JP2012097733A - ジェットポンプおよび空調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空調装置において搭載に有利なコンパクトなジェットポンプを提供すること。
【解決手段】相対的に高圧の冷媒と相対的に低圧の冷媒とが混合された冷媒を吐出する吐出口５１ａと、吐出口５１ａよりも上流に吐出口５１ａと同軸に配置され、吐出口５１ａから離れるに従って除々に内径が縮小されたディフューザ５５と、ディフューザ５５の最小径部分から該最小径部分よりも上流に連続し且つ前記吐出口５１ａと同軸に配置されて低圧の冷媒が導かれる吸引孔５２ｅと、高圧の冷媒をディフューザ５５に導く外周冷媒通路５３と、外周冷媒通路５３からディフューザ５５内に最小径部分よりも下流で高圧の冷媒を噴出するノズル部５９と、を備えることを特徴とするジェットポンプＺＰとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ジェットポンプおよびジェットポンプを用いた空調装置に関する。

従来、車両用空調装置において、冷凍サイクルの放熱器と蒸発器との間に膨張弁の代わりにエジェクタを設け、コンプレッサの吸入側の圧力を高めてコンプレッサの効率向上を図るとともに、蒸発器における冷凍効果を高めることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

このエジェクタは、管状のエジェクタ本体と、その内側に設置されたノズル部とを備えている。エジェクタ本体には、冷媒の流れる方向に沿って徐々に縮径された形状の絞り部と、この絞り部の最小径部分に連続した細管状の混合部と、下流方向に向けて徐々に拡径されたディフューザとが順に設けられ、絞り部の上流には、ノズル部が配置されており、ノズル部の先端の外周と絞り部との間に吸引部が形成されている。また、吸引部には、吸引口から膨張弁および第１蒸発器を通過した気相冷媒が導かれ、一方、ノズル部には、コンプレッサから放熱器を介して液相冷媒が導かれる。

したがって、ノズル部から、コンプレッサからの液相冷媒が噴射されて減圧膨張することで、ノズル部の外周の吸引部から蒸発器からの気相冷媒が吸引され、混合部において両冷媒が混合され、さらに、ディフューザの拡径形状に基づいて減速されて昇圧された後、第２蒸発器に送出されるように構成されている。

特開２００５−３０８３８４号公報

しかしながら、上述の従来技術では、エジェクタが、ノズル部の下流に、軸方向に絞り部、混合部、ディフューザを直列に配置した構造であったため、軸方向寸法が長い形状となって、大型化を招いていた。このため、このエジェクタを特許文献１のように空調装置に両蒸発器と一体的に搭載する場合、両蒸発器においてエジェクタの搭載方向が制限されるなどの制約を招き、搭載に苦慮していた。

本発明は、上述の従来の問題に着目して成されたもので、空調装置において搭載に有利なコンパクトなジェットポンプおよび該ジェットポンプを備えた空調装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために本発明のジェットポンプは、相対的に高圧の冷媒と相対的に低圧の冷媒とが混合された冷媒を吐出する吐出口と、該吐出口よりも上流に、該吐出口と同軸に配置され、該吐出口から離れるに従って除々に内径が縮小されたディフューザと、該ディフューザの最小径部分から該最小径部分よりも上流に連続し且つ前記吐出口と同軸に配置されて前記低圧の冷媒が導かれる吸引孔と、前記高圧の冷媒を前記ディフューザに導く高圧冷媒通路と、該高圧冷媒通路から前記ディフューザ内に前記最小径部分よりも下流で前記高圧の冷媒を噴出するノズル部と、を備えることを特徴とするジェットポンプとした。

また、本発明の空調装置は、本発明のジェットポンプが、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順に備えた冷凍サイクルにおいて前記膨張弁の下流に配置された空調装置であって、前記蒸発器として第１蒸発器と第２蒸発器とを備え、前記膨張弁を通過した冷媒が、第１分岐路と第２分岐路とに分岐され、前記第１分岐路は、キャピラリを経て前記第１蒸発器の入口側に接続され、前記第１蒸発器の出口側は、前記ジェットポンプの前記吸引孔に接続され、前記第２分岐路は、前記ジェットポンプの前記高圧冷媒通路に接続され、前記吐出口は、前記第２蒸発器の入口側に接続され、前記第２蒸発器の出口側は、前記圧縮機の入口側に接続され、前記膨張弁を通過した冷媒が、前記ノズル部から前記ディフューザ内に噴出されて形成された駆動流により、前記第１蒸発器を通過した冷媒が前記吸引孔から前記ディフューザ内に吸引されることを特徴とする空調装置とした。

