引部３ｂにおける内壁から離間しており、冷媒吸引口３ａから吸引される冷媒の流路が形成されている第１状態とする。

一方、図１４に示すように、エジェクタ式冷凍サイクルの運転条件が、エジェクタ内部で吸引流が無い条件のときでは、図１３の状態から、混合部３ｂにノズル部２を突き刺すように変位させ、ノズル部２をボディ部３につき当てることで、ノズル部２のテーパ形状部２ｈを吸引部３ｂを構成する内壁に接触させ、冷媒吸引口３ａから吸引される冷媒の流路を塞いだ第２状態とする。

このとき、ノズル部２のテーパ形状部２ｈと吸引部３ｂとが接触している領域がノズル支持位置であり、このノズル支持位置先端２ｅからノズル出口２ｂまでの距離Ｌと、ノズル出口径ｄの比Ｌ／ｄは、１４以下となっている。

次に、本実施形態の主な特徴について説明する。

（１）本実施形態では、エジェクタ内部で吸引流が無い条件のときでは、ノズル部２をボディ部３につき当てて、ノズル部２のテーパ形状部２ｈを、ボディ部３の吸引部３ｂで支持させるようにしている。

これにより、本実施形態においても、第１、第２実施形態と同様に、ノズル支持位置を、従来のエジェクタよりも、ノズル出口２ａに近接させているので、最も流速の速いノズル出口２ｂ近傍でのノズル部２の振動を抑制できる。

（２）本実施形態では、エジェクタ内部で吸引流が無い条件のときでは、ノズル部２をボディ部３につき当てて、冷媒吸引口３ａから吸引される冷媒の流路を塞いだ状態としているので、図１９中の破線で示すような駆動流の渦の発生自体を抑制できる。

したがって、本実施形態の方が、第１、第２実施形態よりも、ノズル出口での渦損失増大によって発生する冷媒通過音を抑制する効果が大きい。

なお、本実施形態のエジェクタ１は、ノズル部２をボディ部３につき当てて、冷媒吸引口３ａから吸引される冷媒の流路を塞いだ状態にできることから吸引流を断続する電磁弁としても用いることができ、この場合、例えば、図１８に示すエジェクタ式冷凍サイクル中の電磁弁２０を省略することもできる。

（第４実施形態）
図１５に、本実施形態におけるエジェクタの断面図を示し、図１６に、図１５中のＤ−Ｄ線断面図を示す。なお、図１５、１６では、図２と同様の構成部分に同一の符号を付している。

図１５、１６に示すように、本実施形態のエジェクタ１は、図２に示すエジェクタ１に対して、ボディ部３の振動を防ぐ防振材６を設けたものである。

防振材６は、振動が外部に伝達するのを抑える、もしくは、少なくするものであり、例えば、ブチルゴムに代表されるゴム材料等の弾性体で構成される。また、防振材６は、ボディ部３の外周を全て覆うように配置されている。

これにより、渦損失の増大によって、ノズル出口２ｂ近傍のボディ部３が振動するのを抑制することができる。

なお、防振材６は、必ずしも、ボディ部３の外周全域を覆っていなくても良く、少なくとも、ボディ部３の外周のうち、ノズル出口２ａの近傍であるノズル出口２ａよりも冷媒流れ下流側部分を覆っていればよい。

また、防振材６の代わりに、多孔質材等で構成される吸音材を、ボディ部３の外周に設けても良い。

（他の実施形態）
（１）図１７に、他の実施形態におけるエジェクタ１の断面図を示す。図１７では、図２と同様の構成部に、図２と同一の符号を付している。

第１実施形態では、エジェクタ１のノズル部２とボディ部３とを別体構造とする場合を例として説明したが、図１７に示すように、ノズル部２とボディ部３とを１つの部品で構成した一体構造としても良い。なお、エジェクタ１の他の構成については、第１実施形態と同様である。

また、図１７に示すエジェクタ１は、例えば、アルミニウムにより構成され、型を用いて製造される。

なお、第２実施形態で説明した図６〜１１に示すエジェクタ１においても、このように、ノズル部２とボディ部３とを一体構造にすることができる。

ノズル部２とボディ部３とを一体構造にすることで、ノズル部２とボディ部３とが別体構造のときよりも、ノズル部２をボディ部３に強固に固定することができ、ノズル部２の振動を抑制できる。

（２）上記した実施形態では、０＜Ｌ／ｄ≦１４と、ｔ／Ｄ≧１の両方を満たす場合を例として説明したが、ｔ／Ｄ≧１を満たさなくても、Ｌ／ｄの方がｔ／Ｄよりも音に対して支配的であるため、少なくとも、０＜Ｌ／ｄ≦１４を満たすようにすればよい。

