JP2008151017A - エジェクタ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エジェクタ装置４０の原価低減を図る。
【解決手段】蒸気圧縮式冷凍サイクルの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させるノズル４１と、ノズル４１から噴射する冷媒と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４２、４３を提供する下流部材１２０と、金属製の管材に塑性加工を施すことにより製造されてノズル４１を内部に収容する筒状のボディ４６とを有している。
これによれば、ボディ４６を切削加工から塑性加工へと変更することによって製造原価を低減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、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エジェクタ装置およびその製造方法に関するものであり、冷媒を循環させるポンプ手段としてエジェクタ装置を採用した冷凍装置（以下、エジェクタ式冷凍サイクルと言う。）に適用して有効である。

エジェクタ装置の製造原価低減を図った従来技術として、下記特許文献１がある。これは、ノズルを焼結金属製にするとともに、昇圧部（混合部およびディフューザ部）を金属製の管材に塑性加工を施すことによって製造している。また、下記の特許文献２には、ノズルを内部に収容する筒状のボディを切削加工で製作した電気駆動式の可変エジェクタ装置が示されている。
特開２００３−３２６１９６号公報 特開２００６−２３３８０７号公報

図８は、参考例のエジェクタ装置を示す。ボディ４６と昇圧部部材１２０との接合までの製造方法を示す説明図である。図８（ａ）に示すように、切削加工で製作したボディ４６と、管材から塑性加工して製作した昇圧部部材１２０とを圧入し、図８（ｂ）に示すように、両者をろう付けにて接合して冷媒通路を形成している。

しかしながら、上記のエジェクタ装置では、ボディが切削加工で製作されるために製造コストが高いという問題点がある。本発明は、このような問題点に着目して成されたものであり、その目的は、製造原価を低減することのできる新規なエジェクタ装置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、下記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、蒸気圧縮式冷凍サイクルの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させるノズル（４１）と、
ノズル（４１）から噴射する冷媒と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（４２、４３）を提供する下流部材（１２０、１３０）と、
金属製の管材に塑性加工を施すことにより製造されてノズル（４１）を内部に収容する筒状のボディ（４６）とを有する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、ボディ（４６）を切削加工から塑性加工へと変更することによって製造原価を低減することができる。

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装置において、下流部材（１２０、１３０）は、昇圧部（４２、４３）が形成された昇圧部部材（１２０）を備え、昇圧部部材（１２０）に、吸引室（４７）から混合部（４２）へと至るすり鉢状のテーパー形状部（１２５）を形成し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、従来、ボディ（４６）に形成していたテーパー形状部（１２５）を、昇圧部部材（１２０）に形成することにより、ボディ（４６）の形状を簡単にでき、より管材からの塑性加工を容易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１に記載のエジェクタ装置において、下流部材（１２０、１３０）は、昇圧部（４２、４３）が形成された昇圧部部材（１２０）と、ノズル（４１）と昇圧部部材（１２０）との間に、吸引室（４７）から混合部（４２）へと至るすり鉢状のテーパー形状部（１２５）を形成したテーパー部部材（１３０）とを備えることを特徴としている。

吸引室（４７）から混合部（４２）へと至るすり鉢状のテーパー形状部（１２５）から混合部（４２）の入口近傍の領域では、冷媒通過流速が速いため、この部位を軟質の部材で形成すると、流体流れの作用で後述するエロージョン・コロージョンが発生する可能性が高い。この請求項３に記載の発明によれば、テーパー形状部（１２５）を別部材で構成することにより、テーパー形状部（１２５）と昇圧部（４２、４３）とでそれぞれ最適な部材で構成することができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のエジェクタ装置において、テーパー部部材（１３０）に高強度部材を用い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、より具体的に、テーパー部部材（１３０）に高強度部材を用いることによって耐エロージョン・コロージョン性を高めることができる。