本発明のジェットポンプでは、ディフューザの最小径部分よりも下流のノズル部からディフューザ内に相対的に高圧の冷媒を噴出させてディフューザ内に駆動流を生じさせ、これにより、ディフューザの最小径部分よりも上流の吸引孔から相対的に低圧の冷媒を吸引するようにした。
このため、従来のように駆動流を生じさせるノズル部の下流に絞り部、混合部、ディフューザを直列に配置する必要が無くなり、その分、軸方向寸法の短いジェットポンプの提供が可能となった。

また、本発明の空調装置では、ジェットポンプが、膨張弁を通過した冷媒を、ノズル部からディユーザ内に噴出して駆動流を形成し、第１蒸発器を通過した冷媒を吸引孔からディフューザに吸引する。
このため、第１蒸発器の流量が増大し、高い冷却性能を得ることができる。

図１は実施例１のジェットポンプＺＰを示す断面図である。 図２は実施例１のジェットポンプＺＰの要部を示す斜視図である。 図３は実施例１のジェットポンプＺＰを備えた車両用空調装置ＡＣを示す概略図である。 図４は前記車両用空調装置ＡＣの冷凍サイクルのエンタルピと圧力との関係を示すモリエル線図である。 図５は前記車両用空調装置ＡＣと比較するための従来技術の一例を示すモリエル線図である。 図６は実施例１のジェットポンプＺＰにおける助走距離Ｌ１と吸引力との関係を示す特性図である。 図７は実施例２のジェットポンプＺＰ２を示す断面図である。 図８は実施例３のジェットポンプＺＰ３を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態のジェットポンプは、相対的に高圧の冷媒と相対的に低圧の冷媒とが混合された冷媒を吐出する吐出口（５１ａ）と、該吐出口（５１ａ）よりも上流に、該吐出口（５１ａ）と同軸に配置され、該吐出口（５１ａ）から離れるに従って除々に内径が縮小されたディフューザ（５５）と、該ディフューザ（５５）の最小径部分から該最小径部分よりも上流に連続し且つ前記吐出口（５１ａ）と同軸に配置されて前記低圧の冷媒が導かれる吸引孔（５２ｅ）と、前記高圧の冷媒を前記ディフューザ（５５）に導く高圧冷媒通路（５３）と、該高圧冷媒通路（５３）から前記ディフューザ（５５）内に前記最小径部分よりも下流で前記高圧の冷媒を噴出するノズル部（５９）と、を備えることを特徴とするジェットポンプである。

以下に、図１〜図５に基づいて、実施例１のジェットポンプＺＰを備えた車両用空調装置ＡＣについて説明する。
図３は車両用空調装置ＡＣの構成の概略を示す全体概略図であって、この車両用空調装置ＡＣは、圧縮機１、凝縮器２、膨張弁３、キャピラリ４、ジェットポンプＺＰ、第１蒸発器１０、第２蒸発器２０を備えた冷凍サイクルＳを有している。なお、この冷凍サイクルＳの冷媒としては、例えば、代替フロン（１３４ａ，１２３４ｙｆ）を用いているものとするが、炭化水素、二酸化炭素、アンモニアなどの他のものを用いることもできる。

圧縮機１は、冷媒を吸入圧縮するもので、車両の走行用のエンジンやモータなどの駆動源により回転駆動されて冷媒を吸引して圧縮するもので、出口側が凝縮器２に接続されている。

凝縮器２は、圧縮機１から吐出された高圧の気相冷媒を、図示を省略した冷却ファンにより送風される外気と熱交換して冷却し高圧の液相冷媒とする。また、凝縮器２の下流側端部には、気液分離を行うためのリキッドタンク２ａが設けられている。

