JP2008304077A - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル部上流側で冷媒の流れを分岐する分岐部と、複数の蒸発器を備えるエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、サイクルの負荷変動が生じても適切に冷凍能力を発揮させる。
【解決手段】気液分離器１３の貯留空間１３０内に、エジェクタ側へ冷媒を流出させるノズル部側流出口１３３ａおよび可変絞り機構側へ冷媒を流出させる減圧手段側流出口１３４ａを形成する。そして、ノズル部側流出口１３３ａを、通常運転時に貯留空間１３０内で液相冷媒が存在する第１領域ＬＦ１内であって、かつ、貯留される液相冷媒量が最も少なくなる時に液相冷媒が存在する第２領域ＬＦ２外に配置し、さらに、減圧手段側流出口１３４ａを、第２領域ＬＦ２内に配置する。これにより、高負荷運転時であっても、確実に可変絞り機構下流側の吸引側蒸発器へ液相冷媒を供給して冷凍能力を発揮させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、エジェクタを有するエジェクタ式冷凍サイクルに関する。

従来、特許文献１、２に、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器の下流側であって、かつ、エジェクタのノズル部の上流側に配置された分岐部で冷媒の流れを分岐し、分岐された一方の冷媒をノズル部側へ流入させ、他方の冷媒をエジェクタの冷媒吸引口側へ流入させるエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。

特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのディフューザ部の下流側にディフューザ部から流出した冷媒を蒸発させる流出側蒸発器を配置し、さらに、分岐部とエジェクタの冷媒吸引口の間に、冷媒を減圧膨張させる減圧手段および吸引側蒸発器を配置して、双方の蒸発器において冷凍能力を発揮できるようにしている。

さらに、流出側蒸発器の出口側を圧縮機の吸入側に接続し、ディフューザ部の昇圧作用によって昇圧された冷媒を圧縮機に吸入させることで、圧縮機の駆動動力を低減させてサイクル効率（ＣＯＰ）の向上を図っている。

また、特許文献２のエジェクタ式冷凍サイクルでは、放熱器の下流側に配置されて冷媒の気液を分離する気液分離器（レシーバ）によって分岐部を構成し、レシーバの液相冷媒出口を冷媒吸引口側（吸引側蒸発器側）へ接続している。これにより、サイクルの負荷変動によって、レシーバ内の液相冷媒量が変化しても、常に吸引側蒸発器に液相冷媒を供給して確実に冷凍能力を発揮させている。

さらに、レシーバの気相冷媒出口をノズル部側へ接続することで、常に乾き度の高い気液二相冷媒をノズル部側へ流入させている。これにより、ノズル部の絞り通路径を拡大して、ノズル小径深穴加工の可能難易度を低くすることを可能とし、エジェクタの製造原価を低減している。
特開２００５−３０８３８０号公報 特開２００６−２５８３９６号公報

ところが、特許文献２では、吸引側蒸発器に冷凍能力を発揮させること、および、エジェクタの加工難易度および製造原価の低減を目的としており、流出側蒸発器および吸引側蒸発器の双方において冷凍能力を発揮させるという特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルの効果を得るための具体的手段を提供することを目的としていない。

そのため、特許文献２のエジェクタ式冷凍サイクルでは、流出側蒸発器において適切に冷凍能力を発揮できないことがある。

例えば、高い冷凍能力を要求される高負荷運転時のように、吸引側蒸発器で殆どの液相冷媒が蒸発してしまう運転条件では、流出側蒸発器へ流入する冷媒は、ノズル部から噴射された乾き度の高い気液二相冷媒と吸引側蒸発器にて蒸発後の気相冷媒とを混合した極めて乾き度の高い気液二相冷媒となってしまう。その結果、流出側蒸発器では、冷媒の蒸発潜熱による吸熱作用を発揮できず、充分な冷凍能力を発揮できなくなってしまう。

さらに、通常運転時においても、ノズル部へ供給される冷媒が気液二相冷媒になっていると、気液二相冷媒よりも密度の高い液相冷媒をノズル部へ流入させる場合に対して、ノズル部噴射冷媒の運動エネルギーが小さくなる。その結果、エジェクタの吸引性能も低下しやすくなり、冷媒吸引口から密度の高い液相冷媒を吸引しにくくなる。その結果、高負荷運転時と同様に、流出側蒸発器において充分な冷凍能力を発揮しにくくなる。

このことから、サイクルの負荷変動が発生しても、上述した特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルの効果を得ることができる具体的手段としては、レシーバからノズル部側および減圧手段側（吸引側蒸発器側）の双方へ、常に適切な流量の液相冷媒を流入させる手段が考えられる。

しかし、サイクルの負荷変動によって、レシーバ内に貯留される液相冷媒量が変化すると、ノズル部側および吸引側蒸発器側の双方へ適切な流量の液相冷媒を流入させることは現実的には困難である。

その理由は、現実に使用されるエジェクタ式冷凍サイクルでは、サイクル全体としての体格に制約があり、レシーバ内の容積およびサイクル内へ封入させる冷媒量を無尽蔵に増加させることができないからである。そのため、高負荷運転時のようにレシーバ内に貯留される液相冷媒量が低下してしまうと、ノズル部側および吸引側蒸発器側の双方へ適切な流量の液相冷媒を供給できなくなってしまう。

しかも、高負荷運転時にエジェクタのノズル部側に液相冷媒が偏って供給されてしまうと、吸引側蒸発器において冷凍能力を発揮できず、流出側蒸発器のみが冷凍能力を発揮することになる。そのため、サイクル全体として放熱器における必要放熱量も低下し、高負荷運転時にも関わらずサイクル全体として低い冷凍能力を発揮した状態でバランスしてしまうことがある。

そして、サイクル全体として低い冷凍能力は発揮した状態でバランスしてしまうと、冷凍サイクル全体として要求される冷凍能力を適切に発揮できなくなってしまう。

このことを図９のモリエル線図により詳細に説明する。図９は、特許文献２のエジェクタ式冷凍サイクルの構成において、高負荷運転時に、強制的にレシーバからエジェクタのノズル部側へ液相冷媒のみを流入させ、吸引側蒸発器側へ気相冷媒のみを流入させた場合の冷媒の状態を示したものである。