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装置において、ボディ（４６）の一部を塑性変形させて下流部材（１２０、１３０）を所定位置に位置決め保持させているカシメ部（７０、７０ａ、７０ｂ）を備え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、この塑性変形（いわゆるカシメ）により、ボディ（４６）に対して下流部材（１２０）が固定されて接合前の仮固定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１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のエジェクタ装置において、さらに、
ノズル（４１）の開度を可変する弁体（４４）と、
弁体（４４）を駆動させる駆動部（４５）と、
駆動部（４５）が設けられるボディ（４６）の端部の開口部（４６ｄ）を覆う覆い部材（４５ａ）とを有し、
ボディ（４６）と覆い部材（４５ａ）との接合部において、
開口部（４６ｄ）の端部を折り返して重ね合せ部（４６ｅ）を設けていることを特徴としている。

これは、ボディ（４６）の板厚を薄くすると、溶融部が厚みを貫通する不具合が生じるため、覆い部材（４５ａ）と直接溶接することができないためである。この請求項６に記載の発明によれば、上記溶接時の不具合を無くすためのコネクター部材（１４０）を構成しなくても、ボディ（４６）と覆い部材（４５ａ）との溶接性を向上させることができる。

また、請求項７に記載の発明では、金属製の管材に塑性加工を施すことにより、蒸気圧縮式冷凍サイクルの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させるノズル（４１）を収容する筒状のボディ（４６）を製造する工程と、
ノズル（４１）から噴射する冷媒と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（４２、４３）を提供する下流部材（１２０、１３０）とボディ（４６）とを接合させる接合工程を備え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、ボディ（４６）を切削加工から塑性加工へと変更することにより、下流部材（１２０、１３０）とボディ（４６）との接合を容易にすることができる。

また、請求項８に記載の発明では、請求項７に記載のエジェクタ装置の製造方法において、接合工程の前に、下流部材（１２０、１３０）をボディ（４６）にカシメ固定するカシメ工程を備え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、カシメ工程を設けることにより、接合工程前の仮固定とすることができる。

このため、後工程の接合工程で接合されるまでの搬送やハンドリングにおいて、部材間を所定位置で位置決め保持する治具が不要となり、接合前後の工程において、治具を装着、取り外しする作業も不要となる。また、具体的な接合としての炉中ろう付け工程において、保持治具を無くして被加熱物の熱容量を低減できることから、炉中ろう付けでの加熱エネルギーを低減することができる。

また、請求項９に記載の発明では、請求項７または請求項８に記載のエジェクタ装置の製造方法において、さらに、
ノズル（４１）の開度を調節する弁体（４４）を駆動するための駆動部（４５）が装着されるボディ（４６）の開口部（４６ｄ）の端部を折り返して重ね合せる折り重ね工程と、
折り重ね工程を終了したボディ（４６）に開口部（４６ｄ）を覆う覆い部材（４５ａ）を組み付ける組み付け工程と、
組み付け工程を終了したボディ（４６）と覆い部材（４５ａ）とを接合させる接合工程とを備え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、ボディ（４６）の板厚を薄くしても、コネクター部材（１４０）を構成することなく、接合工程で溶融部が厚みを貫通する不具合が生じるのを防ぐことができる。

また、請求項１０に記載の発明では、蒸気圧縮式冷凍サイクルの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させるノズル（４１）と、
ノズル（４１）から噴射する冷媒と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（４２、４３）を提供する下流部材（１２０、１３０）と、
ほぼ一様な厚さを持つ板材により形成され、ノズル（４１）を内部に収容するとともに、端部に下流部材（１２０、１３０）が接合された筒状のボディ（４６）とを有することを特徴としている。

この請求項１０に記載の発明によれば、ボディ（４６）は金属製の管材のみならず、板材に深絞りやプレス加工などの塑性加工を施すことによって形成したものであっても良い。

また、請求項１１に記載の発明では、請求項１０に記載のエジェクタ装置において、ボディ（４６）は、ノズル（４１）を収容する大径部と、
下流部材（１２０、１３０）が接合される小径部と、
大径部に開設されノズル（４１）上流に連通する第１入口開口（４６ａ）と、
小径部に開設されノズル（４１）下流に連通する第２入口開口（４６ｂ）とを備えることを特徴としている。