膨張弁３は、凝縮器２の出口側に接続され、温度検出部３ａにより検出する第２蒸発器２０の出口冷媒温度に応じ、第２蒸発器２０の出口の過熱度が所定値となるように、弁開度（冷媒流量）を調整する。
この膨張弁３の出口側は、分岐点３１において、キャピラリ４を経て第１蒸発器１０の入口側に接続された第１分岐路１１と、ジェットポンプＺＰに接続された第２分岐路１２とに分岐されている。なお、図３において点線で囲まれている第１蒸発器１０、第２蒸発器２０、ジェットポンプＺＰおよびキャピラリ４は一体的に組み付けられている。

第１分岐路１１では、キャピラリ４において冷媒が膨張して減圧され、これにより、第１蒸発器１０では、空気から熱を吸収することで空気の冷却を行う。

第２分岐路１２に設けられたジェットポンプＺＰは、膨張弁３を通過した中間圧冷媒を後述するノズル部５９から冷媒を噴出し、膨張することで駆動流を発生させ、その吸引力により、第１蒸発器１０からの低圧冷媒を吸引するポンプとして機能し、膨張弁３からの中間圧冷媒と混合して第２蒸発器２０へ送出する。なお、ジェットポンプＺＰの構造の詳細については後述する。

第２蒸発器２０は、入口側がジェットポンプＺＰの吐出口５１ａに接続されていると共に、出口側が圧縮機１の入口側に接続されており、この第２蒸発器２０で気液２相冷媒が熱を吸収して低温低圧の気相となった冷媒が、圧縮機１による吸引にて圧縮機１に送られる。

第１蒸発器１０と第２蒸発器２０とは、車両用空調装置ＡＣにおいてファン６により形成される送風Ｗと熱交換を行なう構成（両蒸発器１０，２０および図示を省略した加熱器）を収容したユニットハウジングＨＵにおいて、送風Ｗに対し、第１蒸発器１０が下流、第２蒸発器２０が上流となるようにして直列に設置されている。また、第１蒸発器１０と第２蒸発器２０とは、同様の構成であり、低圧の気液２相冷媒が熱を吸収して蒸発し、その気化熱で送風を冷却する。このような両蒸発器１０，２０は、周知の構成のものであり、図示は省略するが、上下に設置されたタンクと、タンクを連通して冷媒が通過するチューブと、チューブの外周に設けられたフィンとを備えている。

次に、ジェットポンプＺＰの構造について詳細に説明する。
ジェットポンプＺＰは、第１蒸発器１０および第２蒸発器２０の骨格となるサイドプレートなどに形成されたタンク部（図示省略）に収容されており、ノズル外側部材５１とノズル内側部材５２とからなるポンプ本体５を備えている。

ノズル外側部材５１は、管状に形成され、かつ、図において左右方向を向いた軸方向の右方向（図１において矢印Ｒ方向であり、この方向を第１方向と称する）の端部に吐出口５１ａが開口されるとともに、この吐出口５１ａに連続して、軸方向の図において左方向である第２方向に向けて第１ディフューザ部５１ｂ、助走孔（管挿入孔）５１ｃ、管挿入孔５１ｄが同軸に形成されている。

第１ディフューザ部５１ｂは、吐出口５１ａから第２方向に向かって徐々に内径を縮小させる形状に形成されており、本実施例１では、軸方向に沿う方向に対する角度である広がり角度θａが、１１〜１７°の範囲内の角度に形成されている。
助走孔５１ｃは、第１ディフューザ部５１ｂの最小径部分から、その最小径部分と同径で軸方向に第２方向端部に向けて一定の内径で形成されている。
管挿入孔５１ｄは、助走孔５１ｃよりも大径に形成され、助走孔５１ｃと管挿入孔５１ｄとの間には、径差に基づいて傾斜面５１ｅが形成されている。なお、管挿入孔５１ｄは、助走孔５１ｃと同径に形成してもよい。

ノズル内側部材５２は、管挿入孔５１ｄおよび助走孔５１ｃに挿入された管状のノズル管部５２ａと、このノズル管部５２ａよりも大径で、ノズル外側部材５１の第２方向の端部に突き当てられたベース部５２ｂとを備えている。なお、管挿入孔５１ｄおよび助走孔５１ｃは、ノズル管部５２ａを挿入する管挿入孔である。