圧縮機から吐出された冷媒（図９のＡ₉点）は、放熱器にて放熱された後、レシーバにて液相冷媒（図９のＢ₉点）および気相冷媒（図９のＣ₉点）に分離される。液相冷媒はエジェクタのノズル部側へ流入し、ノズル部で等エントロピ的に減圧膨張されて、冷媒吸引口から吸引した吸引側蒸発器下流側冷媒と混合されて乾き度を増加させる（図９のＢ₉点→Ｄ₉点→Ｅ₉点）。

一方、気相冷媒は、吸引側蒸発器の上流側に配置された減圧手段にて等エンタルピ的に減圧膨張される（図９のＣ₉点→Ｈ₉点）。減圧手段にて減圧膨張された冷媒は気相冷媒のため、吸引側蒸発器では、蒸発潜熱による冷凍能力を発揮することなくエジェクタの冷媒吸引口へ吸引されてノズル部から噴射された冷媒と混合される（図９のＨ₉点→Ｅ₉点）。

混合された冷媒は、エジェクタのディフューザ部にて昇圧されて（図９のＥ₉点→Ｆ₉点）、流出側蒸発器にて蒸発して吸熱作用を発揮する（図９のＦ₉点→Ｇ₉点）。従って、エジェクタ式冷凍サイクル全体として蒸発潜熱による冷凍能力は図９のΔＨｏ₉のみとなる。従って、放熱器において必要とされる必要放熱量も低下するので、放熱器出口側冷媒が少なくとも、図９のＲ₉点となればサイクルがバランスすることになる。

この際、放熱器の余剰放熱量によって過冷却状態となった液相冷媒がレシーバへ流出すれば、再び、ノズル部側および吸引側蒸発器側の双方へ適切な流量の液相冷媒を流入させることができ、双方の蒸発器の合計冷凍能力を拡大できる。

しかし、例えば、業務用冷蔵庫に適用されるエジェクタ式冷凍サイクルのように、冷媒が流通する内部容積が比較的大きい放熱器を採用するサイクルでは、過冷却状態となった液相冷媒が放熱器内部に滞留してしまうために、上述のように、サイクル全体として低い冷凍能力を発揮した状態でバランスしてしまう。

そして、高負荷運転時にも関わらず、低い冷凍能力しかできなくなると、冷却対象空間を充分に冷却することができないので、高負荷運転のままで運転が継続され、通常運転に戻ることができなってしまう。

以上のように、特許文献１、２のエジェクタ式冷凍サイクルでは、サイクルの負荷変動によって、ノズル部側および吸引側蒸発器側へ適切な流量の液相冷媒を流入させることができなくなると、エジェクタ式冷凍サイクル全体として要求される冷凍能力を適切に発揮できなくなってしまうことがある。

本発明は、上記点に鑑み、エジェクタのノズル部上流側で冷媒の流れを分岐する分岐部と、複数の蒸発器を備えるエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、サイクルの負荷変動が生じても適切に冷凍能力を発揮させること目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）にて圧縮された高圧冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、放熱器（１２）流出冷媒の気液を分離して余剰冷媒を貯留するとともに、放熱器（１２）流出冷媒の流れを分岐する分岐部を構成する分岐機能付の気液分離器（１３、２３）と、気液分離器（１３、２３）で分岐された一方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、冷媒を冷媒吸引口（１４ｂ）から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る流出側蒸発器（１５）と、気液分離器（１３、２３）で分岐された他方の冷媒を減圧膨張させる減圧手段（１６）と、減圧手段（１６）下流側の低圧冷媒を蒸発させて、冷媒吸引口（１４ｂ）上流側に流出する吸引側蒸発器（１７）とを備え、
気液分離器（１３、２３）は、通常運転時には、ノズル部（１４ａ）側へ流出させる冷媒の乾き度および減圧手段（１６）側へ流出させる冷媒の乾き度が同等になるように冷媒の流れを分岐し、さらに、気液分離器（１３、２３）は、高負荷運転時には、ノズル部（１４ａ）側へ流出させる冷媒の乾き度に対して、減圧手段（１６）側へ流出させる冷媒の乾き度が小さくなるように冷媒の流れを分岐するエジェクタ式冷凍サイクルを特徴とする。

これによれば、通常運転時には、気液分離器（１３、２３）がノズル部（１４ａ）側へ流出させる冷媒の乾き度および減圧手段（１６）側へ流出させる冷媒の乾き度が同等になるように冷媒の流れを分岐するので、例えば、気液分離器（１３、２３）からノズル部（１４ａ）へ至る冷媒通路および気液分離器（１３、２３）から減圧手段（１６）へ至る冷媒通路の通路断面積などを調整すれば、容易に、ノズル部（１４ａ）側および吸引側蒸発器（１７）側へ流入する液相冷媒の流量を調整できる。

その結果、通常運転時には、ノズル部（１４ａ）側および減圧手段（１６）側の双方へ、適切な流量の液相冷媒を流入させることができ、エジェクタ式冷凍サイクル全体として要求される冷凍能力を適切に発揮させることができる。

一方、高負荷運転時には、気液分離器（１３、２３）が、ノズル部（１４ａ）側へ流出させる冷媒の乾き度に対して、減圧手段（１６）側へ流出させる冷媒の乾き度が小さくなるように冷媒の流れを分岐するので、ノズル部（１４ａ）側へ流入する液相冷媒流量に対して、減圧手段（１６）側へ流入する液相冷媒流量を容易に増加させることができる。

その結果、上述した、サイクル全体として低い冷凍能力を発揮した状態でバランスしてしまうことを回避できる。さらに、後述する実施形態で説明するように、エジェクタ（１４）の吸引能力および昇圧能力を低下させて、実質的に、圧縮機（１１）→気液分離器（１３、２３）→減圧手段（１６）→吸引側蒸発器（１７）→エジェクタ（１４）→流出側蒸発器（１５）→圧縮機（１１）の順に冷媒が循環する蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成して冷凍能力を適切に発揮させることもできる。

従って、通常運転時においても高負荷運転時においても、すなわち、サイクルの負荷変動が生じても、エジェクタ式冷凍サイクルに要求される冷凍能力を適切に発揮できる。

なお、本発明における通常運転とは、エジェクタ式冷凍サイクルの冷房負荷が、サイクルに想定される冷房負荷範囲のうち平均的な値になっており、エジェクタ式冷凍サイクルを循環する冷媒循環量も、サイクルに想定される冷媒循環量範囲のうち平均的な値になる運転条件である。従って、通常運転時にはサイクルに想定される貯留量範囲のうち平均的な貯留量の余剰液相冷媒が、気液分離器（１３、２３）に貯留される。