この請求項１１に記載の発明によれば、ボディ（４６）に各機能形状を一体に形成して備えることにより、製造原価を低減することができる。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。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について添付した図１ないし図５を用いて詳細に説明する。図１は、実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルの模式図であり、図２は、図１のエジェクタ式冷凍サイクル全体のマクロ的作動を示すｐ−ｈ線図である。また図３は、第１実施形態におけるエジェクタ装置４０の模式図であり、図４は、ボディ４６と昇圧部部材１２０との接合までの製造方法を示す説明図、図５は、ボディ４６とキャン４５ａとの接合までの製造方法を示す説明図である。

本実施形態は、本発明に係るエジェクタ装置４０を給湯装置のエジェクタ式ヒートポンプサイクルに適用したものであり、作動流体として本実施形態では二酸化炭素（ＣＯ_２）冷媒を用いている。なお、冷媒としてフロンなどの他の冷媒を用いても良いことは言うまでもない。

冷媒としてフロンを用いた場合には、水冷媒熱交換器２０にて冷媒が凝縮するが、冷媒として二酸化炭素を用いた場合には、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となり、且つ、水冷媒熱交換器２０内で冷媒が凝縮することなく、冷媒入口側から冷媒出口側に向かうほど冷媒温度が低下するような温度分布を有する。

圧縮機１０は、図示しない電動モータから動力を得て冷媒を吸入圧縮する周知の可変容量型などの圧縮機１０である。本実施形態では吐出冷媒温度または吐出冷媒圧力が所定値となるように圧縮機１０の回転数、つまり圧縮機１０から吐出する冷媒の流量を制御している。

放熱器としての水冷媒熱交換器２０は、圧縮機１０から吐出される冷媒と、図示しない貯湯タンクから供給される給湯用水とを対向流れ状態で熱交換して給湯用水を加熱する高圧側熱交換器である。また、蒸発器３０は、室外空気と気液二相冷媒とを熱交換させて気液二相冷媒を蒸発させることによって室外空気から熱を回収する吸熱器としての低圧側熱交換器である。また、エジェクタ装置４０は、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ともに、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ものである。なお、エジェクタ装置４０の詳細は後述する。

また、図１中の気液分離器５０は、エジェクタ装置４０から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を蓄える気液分離手段である。気液分離器５０の気相冷媒流出口は圧縮機１０の吸引側に接続され、液相冷媒流出口は蒸発器３０の流入側に接続される。絞り６０は、気液分離器５０から流出した液相冷媒を減圧する減圧手段である。

次に、エジェクタ装置４０について述べる。エジェクタ装置４０は、図１に示すように、流入する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等エントロピ的に減圧させるノズル４１、ノズル４１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ながら、ノズル４１から噴射する冷媒流とを混合する混合部４２、およびノズル４１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ディフューザ部４３などからなるものである。

このとき、混合部４２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４２においても冷媒の圧力が（静圧）が上昇する。一方、ディフューザ部４３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、エジェクタ装置４０においては、混合部４２およびディフューザ部４３の両者にて冷媒圧力を昇圧する。

そこで、以下、混合部４２とディフューザ部４３とを総称して昇圧部と呼ぶ。つまり、理想的なエジェクタ装置４０においては、混合部４２で２種類の冷媒流での運動量の和が保存されるように冷媒圧力が増大し、ディフューザ部４３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。

図１の模式図では、ノズル４１から噴出する冷媒の速度を音速以上まで加速するために、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部を有するラバールノズル（流体工学（東京大学出版会）参照）で図示しているが、図３の実施形態に示すような先細ノズルであっても良いことは言うまでもない。

また、弁体としてのニードル弁４４は、ノズル４１の絞り開度を調節する針状の弁棒であり、その先端は円錐テーパー状に形成されている。そして本実施形態では、図３で具体的に示すように、ステッピングモータと螺子機構とを用いた電気式の駆動部４５により、ニードル弁４４をノズル４１内で軸線方向に変位させることにより、ノズル４１の絞り開度を調整している。

なお、ノズル４１の絞り開度は、図示しない温度センサにより高圧側の冷媒温度を検出し、図示しない圧力センサが検出した高圧側の冷媒圧力が温度センサの検出温度から決定される目標圧力となるように制御される。ここで、目標圧力とは、高圧側の冷媒温度に対して本エジェクタ式冷凍サイクルの成績係数が最も高くなるような高圧側冷媒圧力である。