ノズル管部５２ａは、助走孔５１ｃおよび管挿入孔５１ｄと略同軸に配置され、先端部が助走孔５１ｃの中間部まで挿入されている。また、このノズル管部５２ａは、その外径が、助走孔５１ｃおよび管挿入孔５１ｄの内径よりも小径に形成されており、管挿入孔５１ｄの内周との間に、外周冷媒通路（高圧冷媒通路）５３が形成されているとともに、ディフューザ５５の内周面からディフューザ５５内に向けて低圧冷媒を噴出するためのノズル部５９が、助走孔５１ｃとの間に形成されている。また、外周冷媒通路５３は、ノズル管部５２ａと管挿入孔５１ｄとの径差に基づいて形成してもよいが、管挿入孔５１ｄを助走孔５１ｃと同径に形成した場合は、外周冷媒通路５３は、管挿入孔５１ｄの内周とノズル管部５２ａの外周とのいずれか一方あるいは両方に軸方向に沿って溝を設けて形成してもよい。
なお、外周冷媒通路５３は、ノズル内側部材５２のベース部５２ｂを貫通する連通路５２ｄを介して第２分岐路１２、すなわち膨張弁３の出口側に連通されている。

また、ノズル管部５２ａは、第１ディフューザ部５１ｂに向けて開口された先端の開口５４と、この開口５４から徐々に内径を縮小させた第２ディフューザ部５２ｃと、この第２ディフューザ部５２ｃの最小内径部分の吸引口５７と同径の吸引孔５２ｅとを備えている。そして、吸引孔５２ｅの第２方向の端部は、軸直交方向に貫通された横孔５２ｆを介して第１蒸発器１０の出口側に接続されている。

第２ディフューザ部５２ｃは、その広がり角度が第１ディフューザ部５１ｂの広がり角度θａと同一の角度に形成されており、この広がり角度は、１１〜１７°の範囲内の角度に形成されている。この第２ディフューザ部５２ｃは、第１ディフューザ部５１ｂと共に、ディフューザ５５を形成している。

前述したノズル管部５２ａの先端と助走孔５１ｃとの間に形成されたノズル部５９は、複数のノズル孔５２ｈにより形成されている。すなわち、ノズル管部５２ａの外周には、図２に示すように、助走孔５１ｃの内周に当接する凸部５２ｇと、助走孔５１ｃから内径方向に離れたノズル孔５２ｈとが交互にスプライン状に形成されている。これにより、ノズル管部５２ａの先端外周と助走孔５１ｃの内周との間には、複数のノズル孔５２ｈが開口５４の外周に沿って設けられ、これらの複数のノズル孔５２ｈにより、外周冷媒通路５３を、ディフューザ５５の軸方向の中間部に連通させるノズル部５９が形成されている。なお、このノズル部５９の開口面積、すなわち、ノズル孔５２ｈの開口の総面積は、吸引孔５２ｅの断面積の１／４以下の寸法に形成されている。

図１に戻り、助走孔５１ｃにおいて、軸方向でノズル管部５２ａの先端と第１ディフューザ部５１ｂとの間に、第１蒸発器１０の出口側からの低圧冷媒と、膨張弁３からの中間圧冷媒と、を混合させる助走部５６が設けられている。この助走部５６の軸方向寸法（これを以下、助走距離Ｌ１と称する）は、吸引孔５２ｅの直径をＤとした場合に、Ｌ１≦３Ｄとなる寸法に形成するのが好ましく、本実施例１では、Ｄよりも僅かに短い寸法に形成されている。

次に、実施例１の車両用空調装置ＡＣの作用を、図３の概略図および図４のモリエル線図に基づいて説明する。
圧縮機１では、図４のモリエル線図の点ａに示す低圧の気相冷媒が吸引され、点ｂに示すように高温高圧となって凝縮器２へ送られる。凝縮器２では、冷媒が放熱されて凝縮され、点ｃに示す常温高圧の液相冷媒となる。膨張弁３では、点ｃに示す高圧の液相冷媒が、減圧および流量制御され、低温低圧の気液２相冷媒となり、点ｄで第１分岐路１１と第２分岐路１２とに分流されて送られる。