また、高負荷運転とは、エジェクタ式冷凍サイクルの冷房負荷が通常運転時に対して高くなっており、エジェクタ式冷凍サイクルを循環する冷媒流量も通常運転時よりも多く必要となる運転条件である。従って、高負荷運転時には、通常運転時に対して、気液分離器（１３、２３）に貯留される余剰液相冷媒も少なくなる。

さらに、本発明における「同等」とは、ノズル部（１４ａ）側へ流出させる冷媒の乾き度および減圧手段（１６）側へ流出させる冷媒の乾き度が完全に一致していることのみを意味するものではなく、それぞれの乾き度が、僅かに異なる範囲についても含む意味である。

また、上記特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、気液分離器（１３、２３）は、通常運転時に、ノズル部（１４ａ）側および減圧手段（１６）側の双方へ液相冷媒を流出させるようになっていてもよい。

これによれば、通常運転時には、ノズル部（１４ａ）側および吸引側蒸発器（１７）側へ確実に液相冷媒を流入させることができるので、エジェクタ式冷凍サイクル全体として要求される冷凍能力を適切に発揮できる。

また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、気液分離器（１３、２３）は、高負荷運転時に、減圧手段（１６）側へ液相冷媒を流出させるようになっていてもよい。これによれば、高負荷運転時には、減圧手段（１６）側へ確実に液相冷媒を流入させて、吸引側蒸発器（１７）に冷凍能力を発揮させることができる。従って、上述した、サイクル全体として低い冷凍能力を発揮した状態でバランスしてしまうこと確実に回避できる。

また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、気液分離器（１３、２３）の内部には、冷媒を貯留する貯留空間（１３０、２３０）が形成され、貯留空間（１３０、２３０）には、ノズル部（１４ａ）側へ冷媒を流出させるノズル部側流出口（１３３ａ、２３３ａ）、および、減圧手段（１６）側へ冷媒を流出させる減圧手段側流出口（１３４ａ、２３４ａ）が配置されており、通常運転時に、貯留空間（１３０、２３０）内で液相冷媒が存在する領域を第１領域（ＬＦ１）とし、貯留空間（１３０、２３０）に貯留される液相冷媒量が最も少なくなる時に、貯留空間（１３０、２３０）内で液相冷媒が存在する領域を第２領域（ＬＦ２）としたときに、ノズル部側流出口（１３３ａ、２３３ａ）は、第１領域（ＬＦ１）内であって、かつ、第２領域（ＬＦ２）外に開口しており、減圧手段側流出口（１３４ａ、２３４ａ）は、第２領域（ＬＦ２）内に開口していてもよい。

これによれば、ノズル部側流出口（１３３ａ、２３３ａ）および減圧手段側流出口（１３４ａ、２３４ａ）が第１領域（ＬＦ１）内で開口しているので、通常運転時には、確実に、ノズル部（１４ａ）側および吸引側蒸発器（１７）側へ液相冷媒を流入させることができる。

さらに、減圧手段側流出口（１３４ａ、２３４ａ）が第２領域（ＬＦ２）内に開口しているので、ノズル部側流出口（１３３ａ、２３３ａ）から液相冷媒を流出させることができない高負荷運転時であっても、減圧手段側流出口（１３４ａ、２３４ａ）から液相冷媒を流出させることができる。

また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、エジェクタ（１４）は、ノズル部（１４ａ）へ気相冷媒を流入させた場合に対して、ノズル部（１４ａ）へ液相冷媒を流入させた場合にノズル効率（ηｎｏｚ）が高くなるように構成されていてもよい。

これによれば、高負荷運転時には、ノズル部（１４ａ）へ気相冷媒が流入した際の、ノズル効率（ηｎｏｚ）を低下させて、実施的にノズル部（１４ａ）へ流入する質量流量を低下させることができる。その結果、圧縮機（１１）→気液分離器（１３、２３）→減圧手段（１６）→吸引側蒸発器（１７）→エジェクタ（１４）→流出側蒸発器（１５）→圧縮機（１１）の順に冷媒が循環する冷凍サイクルを容易に構成できる。

なお、ノズル効率（ηｎｏｚ）とは、冷媒の圧力エネルギーを運動エネルギーに変換させる際のエネルギー変換効率である。従って、ノズル効率を向上させることで、ノズル部から噴射する冷媒流の流速を増加させて、エジェクタの回収エネルギー量を増加させることができる。

また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、具体的に、気液分離器は、重力の作用によって、冷媒の気液を分離する重力落下式気液分離器（１３）で構成されていてもよいし、遠心力の作用によって、冷媒の気液を分離する遠心式気液分離器（２３）で構成されていてもよい。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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１〜４により、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明のエジェクタ式冷凍サイクル１０を業務用冷蔵庫に適用した例の全体構成図である。

まず、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０において、圧縮機１１は、冷媒を吸入、圧縮および吐出するもので、具体的には、冷媒を吸入圧縮する圧縮機構部１１ａ、この圧縮機構部１１ａを駆動する電動モータ１１ｂおよび圧縮機構部１１ａおよび電動モータ１１ｂを収容する圧力容器１１ｃを有して構成される電動式の密閉型圧縮機である。

圧縮機構部１１ａとしては、スクロール型圧縮機構、ローリングピストン型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等種々の型式を採用できる。また、電動モータ１１ｂは、後述する制御装置２０から出力される制御信号によって回転数制御され、この回転数制御によって圧縮機１１の冷媒吐出能力が制御される。もちろん、圧縮機１１として、エンジンから駆動力を得るエンジン駆動式圧縮機等を採用してもよい。

圧縮機１１の吐出側には、放熱器１２が接続されている。放熱器１２は圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と庫外空気との熱交換を行って、高圧冷媒を冷却して放熱させる放熱用熱交換器である。庫外空気とは冷却対象空間である冷蔵庫内の外部の空気を意味する。例えば、放熱器１２が室外に配置されている場合は室外空気となり、放熱器１２が室内に配置されている場合は室内空気となる。