本実施形態では、熱負荷が大きいときには、図２の線図に示すように、ノズル４１に流入する高圧冷媒の圧力を、冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるようにノズル４１の絞り開度を制御し、熱負荷が小さいときには、高圧冷媒の圧力を臨界圧力以下とした状態でノズル４１に流入する冷媒が所定の過冷却度を有するようにノズル４１の絞り開度を制御する。

次に、エジェクタ式冷凍サイクルの概略作動を述べる（図２参照）。なお、図２に黒丸で示される符号は、図１に黒丸で示される符号位置における冷媒の状態を示すものである。圧縮機１０から吐出される冷媒は、水冷媒熱交換器２０側に循環される。これにより、水冷媒熱交換器２０にて給湯用水を加熱して冷却された冷媒は、エジェクタ装置４０のノズル４１にて等エントロピ的に減圧した後、吸引室に噴出して膨張し、音速以上の速度で混合部４２内に流入する。

そして、混合部４２に流入した高速冷媒の巻き込み作用に伴うポンプ作用により、蒸発器３０内で蒸発した冷媒が混合部４２内に吸引される。このため、低圧側の冷媒が気液分離器５０→絞り６０→蒸発器３０→エジェクタ装置４０（昇圧部）→気液分離器５０の順に循環する。一方、蒸発器３０から吸引された冷媒（吸引流）とノズル４１から吹き出す冷媒（駆動流）とは、混合部４２にて混合しながらディフューザ部４３にてその動圧が静圧に変換されて気液分離器５０に戻る。

次に、図３〜図５を用いて、本実施形態のエジェクタ装置４０の具体的な構造について説明する。本実施形態のエジェクタ装置４０は、金属で形成したボディ４６の中に、同じく金属で形成したノズル４１を挿入組み付けし、そのボディ４６とノズル４１との組立品に駆動部４５を組み付けて構成したものである。

このように、ノズル４１を内部に収容するボディ４６は、図４に示すように略円筒状で、金属製の管材に塑性加工を施すことにより製造している。より具体的には、非磁性体のステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４ＢＦ）など、成形性と耐食性とを兼ね備えた材料で、その管材を、本実施形態ではハイドロフォーミングすることにより、一部が異形となったボディ４６を形成している。

ボディ４６は、ノズル４１が挿入される円筒状の長い大径部を有している。大径部は、ノズル４１全体を収容する以上の長さを持つ。大径部の駆動部４５側の後端は、一段と大きな径を与えられている。大径部と、後端との間には、テーパ状の段差部が設けられている。後端には、ニードル４４を支持する支持部材の一部が収容されている。大径部は、確実なノズル４１の位置決めを提供する。

大径部の側面の一部には、ノズル上流に連通する第１入口開口が開設されている。この第１入口開口は、高圧冷媒の入口を提供する円筒状の第１入口管によって提供される。また、ボディ４６には、吸引部を提供する円筒状の小径部が設けられている。大径部と小径部との間には環状の段差が形成されている。段差は、ノズル４１の軸方向位置を規定するようになっている。

大径部と小径部とは、同軸に設けられている。小径部の側面の一部には、ノズル下流に連通する第２入口開口が開設されている。この第２入口開口は、低圧冷媒の入口を提供する円筒状の第２入口管によって提供される。さらに、小径部の端部には、昇圧部部材１２０が接合される。小径部には、後述するカシメ部７０が設けられる。ボディ４６は、その全体にわたってほぼ一様な厚さをもつ板材である。

ほぼ円筒状を呈するボディ４６の側壁面には、高圧冷媒が流入する駆動流体流入口（第１入口開口）４６ａと、気相冷媒が流入する吸引流体流入口（第２入口開口）４６ｂとが開口しており、ボディ４６の一端側開口は、高圧冷媒と気相冷媒が混合して流出する流体流出口４６ｃとなり、ボディ４６の他端側開口は、駆動部４５を組み付ける開口部４６ｄとなっている（図４（ａ）参照）。なお、高圧冷媒は、駆動流体に相当し、気相冷媒は、吸引流体に相当する。