ここで第１分岐路１１へ送られた冷媒は、キャピラリ４にて、膨張・減圧された後、第１蒸発器１０において熱交換されて送風Ｗの熱を吸収し、低温低圧の気相の多い冷媒となる。この場合、図４のモリエル線図では、点ｄと点ｅ１の間が、キャピラリ４における変化を示し、点ｅ１と点ｆ１間が、第１蒸発器１０におけるエンタルピ変化を示している。 一方、第２分岐路１２を通った冷媒は、ジェットポンプＺＰにおいて、外周冷媒通路５３からノズル孔５２ｈへ送られて絞られることで、ディフューザ５５の第２ディフューザ部５２ｃと第１ディフューザ部５１ｂとの間のノズル部５９から高速で噴出されるとともに、拡径により減圧膨張する。

このように、ジェットポンプＺＰでは、ノズル部５９から噴出される冷媒と吸引孔５２ｅにおける冷媒との速度差による圧力差ならびにノズル孔５２ｈからディフューザ５５に噴射される際の減圧膨張作用による圧力差との２つの圧力差要素により、第１蒸発器１０を通過した冷媒が送られる吸引孔５２ｅの圧力Ｐ１とディフューザ５５の圧力Ｐ３とがＰ１＞Ｐ３の関係になり、さらに、圧縮機１の吸引力により、吸引孔５２ｅの冷媒が吸引口５７からディフューザ５５へ効率良く吸引される。

図４のモリエル線図では、点ｅ２が、ディフューザ５５において、第２分岐路１２を通った中間圧冷媒が膨張して、第１蒸発器１０からの低圧冷媒と混合される部分を示し、点ｆ２が第２蒸発器２０の出口の状態を示している。
したがって、図４においてＡ１の範囲が第１蒸発器１０におけるエンタルピ変化を示し、Ａ２の範囲が第２蒸発器２０におけるエンタルピ変化を示す。

ここで、両蒸発器１０，２０における冷却性能は、蒸発器入口エンタルピと蒸発器出口エンタルピとの差に冷媒流量を乗じて決定できる。
そこで、本実施例１の場合は、両蒸発器１０，２０の冷却性能は、第２蒸発器入口エンタルピ（ｅ２）と第２蒸発器出口エンタルピ（ｆ２）との差に冷媒流量を乗じた値に、第１蒸発器入口エンタルピ（ｅ１）と第１蒸発器出口エンタルピ（ｆ１）との差に冷媒流量を乗じた値を加算した値となる。したがって、本実施例１では、ジェットポンプＺＰの吸引力による第１蒸発器１０の冷媒流量増加により、冷却性能向上が得られる。

図５は、本実施例との比較のために、従来技術の場合のモリエル線図例を示している。 特許文献１に記載された従来技術の場合、エジェクタによる昇圧効果を得ることにより圧縮機の仕事量を抑えることを目的としており、図示のように、第１蒸発器を通過した冷媒がエジェクタにより昇圧されて第２蒸発器に送られることで、第２蒸発器の出口の圧力が高くなり、その分、圧縮機における昇圧量を抑えることができる。

それに対し、本実施例１のジェットポンプＺＰは、前述のように、ポンプ機能による冷媒流量を増加させることで第１蒸発器１０における冷房性能向上を図っており、その分、圧縮機１などの仕事量の低減を図ることができる。このため、図４に示すように第２蒸発器２０の出口の圧力は、第１蒸発器１０の出口の圧力よりも低くなっている。

以下に、実施例１のジェットポンプＺＰおよびこれを備えた車両用空調装置ＡＣの効果を列挙する。
ａ）実施例１のジェットポンプＺＰは、
相対的に高圧の冷媒と相対的に低圧の冷媒とが混合された冷媒を吐出する吐出口５１ａと、
該吐出口５１ａよりも上流に、該吐出口５１ａと同軸に配置され、該吐出口５１ａから離れるに従って除々に内径が縮小されたディフューザ５５と、
該ディフューザ５５の最小径部分から該最小径部分よりも上流に連続し且つ前記吐出口５１ａと同軸に配置されて前記低圧の冷媒が導かれる吸引孔５２ｅと、
前記高圧の冷媒を前記ディフューザ５５に導く高圧冷媒通路としての外周冷媒通路５３と、
該高圧冷媒通路としての外周冷媒通路５３から前記ディフューザ５５内に前記最小径部分よりも下流で前記高圧の冷媒を噴出するノズル部５９と、
を備えたことを特徴とする。
これにより、ディフューザ５５の軸方向中間部のノズル部５９からディフューザ５５内に向けて、膨張弁３からの冷媒を噴出させて駆動流を生じさせ、吸引口５７から、第１蒸発器１０より送られる低圧冷媒を吸引することができる。
このため、従来のようにノズル部の下流に絞り部および混合部を直列に配置する必要が無くなり、その分、軸方向寸法を短くして、ジェットポンプＺＰのコンパクト化を図ることが可能となった。実際には、従来のエジェクタの１／３程度の軸方向寸法とすることができた。
そして、ジェットポンプＺＰをコンパクト化できたため、車両用空調装置ＡＣの両蒸発器１０，２０と一体的に設置する際の設置自由度も向上する。