本実施形態では、放熱器１２は室内に配置されているので、騒音の発生を防止するために、放熱器１２へ向けて庫外空気を送風する冷却ファンは設けられていない。そのため、冷媒が流通する内部容積が、後述する流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器１７の合計内部容積よりも大きい熱交換器を採用して、充分な放熱能力を発揮できるようにしている。もちろん、騒音の発生が問題とならない場合は、冷却ファンを設けてもよい。

このような放熱器１２としては、具体的に、５ｍ以上の冷媒配管を蛇行状に折り曲げたもの、さらに、この蛇行状に折り曲げられた冷媒配管に庫外空気との熱交換を促進する伝熱フィンを設けたもの等が採用できる。

また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷媒としてＨＣ系冷媒を採用しており、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が冷媒の臨界圧力以上に上昇しない亜臨界サイクルを構成している。もちろん、冷媒として、フロン系冷媒を採用してもよい。

放熱器１２の下流側には、冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を溜める気液分離手段として機能するとともに、放熱器１２流出冷媒の流れを分岐する分岐部を構成する分岐機能付の気液分離器１３が接続されている。この気液分離器１３の詳細については、図２により説明する。

図２は、本実施形態の気液分離器１３の断面図である。また、図２の上下の各矢印方向は業務用冷蔵庫に搭載された状態における方向を示す。この気液分離器１３は、液相冷媒と気相冷媒との密度差を用いて、重力の作用によって冷媒の気液を分離する重力落下式気液分離器で構成されている。

具体的には、気液分離器１３は、気液分離器１３の外殻を形成するとともに、内部に冷媒を気液分離して貯留する貯留空間１３０を形成するタンク１３１、タンク１３０外から貯留空間１３０内へ冷媒を流入させる流入管１３２、および、貯留空間１３０内からタンク１３１外へ冷媒を流出させる２つの流出管（具体的には、ノズル部側流出管１３３、減圧手段側流出管１３４）を有して構成される。

タンク１３１は、軸方向が上下に延びる略円筒形状に形成された金属（具体的には、アルミニウム、ステンレス）製の圧力容器であり、その内部に形成される貯留空間１３０も同軸上に略円筒形状に形成されている。もちろん、タンク１３１および貯留空間１３０を円錐形状、楕円柱形状、多角柱形状に形成してもよい。

流入管１３２、ノズル部側流出管１３３および減圧手段側流出管１３４は、タンク１３１と同種の金属で形成された管であり、タンク１３１に溶接、ろう付け等の接合手段によって接合されている。流入管１３２の一方の端部は、タンク１３１の外部で放熱器１２の冷媒流出口側に接続されており、他方の端部は、貯留空間１３０内で開口する流入側開口部１３２ａを形成している。

また、ノズル部側流出管１３３の一方の端部は、タンク１３１の外部で後述するエジェクタ１４のノズル部１４ａ入口側に接続され、他方の端部は、貯留空間１３０内で開口するノズル部側流出口１３３ａを形成している。さらに、減圧手段側流出管１３４の一方の端部は、タンク１３１の外部で後述する可変絞り機構１６入口側に接続され、他方の端部は、貯留空間１３０内で開口する減圧手段側流出口１３４ａを形成している。

このように、ノズル部側流出口１３３ａおよび減圧手段側流出口１３４ａの２つの冷媒流出口が貯留空間１３０に形成されることによって、貯留空間１３０から流出する冷媒の流れがノズル部１４ａ側および可変絞り機構１６側の２つの流れに分岐される。さらに、本実施形態では、この２つの流れが適切な流量比となるように、ノズル部側流出管１３３および減圧手段側流出管１３４の通路断面積が調整されている。

ここで、上述した流入側開口部１３２ａ、ノズル部側流出口１３３ａおよび減圧手段側流出口１３４ａの貯留空間１３０内部における配置について説明する。なお、図２の実線で示す波線は、例えば、低負荷運転時のように、貯留空間１３０内に貯留される液相冷媒量が最大貯留量となった場合の液相冷媒の液面１３０ａを示す。

また、図２の破線で示す波線は、例えば、通常運転時のように、貯留空間１３０内に貯留される液相冷媒量がサイクルに想定される貯留量範囲のうち平均的な貯留量となった場合の液相冷媒の液面１３０ｂを示す。さらに、この条件時に液相冷媒が存在する領域を第１領域ＬＦ１とする。

さらに、図２の一点鎖線で示す波線、例えば、高負荷運転時のように、貯留空間１３０内に貯留される液相冷媒量が最小貯留量となった場合の液相冷媒の液面１３０ｃを示す。さらに、この条件時に液相冷媒が存在する領域を第２領域ＬＦ２とする。従って、第２領域ＬＦ２は、第１領域ＬＦ１に含まれる領域である。

まず、流入側開口部１３２ａは、液面１３０ａよりも上方で開口するように配置されている。これにより、流入側開口部１３２ａから流入した冷媒が液面を乱すことを防止している。もちろん、貯留空間１３０内に流入側開口部１３２ａから流入した冷媒を衝突させる衝突板、流入した冷媒流れ方向を整流する整流板等を設けてもよい。

次に、ノズル部側流出口１３３ａは、液面１３０ｂよりも下方であって、かつ、液面１３０ｃよりも上方で開口するように配置されている。すなわち、第１領域ＬＦ１内であって、かつ、第２領域ＬＦ２外で開口するように配置されている。また、減圧手段側流出口１３４ａは、液面１３０ｃよりも下方側で配置されている。すなわち、第２領域ＬＦ２内に開口するように配置されている。

ノズル部側流出管１３３は、図１に示すように、エジェクタ１４のノズル部１４ａ入口側に接続されている。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、冷媒を減圧する減圧手段の機能を果たすとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用によって冷媒の循環を行う冷媒循環手段としての機能を果たす。

さらに、エジェクタ１４は、ノズル部側流出管１３３から流入した高圧冷媒の通路面積を小さく絞って減圧膨張させるノズル部１４ａと、ノズル部１４ａの冷媒噴射口と連通するように配置されて、後述する吸引側蒸発器１７から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口１４ｂを有して構成される。

ノズル部１４ａは、冷媒通路面積を変更可能に構成されていない固定ノズルである。また、本実施形態では、ノズル部１４ａとして、冷媒通路の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を採用している。もちろん、ノズル部１４ａとして、先細ノズルを採用してもよい。また、ノズル部１４ａは、飽和液相冷媒が流入したときに、高いノズル効率ηｎｏｚを発揮できるようにノズル径が調整されている。