（３）ノズル部２の構造としては、各図に示した構造に限定されるものではなく、種々の 構造を採用できる。例えば、ラバールノズルや先細ノズルを採用できる。

（４）上記した各実施形態では、エジェクタ１の適用例として、図１８に示すように、放熱器１３とエジェクタ１４との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを冷媒吸引口３ａに導く第１分岐通路１６と、第１分岐通路１６に配置され、放熱器１３下流側の冷媒を減圧する絞り手段１７と、分岐通路１６の絞り手段１７よりも冷媒流れ下流側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器１８と、分岐通路１６に配置され、第２蒸発器１８への冷媒流れを断続する開閉手段２０とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルを例として説明したが、本発明のエジェクタ１は、他のエジェクタ式冷凍サイクルにおいても適用可能である。

例えば、図１８に示すエジェクタ式冷凍サイクルに対して、分岐通路１６を省略し、エジェクタの冷媒流れ下流側に気液分離器を配置し、気液分離器で分離された気相冷媒を、蒸発器に導いた後、エジェクタの冷媒吸引口に導くものや、さらに、エジェクタと気液分離器の間に第２蒸発器を配置したものにおいても本発明は適用可能である。

すなわち、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機と、圧縮機から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器と、放熱器下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒を冷媒吸引口から内部に吸引するエジェクタと、冷媒を蒸発させて冷媒吸引口へ流入させる蒸発器とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルであって、エジェクタ式冷凍サイクルの運転状態が、エジェクタ内部に、吸引流が無く駆動流のみの運転状態となる場合や、駆動流に対して吸引流が極端に少ない運転状態となることがあるエジェクタ式冷凍サイクル全般に、本発明は適用可能である。

（５）上記した各実施形態は、実施可能な範囲で組み合わせが可能である。

本発明の第１実施形態におけるエジェクタの断面図である。 図１中の破線で囲まれた領域の拡大図である。 本発明の第１実施形態におけるノズル部２とボディ部３の固定方法を説明するためのエジェクタ１の断面図である。 吸引流が有るときと無いときにおけるエジェクタの騒音レベル差と、ノズル支持位置先端２ｅからノズル出口２ｂまでの距離Ｌのノズル出口径ｄに対する比Ｌ／ｄとの関係を示す図である。 吸引流が有るときと無いときにおけるエジェクタの騒音レベル差と、ボディ肉厚ｔと混合部径Ｄの比ｔ／Ｄとの関係を示す図である。 本発明の第２実施形態の第１の例におけるエジェクタの断面図である。 図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。 本発明の第２実施形態の第２の例におけるエジェクタの断面図である。 図８中のＩＸ−ＩＸ線断面図である。 本発明の第２実施形態の第３の例におけるエジェクタの断面図である。 図１０中のＸＩ−ＸＩ線断面図である。 本発明の第３実施形態におけるエジェクタの断面図である。 図１２中のエジェクタにおいて、エジェクタ内部に吸引流が有るときの状態を示すエジェクタ１の断面図である 図１２中のエジェクタにおいて、エジェクタ内部に吸引流が無いときの状態を示すエジェクタ１の断面図である。 本発明の第４実施形態におけるエジェクタの断面図である。 図１５中のＸＶＩ−ＸＶＩ線断面図である。 本発明の他の実施形態におけるエジェクタの断面図である。 本発明のエジェクタが適用されるエジェクタ式冷凍サイクルおよび従来におけるエジェクタ式冷凍サイクルの一例を示す図である。 従来におけるエジェクタの断面図である。

符号の説明

１…エジェクタ、２…ノズル部、２ｂ…ノズル出口、３…ボディ部、
３ａ…冷媒吸引口、３ｂ…吸引部、３ｃ…混合部、３ｄ…ディフューザ部。

Claims (12)