ｂ）実施例１のジェットポンプＺＰは、冷媒を減圧する減圧手段でもあるため、ディフューザ５５の中間部においてノズル部５９から高速で噴射される冷媒と、吸引孔５２ｅにおける冷媒との速度差により生じる圧力差と、ノズル部５９からディフューザ５５に噴射される際の減圧膨張作用により生じる圧力差とで、吸引孔５２ｅの圧力Ｐ１とディフューザ５５の圧力Ｐ３との圧力差を利用した吸引により、高い吸引力、すなわち、ポンプ性能を得ることができる。

ｃ）実施例１のジェットポンプＺＰは、
管状のノズル外側部材５１と、該ノズル外側部材５１の径方向内側に配置された管状のノズル内側部材５２とを備え、
前記吐出口は５１ａは、前記ノズル外側部材５１の一端部に形成されており、
前記吸引孔５２ｅは、前記ノズル内側部材５２に形成されており、
前記高圧冷媒通路としての外周冷媒通路５３及び前記ノズル部５９は、ぞれぞれ、前記ノズル外側部材５１と前記ノズル内側部材５２との間に形成されていることを特徴とする。
したがって、ディフューザ５５の最小径部の下流にノズル部５９を設けるのにあたり、ディフューザ本体を１部材で形成したものと比較して、ノズル部５９並びに外周冷媒通路５３を形成することを容易に達成可能である。

ｄ）実施例１のジェットポンプＺＰは、ノズル内側部材５２は、ノズル外側部材５１との間で前記ノズル部５９を形成するノズル管部５２ａを有することを特徴とする。
このように、管状のノズル管部５２ａを用いてノズル部５９を形成するようにしたため、ノズル内側部材５２との間の流路断面積の管理が容易で、製造性に優れ、かつ、確実な圧力差（Ｐ１−Ｐ３）の形成が可能となる。

ｅ）実施例１のジェットポンプＺＰは、前記ノズル部５９は、前記ノズル内側部材５２の周方向に沿って配置された複数のノズル孔５２ｈを有することを特徴とする。
このように、複数のノズル孔５２ｈによりノズル部５９を形成するため、ノズル管部５２ａの全周に亘ってノズル部５９を形成するものと比較して、ノズル部５９の断面積の管理が容易となり、差圧を確保して高い吸引力を得ることが容易となる。
特に、実施例１のジェットポンプＺＰは、ノズル孔５２ｈの総面積を吸引孔５２ｅの断面積の１／４以下としたため、ノズル部５９から噴射される冷媒流速を、吸引孔５２ｅ側の冷媒流速よりも十分に高い速度とすることができ、両者の速度差による差圧を確保して高い吸引力が得られる。

ｆ）実施例１のジェットポンプＺＰは、複数のノズル孔５２ｈは、ノズル管部５２ａの外周面に、ノズル外側部材５１の内周に当接してノズル管部５２ａの長手方向に延びる凸部５２ｇと周方向に交互に配置されていると共に、ディフューザ５５の軸方向に延びることを特徴とする。
したがって、ノズル管部５２ａは、その先端部が、助走孔５１ｃへの挿入状態で径方向に変位することを凸部５２ｇにより規制される。これにより、ノズル部５９の寸法を安定させ、安定した吸引力すなわち安定したポンプ機能を得ることができる。