またボディ４６は、エジェクタとしての構成部品を支持するハウジングとしての機能を有し、駆動流体流入口４６ａには、水冷媒熱交換器２０からの高圧冷媒を導く駆動流体チューブ１００が接続され、吸引流体流入口４６ｂには、蒸発器３０からの気相冷媒を導く吸引流体チューブ１１０が接合される。また、流体流出口４６ｃには、混合した冷媒の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部材１２０が接合される。本実施形態では、昇圧部部材１２０が下流部材である。

より具体的に、駆動流体チューブ１００、吸引流体チューブ１１０、および昇圧部部材１２０は、ボディ４６に炉中一体ろう付けによって接合されている。昇圧部部材１２０は、銅（Ｃ１２２０Ｔ−Ｏなど）の管材を、プレスなどの塑性加工で所望の形状に縮管させてから切削加工を施したものである。また、本実施形態の特徴として、昇圧部部材１２０のボディ挿入側端面には、吸引室４７から混合部４２へと至るすり鉢状のテーパー形状部１２５を形成している。また、昇圧部部材１２０のボディ挿入部には、挿入後にカシメ固定するためのカシメ用溝部１２１が形成されている（図４（ａ）参照）。

また、ボディ４６の開口部４６ｄには、円筒状でステンレスよりなるノズル４１が挿入されている。より詳細に、本実施形態でノズル４１は、ステンレスなどの金属部材を放電加工やワイヤーカットして製造したものである。但し、金属（例えば、ステンレス）製の粉体を金型内に充填してノズル４１の形状を圧縮成形した後、高温や高圧で焼結した、いわゆる焼結金属にてノズル４１を製造したものであっても良い。なお、ノズル４１、ニードル弁４４の形状や、駆動部４５の詳細な構造については説明を省略する。

次に、本エジェクタ装置４０の製造方法、および本実施形態での特徴点を述べる。まず、金属製の管材に塑性加工を施すことによってボディ４６を成形する。ボディ４６の成形にあたっては、塑性加工に加えて、高圧冷媒の入口管１００の接続部、ならびに低圧冷媒の吸引管１１０の接続部を開設するために、切削加工が組み合わせられても良い。

図４（ａ）に示すように、ボディ４６の流体流出口４６ｃに、昇圧部部材１２０と図示しないろう材とを挿入して組み付ける。次に図４（ｂ）に示すように、昇圧部部材１２０に設けたカシメ用溝部１２１の外周側のボディ４６を、カシメローラーＲｏで塑性変形（いわゆるローラーカシメ）させて、図４（ｃ）に示すように、カシメ部７０で接合前の仮固定として両者を所定の位置姿勢で保持させるものである。なおカシメの方法は、本実施形態に限るものではない。

図４ではボディ４６と昇圧部部材１２０としか示していないが、実際には同様にして、駆動流体流入口４６ａには駆動流体チューブ１００、吸引流体流入口４６ｂには吸引流体チューブ１１０、開口部４６ｄには図５（ａ）に示すコネクター部材１４０が図示しないろう材と一緒に組み付けられる。そして、これらが組み付けられたボディ４６を炉に通すことにより、これらを炉中ろう付けで一体に接合させている。

次に、図５（ｂ）に示すように、ボディ４６にノズル４１、ニードル弁４４、駆動部４５の内部駆動機構を組み付ける。その組み付けが終了したら、ボディ４６の開口部４６ｄに接合したコネクター部材１４０の外周に、内部駆動機構を覆う非磁性体金属製のカップ状のキャン（覆い部材）４５ａを被せ、図５（ｃ）に示すように、キャン４５ａとコネクター部材１４０との間をＴｉＧ溶接にて接合して封止するものである。

そして最後に、図３に示すように、キャン４５ａの外周側にステッピングモータのコイルが配置される。コイルは、キャン４５ａに嵌合されるとともに、図３に示すようにクリップ１５０などによって駆動流体チューブ１００などに固定される。

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、蒸気圧縮式冷凍サイクルの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させるノズル４１と、ノズル４１から噴射する冷媒と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４２、４３を提供する下流部材１２０と、金属製の管材に塑性加工を施すことにより製造されてノズル４１を内部に収容する筒状のボディ４６とを有している。