1. エジェクタ式冷凍サイクルに適用される冷媒の減圧膨張手段としてのエジェクタ（１）において、
   流入した冷媒を減圧膨張させるノズル部（２）と、
   内部に前記ノズル部（２）が配置されており、前記ノズル部（２）から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒吸引口（３ａ）から内部に吸引された冷媒および前記ノズル部（２）から噴射される冷媒の流路（３ｂ、３ｃ、３ｄ）を構成するボディ部（３）とを備え、
   前記ノズル部（２）のうち、前記ノズル部がボディ部に支持される部位（２ｅ）からノズル出口（２ｂ）までの距離をＬ、ノズル出口径をｄ、前記ボディ部のうち、前記ノズル出口よりも冷媒流れ下流側部分の肉厚および内径をｔおよびＤとして、
   ｔ／Ｄ≧０．２のとき、０＜Ｌ／ｄ≦１４
   を満たすように、前記ノズル部（２）は前記ボディ部（３）に支持されていることを特徴とするエジェクタ。
2. 前記ノズル部（２）は、前記冷媒吸引口に対向する部位（２ｃ）よりも前記ノズル部内の冷媒流れ上流側の部位（２ｄ）が、前記ボディ部（３）によって支持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。
3. 前記ノズル部（２）は、前記冷媒吸引口（３ａ）に対向する部位（２ｃ）よりも前記ノズル部内の冷媒流れ下流側の部位（２ｆ）が、前記ボディ部（３）によって支持されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ。
4. 前記ノズル部（２）のうち、前記冷媒吸引口（３ａ）よりも前記ノズル部内の冷媒流れ下流側部分（２ｆ）の外壁に、前記ボディ部に向けて突出している凸部（２ｇ）が設けられており、
   前記凸部（２ｇ）が前記ボディ部（３）の内壁に接することで、前記ノズル部が前記ボディ部によって支持されていることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ。
5. 前記ボディ部（３）のうち、前記冷媒吸引口（３ａ）よりも冷媒流れ下流側部分の内壁に、前記ノズル部に向けて突出している凸部（３ｅ）が設けられており、
   前記凸部（３ｅ）が前記ノズル部（２）の外壁に接することで、前記ノズル部が前記ボディ部によって支持されていることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ。
6. 前記ノズル部（２）のうち、前記冷媒吸引口（３ａ）よりも前記ノズル部内の冷媒流れ下流側部分の外壁と、前記ボディ部（３）との内壁との間に、前記ノズル部および前記ボディ部と別体であって、前記ノズル部を前記ボディ部で支持させる支持部材（４）が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ。
7. 前記ノズル部（２）をその軸方向に駆動させて、前記ノズル部を前記ボディ部（３）に対して変位させる駆動手段（５）を備えており、
   前記駆動手段（５）によって、前記エジェクタの内部状態を、
   前記ノズル部（２）の外壁がボディ部（３）の内壁から離間しており、前記冷媒吸引口（３ａ）から吸引される冷媒の流路が形成されている第１状態と、
   前記ノズル部（２）を前記ボディ部（３）の内壁に突き当てることで、前記ノズル部の前記冷媒吸引口（３ａ）よりも前記ノズル部内の冷媒流れ下流側部分（２ｆ）が前記ボディ部（３）によって支持されているとともに、前記冷媒吸引口から吸引される冷媒の流路を塞いだ第２状態との間で変更可能としたことを特徴とする請求項１または２に記載のエジェクタ。
8. エジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタ（１）において、
   内部に高圧冷媒流路が形成され、先端に出口が開口する筒状のノズル部（２）と、
   前記ノズル部（２）を収容し、前記ノズル部（２）の筒部外側から前記出口にわたって延びる低圧冷媒流路（２５）を区画するとともに、前記筒部外側に向けて開口する冷媒吸引口（３ａ）を区画するボディ部（３）と、
   前記ノズル部（２）内の冷媒流れに関して前記冷媒吸引口より上流側の部位において前記ノズル部（２）と前記ボディ部（３）とを連結し固定する部材（２１）と、
   前記ノズル部（２）内の冷媒流れに関して前記冷媒吸引口より下流側の部位において前記ノズル部（２）と前記ボディ部（３）とを連結し固定する部材（２ｇ、３ｅ、４）とを備えることを特徴とするエジェクタ。
9. 前記ノズル部（２）および前記ボディ部（３）は別部品で構成されており、前記ノズル部（２）は、前記ボディ部（３）に対してかしめ固定もしくは圧入固定されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のエジェクタ。
10. 前記ボディ部（３）のうち、前記ノズル出口（２ｂ）よりも冷媒流れ下流側部分であって、内径Ｄが均一な領域である混合部（３ｃ）において、前記ボディ部の内径Ｄに対する前記ボディ部の肉厚ｔの比ｔ／Ｄが１以上であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のエジェクタ。
11. 前記ボディ部のうちのノズル出口近傍における外周面が、防振材もしくは吸音材で覆われていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のエジェクタ。
12. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１２）と、
    前記圧縮機（１２）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
    前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧膨張させる請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のエジェクタと、
    前記エジェクタ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（１２）の吸入側に接続される第１蒸発器（１５）と、
    前記放熱器（１３）と前記エジェクタとの間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを前記冷媒吸引口に導く第１分岐通路（１６）と、
    前記第１分岐通路（１６）に配置され、前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧する絞り手段（１７）と、
    前記第１分岐通路（１６）の前記絞り手段（１７）よりも冷媒流れ下流側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（１８）と、
    前記第１分岐通路（１６）に配置され、前記第２蒸発器（１８）への冷媒流れを断続する開閉手段（２０）とを備えることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。

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