ｇ）実施例１のジェットポンプＺＰは、ディフューザ５５は、ノズル外側部材５１の一端部の内面に形成された第１ディフューザ部５１ｂと、ノズル内側部材５２において吐出口５１ａ側の先端内周部に、先端の開口５４から吸引口５７に向けて除々に内径が縮小された第２ディフューザ部５２ｃとを有することを特徴とする。
このように、ノズル内側部材５２に第２ディフューザ部５２ｃを形成したため、ディフューザ５５の軸方向の中間にノズル部５９を設けることが容易で、製造性に優れる。

ｈ）実施例１のジェットポンプＺＰは、ノズル部５９は、第１ディフューザ部５１ｂと第２ディフューザ部５２ｃとの間からディフューザ５５内に高圧の冷媒を噴出することを特徴とする。
したがって、上記ｂ）のように、ノズル部５９から高速で噴射される冷媒と、吸引孔５２ｅにおける冷媒との速度差により生じる圧力差と、ノズル部５９からディフューザ５５に噴射される際の減圧膨張作用により生じる圧力差とで、吸引孔５２ｅの圧力Ｐ１とディフューザ５５の圧力Ｐ３との圧力差を利用した吸引により、高い吸引力を得ることができる。そして、両ディフューザ部５１ｂ，５２ｃは、ノズル外側部材５１とノズル内側部材５２とに形成していることで、このように高い吸引力を得ることができるジェットポンプＺＰの製造が容易である。

ｉ）実施例１のジェットポンプＺＰは、ノズル内側部材５２は、ノズル外側部材５１との間でノズル部５９を形成するノズル管部５２ａを有し、第２ディフューザ部５２ｃは、ノズル管部５２ａの内周面に形成されていることを特徴とする。
このように、ノズル内側部材５２のノズル管部５２ａの内周面に第２ディフューザ部５２ｃを形成したため、ディフューザ５５の軸方向の中間にノズル部５９を設けることが容易であるとともに、第２ディフューザ部５２ｃの加工も容易であり、製造性に優れる。

ｊ）実施例１のジェットポンプＺＰは、ノズル内側部材５２は、ノズル外側部材５１との間でノズル部５９を形成するノズル管部５２ａを有し、ノズル外側部材５１には、第１ディフューザ部５１ｂの最小径部分に連続して形成された管挿入孔５１ｄが形成されており、ノズル管部５２ａは、管挿入孔５１ｄ内に挿入され、管挿入孔５１ｄの内周との間にノズル部５９を形成することを特徴とする。
したがって、ノズル外側部材５１の管挿入孔５１ｄにノズル内側部材５２のノズル管部５２ａを挿入することで、ノズル部５９が形成され、製造性に優れる。

ｋ）実施例１のジェットポンプＺＰは、ディフューザ５５において軸に対する第２ディフューザ部５２ｃの内面の角度は、ディフューザ５５において軸に対する第１ディフューザ部５１ｂの内面の角度と同一であることを特徴とする。
したがって、ディフューザ５５において第１ディフューザ部５１ｂと第２ディフューザ部５２ｃとで軸方向に対する拡がりが一定であり、流体の流れを安定させて、安定したポンプ性能を得ることができる。

ｌ）実施例１のジェットポンプＺＰは、ディフューザ５５は、ノズル部５９の吐出口５１ａ側の位置に、軸方向に内径が一定となった助走部５６を有することを特徴とする。
図６は、ジェットポンプＺＰの吸引力特性図であって、この図に示すように、助走部５６の軸方向の長さ（＝助走距離Ｌ１）を確保した場合、全く助走距離Ｌ１を設けない場合よりも吸引力が高まるのが分かる。なお、横軸のＤは、吸引孔５２ｅの直径であり、この吸引力特性図に示すように、助走距離Ｌ１を３Ｄ程度の値に形成した場合に最大の吸引力を得ることができる。
この吸引力特性に対し、実施例１のジェットポンプＺＰは、助走部５６の軸方向の寸法Ｌ１は、吸引孔５２ｅの直径をＤとしたときに、Ｌ１≦３Ｄの関係を満たすようにすることで、助走部５６を設けない並びに助走部５６を３Ｄよりも大きな寸法にしたものと比較して、大きな吸引力を得ることができる。
さらに、本実施例１では、助走距離Ｌ１は、吸引孔５２ｅの直径Ｄよりも僅かに短い寸法に設定したことにより、吸引力を確保しながら、軸方向寸法を小さく抑えてジェットポンプＺＰのコンパクト化を図ることができる。