これによれば、ボディ４６を切削加工から塑性加工へと変更することによって製造原価を低減することができる。また、下流部材１２０は、昇圧部４２、４３が形成された昇圧部部材１２０を備え、昇圧部部材１２０に、吸引室４７から混合部４２へと至るすり鉢状のテーパー形状部１２５を形成している。これによれば、従来、ボディ４６に形成していたテーパー形状部１２５を、昇圧部部材１２０に形成することにより、ボディ４６の形状を簡単にでき、より管材からの塑性加工を容易にすることができる。

また、ボディ４６の一部を塑性変形させて下流部材１２０を所定位置に位置決め保持させているカシメ部７０を備えている。これによれば、この塑性変形（いわゆるカシメ）により、ボディ４６に対して下流部材１２０が固定されて接合前の仮固定とすることができる。

また、金属製の管材に塑性加工を施すことにより製造されたボディ４６と下流部材１２０とを接合させる接合工程を備えている。

これによれば、ボディ４６を切削加工から塑性加工へと変更することにより、下流部材１２０とボディ４６との接合を容易にすることができる。また、接合工程の前に、下流部材１２０をボディ４６にカシメ固定するカシメ工程を備えている。これによれば、カシメ工程を設けることにより、接合工程前の仮固定とすることができる。

このため、後工程の接合工程で接合されるまでの搬送やハンドリングにおいて、部材間を所定位置で位置決め保持する治具が不要となり、接合前後の工程において、治具を装着、取り外しする作業も不要となる。また、具体的な接合としての炉中ろう付け工程において、保持治具を無くして被加熱物の熱容量を低減できることから、炉中ろう付けでの加熱エネルギーを低減することができる。

また、蒸気圧縮式冷凍サイクルの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させるノズル４１と、ノズル４１から噴射する冷媒と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４２、４３を提供する下流部材１２０と、ほぼ一様な厚さを持つ板材により形成され、ノズル４１を内部に収容するとともに、端部に下流部材１２０が接合された筒状のボディ４６とを有している。

これによれば、ボディ４６は金属製の管材のみならず、板材に深絞りやプレス加工などの塑性加工を施すことによって形成したものであっても良い。また、ボディ４６は、ノズル４１を収容する大径部と、下流部材１２０が接合される小径部と、大径部に開設されノズル４１上流に連通する第１入口開口４６ａと、小径部に開設されノズル４１下流に連通する第２入口開口４６ｂとを備えている。これによれば、ボディ４６に各機能形状を一体に形成して備えることにより、製造原価を低減することができる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態におけるボディ４６とテーパー部部材１３０と昇圧部部材１２０との接合までの製造方法を示す説明図である。なお、以降の各実施形態では、上述した第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して説明を省略し、上述した実施形態と異なる特徴部分について説明する。

本実施形態では、ノズル４１と昇圧部部材１２０との間に、吸引室４７から混合部４２へと至るすり鉢状のテーパー形状部１２５を、高強度部材を用いて形成したテーパー部部材１３０を別部品として構成したものである。本実施形態では、昇圧部部材１２０とテーパー部部材１３０とが下流部材である。なお、図６（ａ）に示すように、昇圧部部材１２０のボディ挿入部には、第１実施形態と同様に挿入後にカシメ固定するためのカシメ用溝部１２１を形成しているとともに、テーパー部部材１３０にも同様のカシメ用溝部１３１を形成している。

そして図６（ｂ）に示すように、両カシメ用溝部１２１、１３１の外周側のボディ４６を、カシメローラーＲｏ１、Ｒｏ２で塑性変形（いわゆるローラーカシメ）させて、図６（ｃ）に示すように、カシメ部７０ａ、７０ｂで接合前の仮固定として両者を所定の位置姿勢で保持させるものである。

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、下流部材１２０、１３０は、昇圧部４２、４３が形成された昇圧部部材１２０と、ノズル４１と昇圧部部材１２０との間に、吸引室４７から混合部４２へと至るすり鉢状のテーパー形状部１２５を形成したテーパー部部材１３０とを備えている。