さらに、エジェクタ１４は、ノズル部１４ａおよび冷媒吸引口１４ｂの下流側にノズル部１４ａの冷媒噴射口から噴射された高速度の冷媒流と冷媒吸引口１４ｂから吸引された吸引冷媒とを混合する混合部１４ｃを有し、混合部１４ｃの下流側に昇圧部をなすディフューザ部１４ｄを有している。

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。また、ディフューザ部１４ｄの出口側は、流出側蒸発器１５に接続される。

流出側蒸発器１５は、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄから流出した冷媒と電動式の送風ファン１５ａによって循環送風される庫内空気との間で熱交換を行って、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。この送風ファン１５ａは、制御装置２０から出力される制御電圧によって回転数制御（送風量制御）される。流出側蒸発器１５の出口側は、圧縮機１１の吸引側に接続されている。

一方、減圧手段側流出管１３４は、図１に示すように、減圧手段である可変絞り機構１６入口側（後述する吸引側蒸発器１７側）に接続されている。本実施形態では、この可変絞り機構１６として、周知の温度式膨張弁を採用している。

具体的には、この可変絞り機構１６（温度式膨張弁）は、圧縮機１１の吸入側通路に配置された感温部１６ａを有しており、圧縮機１１の吸入側冷媒の温度と圧力とに基づいて圧縮機１１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）を調整している。

可変絞り機構１６の出口側には、吸引側蒸発器１７の入口側が接続されている。吸引側蒸発器１７は、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる熱交換器である。さらに、本実施形態では、フィンアンドチューブ構造の流出側蒸発器１５と吸引側蒸発器１７を一体構造に組み付けている。

具体的には、流出側蒸発器１５と吸引側蒸発器１７のフィンを共通化し、フィンと接触するチューブ構成で分割したものである。もちろん、２つの別体の蒸発器を風路方向（図１では、矢印１００方向）に直列に配置してもよい。

そのため、上述の送風ファンにて送風された空気は、矢印１００のように流れ、まず、流出側蒸発器１５にて冷却され、次に吸引側蒸発器１７にて冷却されるようになっている。すなわち、流出側蒸発器１５と吸引側蒸発器１７にて同一の冷却対象空間を冷却するようになっている。

制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。さらに、制御装置２０は、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って上記各種機器１１ｂ、１５ａ等の作動を制御する。

また、制御装置２０には、各種センサからの検出信号、および操作パネル（図示せず。）からの各種操作信号が入力される。センサとして具体的には、庫内温度（冷却対象空間温度）を検出する庫内温度センサ等が設けられている。また、操作パネルには業務用冷蔵庫の作動スイッチ、目標庫内温度を設定する温度設定スイッチ等が設けられている
次に、上述の構成における本実施形態の作動について説明する。まず、通常運転時の作動を図３のモリエル線図により説明する。

なお、通常運転とは、エジェクタ式冷凍サイクル１０の冷房負荷が平均的な値になっている時の運転であり、例えば、温度センサによって検出された現実の庫内温度と温度設定スイッチによって設定された目標庫内温度との乖離が所定温度（例えば、５℃）以内の比較的小さい場合の運転である。

従って、本実施形態では、現実の庫内温度と目標庫内温度との乖離が殆ど無い場合の保冷運転等（いわゆる低負荷運転）も通常運転に含まれることとする。

電動モータ１１ｂから圧縮機構部１１ａに駆動力が伝達されると、圧縮機１１が気相冷媒を吸入して、圧縮して吐出する。圧縮機から吐出された高温高圧の気相冷媒（図３のＡ₃点）は、放熱器１２にて庫外空気と熱交換して放熱し、気液分離器１３にて液相冷媒（図３のＢ₃点）および気相冷媒（図３のＣ₃点）に分離される。

この際、気液分離器１３内部に滞留している液相冷媒の液面は、図２の液面１３０ｂよりも高い位置となる。従って、ノズル部側流出口１３３ａおよび減圧手段側流出口１３４ａは、液相冷媒が存在する領域内で開口することとなる。その結果、気液分離器１３からエジェクタ１４のノズル部１４ａ側および可変絞り機構１６側へ流出する冷媒は、いずれも飽和液相冷媒となる。

つまり、本実施形態の気液分離器１３は、通常運転時には、ノズル部１４ａ側へ流出させる冷媒の乾き度および可変絞り機構１６側へ流出させる冷媒の乾き度が同等になるように冷媒の流れを分岐する。

気液分離器１３からノズル部１４ａへ流入した飽和液相冷媒は、ノズル部１４ａで等エントロピ的に減圧膨張される（図３のＢ₃点→Ｄ₃点）。そして、この減圧膨張時に冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換されて、冷媒がノズル部１４ａの冷媒噴射口から高速度となって噴射される。この噴射冷媒の冷媒吸引作用により、冷媒吸引口１４ｂから吸引側蒸発器１７通過後の冷媒が吸引される。

さらに、ノズル部１４ａから噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口１４ｂから吸引された吸引冷媒がエジェクタ１４の混合部１４ｃにて混合されて（図３のＤ₃点→Ｅ₃点）、ディフューザ部１４ｄに流入する。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（図３のＥ₃点→Ｆ₃点）。

ディフューザ部１４ｄから流出した冷媒は、流出側蒸発器１５へ流入し、送風ファン１５ａによって送風された庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内空気を冷却する（図３のＦ₃点→Ｇ₃点）。流出側蒸発器１５から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される（図３のＧ₃点→Ａ₃点）。従って、流出側蒸発器１５では、図３に示すように、冷媒の蒸発潜熱によって冷凍能力ΔＨｏ₃を発揮できる。

一方、気液分離器１３から可変絞り機構１６側へ流入した飽和液相冷媒は、可変絞り機構１６で等エンタルピ的に減圧膨張されて吸引側蒸発器１７へ流入する（図３のＢ₃点→Ｈ₃点）。

吸引側蒸発器１７へ流入した冷媒は、送風ファン１５ａによって送風された庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内空気を冷却する（図３のＨ₃点→Ｉ₃点）。そして、吸引側蒸発器１７から流出した冷媒は、冷媒吸引口１５ｂからエジェクタ１５内へ吸引される（図３のＩ₃点→Ｅ₃点）。従って、吸引側蒸発器１７では、冷媒の蒸発潜熱によって冷凍能力ΔＨｉ₃を発揮できる。