吸引室４７から混合部４２へと至るすり鉢状のテーパー形状部１２５から混合部４２の入口近傍の領域では、冷媒通過流速が速いため、この部位を軟質の部材で形成すると、流体流れの作用で後述するエロージョン・コロージョンが発生する可能性が高い。なお、エロージョン・コロージョンとは、流体管路を通る流体の機械的作用による侵食（ｅｒｏｓｉｏｎ）と化学的作用による腐食（ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ）との相互作用によって生じる減肉現象のことである。

しかし、本実施形態によれば、テーパー形状部１２５を別部材で構成することにより、テーパー形状部１２５と昇圧部４２、４３とでそれぞれ最適な部材で構成することができる。また、テーパー部部材１３０に高強度部材を用いている。これによれば、より具体的に、テーパー部部材１３０に高強度部材を用いることによって耐エロージョン・コロージョン性を高めることができる。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態におけるボディ４６とキャン４５ａとの接合までの製造方法を示す説明図である。上述した第１実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、図７（ａ）に示すように、ボディ４６の開口部４６ｄの端部を折り返して重ね合せ部４６ｅを設けている。

これは、ボディ４６の板厚を薄くすると、溶融部が厚みを貫通する不具合が生じるため、キャン４５ａと直接溶接することができないためである。これによれば、上記溶接時の不具合を無くすためのコネクター部材１４０を構成しなくても、ボディ４６とキャン４５ａとの溶接性を向上させることができる。

またさらに、ノズル４１の開度を可変するニードル弁４４と、ニードル弁４４を駆動させる駆動部４５と、駆動部４５を覆うキャン４５ａとを有し、ボディ４６の開口部４６ｄの端部を折り返して重ね合せる折り重ね工程と、折り重ね工程を終了したボディ４６にキャン４５ａを組み付ける組み付け工程と、組み付け工程を終了したボディ４６とキャン４５ａとを接合させる接合工程とを備えている。これによれば、ボディ４６の板厚を薄くしても、コネクター部材１４０を構成することなく、接合工程で溶融部が厚みを貫通する不具合が生じるのを防ぐことができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ボディ４６を管材からハイドロフォーミングで形成し、昇圧部部材１２０を管材からローラー成形にて形成しているが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、ボディ４６や昇圧部部材１２０の形成方法は、スエージング加工、プレス加工、スピニング加工、爆発成形などであっても良いし、これらの成形加工方法を組み合わせたものであっても良い。また、上述の第１、第２実施形態では、電気駆動式の可変エジェクタ装置としたが、固定絞りのエジェクタ装置であっても良い。

また、上述の実施形態では、気液分離器５０から流出する液相冷媒を蒸発器３０で蒸発させてからエジェクタ装置４０に吸引させる冷凍サイクルとなっているが、放熱器２０とエジェクタ装置４０との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れをエジェクタ装置４０に吸引させるように導く図示しない分岐循環路とし、この分岐循環路に蒸発器３０を配置したものであっても良い。また、エジェクタ装置４０の冷媒吐出側に、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２の蒸発器部を配設した冷凍サイクルであっても良い。

実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルの模式図である。 図１のエジェクタ式冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。 第１実施形態におけるエジェクタ装置４０の断面図である。 第１実施形態におけるボディ４６と昇圧部部材１２０との接合までの製造方法を示す説明図である。 第１実施形態におけるボディ４６とキャン４５ａとの接合までの製造方法を示す説明図である。 第２実施形態におけるボディ４６とテーパー部部材１３０と昇圧部部材１２０との接合までの製造方法を示す説明図である。 第３実施形態におけるボディ４６とキャン４５ａとの接合までの製造方法を示す説明図である。 参考例のエジェクタ装置におけるボディ４６と昇圧部部材１２０との接合までの製造方法を示す説明図である。

符号の説明

１０…圧縮機
２０…水冷媒熱交換器（放熱器）
３０…蒸発器
４０…エジェクタ装置
４１…ノズル
４２…混合部（昇圧部）
４３…ディフューザ部（昇圧部）
４４…ニードル弁（弁体）
４５…駆動部
４５ａ…キャン（覆い部材）
４６…ボディ
４６ａ…駆動流体流入口（第１入口開口）
４６ｂ…吸引流体流入口（第２入口開口）
４６ｄ…開口部
４６ｅ…重ね合せ部
４７…吸引室
１２０…昇圧部部材（下流部材）
１２５…テーパー形状部
１３０…テーパー部部材（下流部材）