以上の如く、通常運転時においては、エジェクタ１４のノズル部１４ａおよび可変絞り機構１６へ、飽和液相冷媒を流入させることができるので、流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器１７で同時に冷媒の蒸発潜熱による冷凍能力ΔＨｏ₃＋ΔＨｉ₃を発揮できる。その結果、エジェクタ式冷凍サイクル１０全体として要求される冷凍能力を適切に発揮できる。

さらに、送風ファン１５ａから送風された空気を流出側蒸発器１５→吸引側蒸発器１７の順に通過させて同一の冷却対象空間（冷蔵庫内）を冷却できる。その際に、流出側蒸発器１５の冷媒蒸発圧力をディフューザ部１４ｄで昇圧した後の圧力として、一方、吸引側蒸発器１７０は冷媒吸引口１４ｂに接続されるので、吸引側蒸発器１７の冷媒蒸発圧力をノズル部１４ａ減圧直後の最も低い圧力とすることができる。

従って、流出側蒸発器１５の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも吸引側蒸発器１７の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低くすることができる。その結果、流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器１７の冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を確保して、効率的に送風空気を冷却できる。

また、流出側蒸発器１５下流側を圧縮機１１吸入側に接続しているので、ディフューザ部１４ｄで昇圧された冷媒を圧縮機１１に吸入させることができる。この際、前述の如く、ノズル部１４ａへ飽和液相冷媒を流入させることで、高いノズル効率ηｎｏｚを発揮させているので、圧縮機１１の吸入圧を充分に上昇させて、圧縮機１１の駆動動力を低減することができる。その結果、サイクル効率（ＣＯＰ）を効果的に向上できる。

次に、高負荷運転時の作動を図４のモリエル線図により説明する。なお、高負荷運転とは、エジェクタ式冷凍サイクル１０の冷房負荷が通常運転時に対して高くなっている時の運転であり、例えば、冷蔵庫のドアが長時間開放されている時や、高温の冷却対象物が庫内に入れられた時のように、現実の庫内温度と目標庫内温度との乖離が所定温度（例えば、５℃）より大きくなっている場合等の運転である。

高負荷運転時においても、通常運転時および低負荷運転時と同様に、圧縮機から吐出された高温高圧の気相冷媒（図４のＡ₄点）は、放熱器１２にて庫外空気と熱交換して放熱し、気液分離器１３にて液相冷媒（図４のＢ₄点）および気相冷媒（図４のＣ₄点）に分離される。

この際、気液分離器１３内部に滞留している液相冷媒の液面は、前述の如く図２の液面１３０ｃに近づくように低下する。従って、減圧手段側流出口１３４ａについては、確実に液相冷媒が存在する領域内で開口するが、一方、ノズル部側流出口１３３ａは、液面レベルの低下によって、気相冷媒が存在する領域内で開口することになる。

その結果、気液分離器１３から可変絞り機構１６側へ流出する冷媒は、飽和液相冷媒となり、エジェクタ１４のノズル部１４ａ側へ流出する冷媒は、気液二相冷媒あるいは飽和気相冷媒となる。

つまり、本実施形態の気液分離器１３は、高負荷運転時には、ノズル部１４ａ側へ流出させる冷媒の乾き度に対して、可変絞り機構１６側へ流出させる冷媒の乾き度が小さくなるように冷媒の流れを分岐する。そこで、図４では、高負荷運転時の具体例として、気液分離器１３からノズル部１４ａへ流入する冷媒が飽和気相冷媒になっている場合を示す。

図４に示すように、可変絞り機構１６側へ流入した飽和液相冷媒は、通常運転時と同様に、可変絞り機構１６で等エンタルピ的に減圧膨張されて吸引側蒸発器１７へ流入して蒸発する（図４のＢ₄点→Ｈ₄点→Ｉ₄点）。従って、吸引側蒸発器１７では、図４に示すΔＨｉ₄の冷凍能力を発揮できる。

一方、ノズル部１４ａ側へ流入した飽和気相冷媒は、ノズル部１４ａで等エントロピ的に減圧膨張される（図４のＣ₄点→Ｄ₄点）。

この際、飽和気相冷媒は、飽和液相冷媒に対して密度が極めて小さいので、ノズル部１４ａにて減圧膨張される冷媒の質量流量は、通常運転時および低負荷運転時に対して極めて小さくなる。従って、減圧膨張時にノズル部１４ａの冷媒噴射口から噴射される冷媒の運動エネルギーも小さくなり、エジェクタ１４の吸引能力も低下する。

これに対して、可変絞り機構１６側へ流入する飽和液相冷媒は、圧縮機１１の吐出圧の作用によって可変絞り機構１６→吸引側蒸発器１７→エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂの順で流れる（図４のＩ₄点→Ｅ₄点）。従って、ノズル部１４ａから噴射された噴射冷媒は、エジェクタ１４の混合部１４ｃにて、冷媒吸引口１４ｂから流入した冷媒と混合されて、ディフューザ部１４ｄにて昇圧される（図４のＤ₄点→Ｅ₄点→Ｆ₄点）へ流入する。

さらに、本実施形態のノズル部１４ａは、飽和液相冷媒が流入した際に高いノズル効率ηｎｏｚを発揮できるように調整されているので、高負荷運転時には、通常運転時に対してノズル効率ηｎｏｚが低下する。従って、エジェクタ１４の回収エネルギー量も低下して、ディフューザ部１４ｄにおける昇圧量は、通常運転時に対して低下する（図４のＥ₄→Ｆ₄）。

ディフューザ部１４ｄから流出した冷媒は、流出側蒸発器１５へ流入し、送風ファン１５ａによって送風された庫内空気から吸熱して蒸発し、庫内空気を冷却する（図４のＦ₄点→Ｇ₄点）。流出側蒸発器１５から流出した冷媒は、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される（図４のＧ₄点→Ａ₄点）。従って、流出側蒸発器１５では、図４に示すΔＨｏ₄の冷凍能力を発揮できる。

以上の如く、高負荷運転時においては、エジェクタ１４のノズル部１４ａへ気相冷媒を流入させることで、エジェクタ１４で減圧膨張させる冷媒の質量流量を低減させ、通常運転時に対してエジェクタ１４の吸引能力および昇圧能力を低下させるとともに、可変絞り機構１６へ液相冷媒を流入させている。

これにより、実質的に、圧縮機１１→気液分離器１３→可変絞り機構１６→吸引側蒸発器１７→エジェクタ１４→流出側蒸発器１５→圧縮機１１の順に冷媒が循環する冷凍サイクルを構成できる。なお、この循環は、圧縮機１１の吐出圧の作用によって行われるため、実施的に、エジェクタ１４は冷媒吸引口１４ｂ→混合部１４ｃ→ディフューザ部１４ｄの順で冷媒を流す冷媒通路として機能することになる。

つまり、本実施形態では、高負荷運転時において、実質的に、吸引側蒸発器１７および流出側蒸発器１５を一つの蒸発器とする通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成して、冷媒の蒸発潜熱による冷凍能力ΔＨｏ₄＋ΔＨｉ₄を発揮している。

従って、高負荷運転時において、上述のサイクル全体として低い冷凍能力を発揮した状態でバランスしてしまうことを回避できる。そして、現実の庫内温度と目標庫内温度との乖離が所定温度以下になった場合は、再び、通常運転に自動的に移行させることができる。

その結果、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、通常運転時においても高負荷運転時においても、すなわち、サイクルの負荷変動が生じても、エジェクタ式冷凍サイクル１０全体として要求される冷凍能力を適切に発揮できる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、重力落下式気液分離器で構成された気液分離器１３を採用しているが、本実施形態では、液相冷媒と気相冷媒との密度差を用いて、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する遠心式気液分離器で構成された気液分離器２３を採用している。その他の構成は第１実施形態と同様である。

気液分離器２３の詳細については、図５により説明する。図５は、本実施形態の気液分離器２３の断面図である。また、図５の上下の各矢印方向は業務用冷蔵庫に搭載された状態における方向を示す。

この気液分離器２３は、第１実施形態と同様に、貯留空間２３０を形成するタンク２３１、冷媒を流入させる流入管２３２、および、冷媒を流出させるノズル部側流出管２３３と減圧手段側流出管２３４とを有して構成される。なお、気液分離器２３では、遠心力によって冷媒の気液を分離するので、貯留空間２３０は、円柱形状、あるいは円錐形状とすることが望ましい。

流入管２３２の貯留空間２３０内の一端側に形成される流入側開口部２３２ａは、貯留空間２３０の円筒内壁面の円周接線方向に沿って、冷媒が流入するように開口している。これにより、貯留空間２３０へ流入した放熱器１２流出冷媒の流れを貯留空間２３０の円筒内壁面に沿った旋回流れ２００とすることができ、この旋回流れ２００によって発生する遠心力の作用により冷媒の気液を分離する。

ノズル部側流出管２３３および減圧手段側流出管２３４の貯留空間２３０内の一端側には、第１実施形態と同様のノズル部側流出口２３３ａおよび減圧手段側流出口２３４ａが形成されている。これにより、貯留空間２３０から流出する冷媒の流れがノズル部１４ａ側および可変絞り機構１６側の２つの流れに分岐される。

ここで、上述した流入側開口部２３２ａ、ノズル部側流出口２３３ａおよび減圧手段側流出口２３４ａの貯留空間２３０内部における配置について説明する。なお、図５の実線で示す放物線状の線は、例えば、低負荷運転時のように、貯留空間２３０内に貯留される液相冷媒量が最大貯留量となった場合の液相冷媒の液面２３０ａを示す。

また、図５の破線で示す放物線状の線は、例えば、通常運転時のように、貯留空間２３０内に貯留される液相冷媒量がサイクルに想定される貯留量範囲のうち平均的な貯留量となった場合の液相冷媒の液面２３０ｂを示す。さらに、この条件時に液相冷媒が存在する領域を第１領域ＬＦ１とする。

さらに、図５の一点鎖線で示す放物線状の線は、例えば、高負荷運転時のように、貯留空間２３０内に貯留される液相冷媒量が最小貯留量となった場合の液相冷媒の液面２３０ｃを示す。さらに、この条件時に液相冷媒が存在する領域を第２領域ＬＦ２とする。

まず、流入側開口部２３２ａは、第１実施形態と同様に、液面２３０ａよりも上方で開口するように配置されている。次に、ノズル部側流出口２３３ａは、第１領域ＬＦ１内であって、かつ、第２領域ＬＦ２外で開口するように配置されている。また、減圧手段側流出口２３４ａは、第２領域ＬＦ２内に開口するように配置されている。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させても、通常運転時には、気液分離器１３からエジェクタ１４のノズル部１４ａ側および可変絞り機構１６側へ流出する冷媒は、いずれも飽和液相冷媒となる。従って、図３のモリエル線図に示すように作動する。

一方、高負荷運転時には、気液分離器１３から可変絞り機構１６側へ流出する冷媒は、飽和液相冷媒となり、エジェクタ１４のノズル部１４ａ側へ流出する冷媒は、気液二相冷媒あるいは飽和気相冷媒となる。従って、図４のモリエル線図に示すように作動する。

その結果、第１実施形態と全く同様に、サイクルの負荷変動が生じても、エジェクタ式冷凍サイクル１０全体として要求される冷凍能力を適切に発揮できる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の第１実施形態では、図２に示すように、ノズル部側流出管１３３および減圧手段側流出管１３４をタンク１３１の下方側から、タンク１３１の円筒軸方向（上下方向）に延びるように接続しているが、ノズル部側流出管１３３および減圧手段側流出管１３４の接続はこれに限定されない。例えば、図６に示すように、タンク１３１の上方側から接続してもよいし、図７に示すように、タンク１３１の円筒面側から接続してもよい。

また、上述の第２実施形態では、図５に示すように、ノズル部側流出管２３３および減圧手段側流出管２３４をタンク１３１の円筒面側から接続しているが、ノズル部側流出管１３３および減圧手段側流出管１３４の接続はこれに限定されない。例えば、図８に示すように、ノズル部側流出管２３３について、タンク１３１の下方側から接続してもよい。

つまり、ノズル部側流出口１３３ａ、２３３ａが、第１領域ＬＦ１内であって、かつ、第２領域ＬＦ２外で開口するように配置され、さらに、減圧手段側流出口１３４ａ、２３４ａが、第２領域ＬＦ２内に開口するように配置すれば、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、図６〜８では、上述の実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。