Claims (11)

1. 蒸気圧縮式冷凍サイクルの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させるノズル（４１）と、
   前記ノズル（４１）から噴射する冷媒と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（４２、４３）を提供する下流部材（１２０、１３０）と、
   金属製の管材に塑性加工を施すことにより製造されて前記ノズル（４１）を内部に収容する筒状のボディ（４６）とを有することを特徴とするエジェクタ装置。
2. 前記下流部材（１２０、１３０）は、前記昇圧部（４２、４３）が形成された昇圧部部材（１２０）を備え、前記昇圧部部材（１２０）に、吸引室（４７）から混合部（４２）へと至るすり鉢状のテーパー形状部（１２５）を形成していることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ装置。
3. 前記下流部材（１２０、１３０）は、前記昇圧部（４２、４３）が形成された昇圧部部材（１２０）と、前記ノズル（４１）と前記昇圧部部材（１２０）との間に、吸引室（４７）から混合部（４２）へと至るすり鉢状のテーパー形状部（１２５）を形成したテーパー部部材（１３０）とを備えることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ装置。
4. 前記テーパー部部材（１３０）に高強度部材を用いていることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ装置。
5. 前記ボディ（４６）の一部を塑性変形させて前記下流部材（１２０、１３０）を所定位置に位置決め保持させているカシメ部（７０、７０ａ、７０ｂ）を備え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装置。
6. さらに、
   前記ノズル（４１）の開度を可変する弁体（４４）と、
   前記弁体（４４）を駆動させる駆動部（４５）と、
   前記駆動部（４５）が設けられる前記ボディ（４６）の端部の開口部（４６ｄ）を覆う覆い部材（４５ａ）とを有し、
   前記ボディ（４６）と前記覆い部材（４５ａ）との接合部において、
   前記開口部（４６ｄ）の端部を折り返して重ね合せ部（４６ｅ）を設けていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のエジェクタ装置。
7. 金属製の管材に塑性加工を施すことにより、蒸気圧縮式冷凍サイクルの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させるノズル（４１）を収容する筒状のボディ（４６）を製造する工程と、
   前記ノズル（４１）から噴射する冷媒と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（４２、４３）を提供する下流部材（１２０、１３０）と前記ボディ（４６）とを接合させる接合工程を備えることを特徴とするエジェクタ装置の製造方法。
8. 前記接合工程の前に、前記下流部材（１２０、１３０）を前記ボディ（４６）にカシメ固定するカシメ工程を備えることを特徴とする請求項７に記載のエジェクタ装置の製造方法。
9. さらに、
   前記ノズル（４１）の開度を調節する弁体（４４）を駆動するための駆動部（４５）が装着される前記ボディ（４６）の開口部（４６ｄ）の端部を折り返して重ね合せる折り重ね工程と、
   前記折り重ね工程を終了した前記ボディ（４６）に前記開口部（４６ｄ）を覆う覆い部材（４５ａ）を組み付ける組み付け工程と、
   前記組み付け工程を終了した前記ボディ（４６）と前記覆い部材（４５ａ）とを接合させる接合工程とを備えることを特徴とする請求項７または請求項８に記載のエジェクタ装置の製造方法。
10. 蒸気圧縮式冷凍サイクルの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させるノズル（４１）と、
    前記ノズル（４１）から噴射する冷媒と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（４２、４３）を提供する下流部材（１２０、１３０）と、
    ほぼ一様な厚さを持つ板材により形成され、前記ノズル（４１）を内部に収容するとともに、端部に前記下流部材（１２０、１３０）が接合された筒状のボディ（４６）とを有することを特徴とするエジェクタ装置。
11. 前記ボディ（４６）は、前記ノズル（４１）を収容する大径部と、
    前記下流部材（１２０、１３０）が接合される小径部と、
    前記大径部に開設され前記ノズル（４１）上流に連通する第１入口開口（４６ａ）と、
    前記小径部に開設され前記ノズル（４１）下流に連通する第２入口開口（４６ｂ）とを備えることを特徴とする請求項１０に記載のエジェクタ装置。

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