（２）上述の実施形態では、本発明のエジェクタ式冷凍サイクルを業務用冷蔵庫に適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、家庭用冷蔵庫、自動販売機用冷却装置、冷蔵機能付きショーケース等に適用してもよい。もちろん、冷媒循環流量が変動しうる空調装置（例えば、車両用空調装置）に適用してもよい。

（３）上述の実施形態では、流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器１７によって同一の空調対象空間（冷蔵庫内）を冷却しているが、流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器１７によって異なる空調対象空間を冷却するようにしてもよい。例えば、流出側蒸発器１５に対して、冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）が低い吸引側蒸発器１７を冷凍庫内用に適用し、流出側蒸発器１５を冷蔵庫内用に適用してもよい。

（４）上述の実施形態では、放熱器１２と気液分離器１３とを別体として構成しているが、放熱器１２と気液分離器１３とを一体に構成してもよい。

（５）上述の実施形態では、減圧手段である可変絞り機構１６としての温度式膨張弁を採用しているが、電気的に冷媒通路面積を変更できる可変絞り機構を採用してもよい。また、圧縮機１１への液バックを防止できる場合は、減圧手段として、キャピラリチューブやオリフィス等の固定絞りを採用してもよい。

（６）さらに、上述の各実施形態に対して、放熱器１２から気液分離器１３、２３へ流入する高圧冷媒と、圧縮機１１へ吸入される低圧冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を設けてもよい。流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器１７における冷媒入口・出口間の冷媒のエンタルピ差（冷却能力）を増大させて、サイクル効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。

より具体的には、エジェクタ１４のノズル１４ａへ確実に飽和液相冷媒を流入させるために、内部熱交換器では、気液分離器１３、２３から、減圧手段側流出管１３４、２３４を介して可変絞り機構１６側へ流出した高圧冷媒と、圧縮機１１へ吸入される低圧冷媒とを熱交換させるようにすればよい。

（７）上述の実施形態では、放熱器１２を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器１７を室内側熱交換器として冷蔵庫内の冷却用に適用しているが、逆に、流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器１７を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本発明を適用してもよい。

第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１実施形態の気液分離器の断面図である。 第１実施形態の通常運転時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態の高負荷運転時の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第２実施形態の気液分離器の断面図である。 他の実施形態の気液分離器の断面図である。 別の他の実施形態の気液分離器の断面図である。 さらに別の他の実施形態の気液分離器の断面図である。 従来技術の問題点を説明するモリエル線図である。

符号の説明

１１…圧縮機、１２…放熱器、１３、２３…気液分離器、
１４…エジェクタ、１４ａ…ノズル部、１４ｂ…冷媒吸引口、
１５…流出側蒸発器、１６…可変絞り機構、１７…吸引側蒸発器、
１３０、２３０…貯留空間、１３３ａ、２３３ａ…ノズル部側流出口、
１３４ａ、２３４ａ…減圧手段側流出口、ＬＦ１…第１領域、ＬＦ２…第２領域。

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）にて圧縮された高圧冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）流出冷媒の気液を分離して余剰冷媒を貯留するとともに、前記放熱器（１２）流出冷媒の流れを分岐する分岐部を構成する分岐機能付の気液分離器（１３、２３）と、
   前記気液分離器（１３、２３）で分岐された一方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、冷媒を冷媒吸引口（１４ｂ）から吸引するエジェクタ（１４）と、
   前記エジェクタ（１４）から流出した冷媒を蒸発させる流出側蒸発器（１５）と、
   前記気液分離器（１３、２３）で分岐された他方の冷媒を減圧膨張させる減圧手段（１６）と、
   前記減圧手段（１６）下流側の低圧冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸引口（１４ｂ）上流側に流出する吸引側蒸発器（１７）とを備え、
   前記気液分離器（１３、２３）は、通常運転時には、前記ノズル部（１４ａ）側へ流出させる冷媒の乾き度および前記減圧手段（１６）側へ流出させる冷媒の乾き度が同等になるように冷媒の流れを分岐し、
   さらに、前記気液分離器（１３、２３）は、高負荷運転時には、前記ノズル部（１４ａ）側へ流出させる冷媒の乾き度に対して、前記減圧手段（１６）側へ流出させる冷媒の乾き度が小さくなるように冷媒の流れを分岐することを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
2. 前記気液分離器（１３、２３）は、前記通常運転時に、前記ノズル部（１４ａ）側および前記減圧手段（１６）側の双方へ液相冷媒を流出させ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. 前記気液分離器（１３、２３）は、前記高負荷運転時に、前記減圧手段（１６）側へ液相冷媒を流出させる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式冷凍サイクル。
4. 前記気液分離器（１３、２３）の内部には、冷媒を貯留する貯留空間（１３０、２３０）が形成され、
   前記貯留空間（１３０、２３０）には、前記ノズル部（１４ａ）側へ冷媒を流出させるノズル部側流出口（１３３ａ、２３３ａ）、および、前記減圧手段（１６）側へ冷媒を流出させる減圧手段側流出口（１３４ａ、２３４ａ）が配置されており、
   前記通常運転時に、前記貯留空間（１３０、２３０）内で液相冷媒が存在する領域を第１領域（ＬＦ１）とし、
   前記貯留空間（１３０、２３０）に貯留される液相冷媒量が最も少なくなる時に、前記貯留空間（１３０、２３０）内で液相冷媒が存在する領域を第２領域（ＬＦ２）としたときに、
   前記ノズル部側流出口（１３３ａ、２３３ａ）は、前記第１領域（ＬＦ１）内であって、かつ、前記第２領域（ＬＦ２）外に開口しており、
   前記減圧手段側流出口（１３４ａ、２３４ａ）は、前記第２領域（ＬＦ２）内に開口していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
5. 前記エジェクタ（１４）は、前記ノズル部（１４ａ）へ気相冷媒を流入させた場合に対して、前記ノズル部（１４ａ）へ液相冷媒を流入させた場合にノズル効率（ηｎｏｚ）が高くなるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
6. 前記気液分離器は、重力の作用によって、冷媒の気液を分離する重力落下式気液分離器（１３）で構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
7. 前記気液分離器は、遠心力の作用によって、冷媒の気液を分離する遠心式気液分離器（２３）で構成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

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