ｍ）車両用空調装置ＡＣにあっては、膨張弁３の下流にジェットポンプＺＰを設け、このジェットポンプＺＰの吸引力により第１蒸発器１０の冷媒流量を増加させて、冷却能力を向上させることができるとともに、圧縮機１の仕事量を減らすことができる。そして、ジェットポンプＺＰの吸引力は、専用の動力を使用することなく冷媒の流れで生じる駆動力を用いるため、効率的で経済的に優れている。

（他の実施例）
以下に、他の実施例について説明するが、これら他の実施例は、実施例１の変形例であるため、その相違点についてのみ説明し、実施例１あるいは他の実施例と共通する構成については同じ符号を付けることで説明を省略するとともに、作用効果についても実施例１と共通する説明は省略する。

図７に示す実施例２のジェットポンプＺＰ２は、実施例１の変形例であり、実施例１と比較して助走孔２５１ｃの軸方向寸法を長く形成し、助走部２５６の長さである助走距離Ｌ１を、吸引孔５２ｅの直径Ｄの３倍程度の値とした例である。

したがって、実施例２のジェットポンプＺＰ２では、上記ｌ）で説明したように、助走距離Ｌ１＝３Ｄ前後の値とすることにより、ジェットポンプＺＰ２の吸引力を最大とすることができる。実施例２のように助走距離Ｌ１＝３Ｄとした場合でも、ジェットポンプＺＰの軸方向寸法は、従来のエジェクタの１／２以下の寸法とすることができる。
なお、図６に示すように、助走距離Ｌ１は、吸引孔５２ｅの直径Ｄに対して３Ｄの距離としたときが最大となるため、実施例１および実施例２で示したように助走距離Ｌ１は、３Ｄ以下の寸法とすることで、コンパクト化を図りながら、必要なポンプ性能を得ることができて好ましい。

実施例３のジェットポンプＺＰ３は、図８に示すように、ノズル内側部材３５２を軸方向に移動させる移動手段３００を設け、助走部３５６の長さを可変に形成した例である。なお、実施例３のジェットポンプＺＰ３は、実施例１と同様の車両用空調装置ＡＣに適用されているものとする。

詳細は後述するが、移動手段３００は、第１蒸発器１０から出た冷媒温度を感知し、冷媒温度が相対的に高くなるほど助走部３５６を最も短くした初期状態から助走距離Ｌ１を長くし（すなわち、３Ｄの寸法に近付け）、かつ、膨張弁３の出口の冷媒圧と第１蒸発器１０の出口の冷媒圧との差圧に応じ、差圧が小さくなるほど助走距離Ｌ１を長くする（すなわち、３Ｄの寸法に近付ける）構造となっている。

以下、実施例３のジェットポンプＺＰ３を図８に基づいて説明する。
図８に示すように、ノズル外側部材３５１は、管状に形成され、一方側の端部から順に、第１ディフューザ部５１ｂと助走孔（管挿入孔）３５１ｃとノズル収容孔（管挿入孔）３５１ｄとを同軸に備えている。

ノズル内側部材３５２は、管状に形成され、ノズル管部３５２ａと受圧部３５２ｐとを備えているとともに、その軸心に吸引孔３５２ｅが軸方向に貫通して形成されている。
ノズル管部３５２ａは、ノズル収容孔３５１ｄおよび助走孔３５１ｃと同軸に配置されてその先端部が助走孔３５１ｃに差し込まれており、その先端部分の外周には、実施例１と同様の凸部５２ｇおよびノズル孔５２ｈを備えており、助走孔３５１ｃとの間にノズル部５９が形成されている。

受圧部３５２ｐは、ノズル収容孔３５１ｄを第１室３１１と第２室３１２とに区画するとともに、軸方向に移動可能にノズル収容孔３５１ｄに収容されている。なお、第１室３１１は、第２分岐路１２に接続され、第２室３１２は、第１蒸発器１０の出口側に接続されている。したがって、受圧部３５２ｐの第１方向（矢印Ｒ方向）の端面である第１受圧部３５２ｇは、膨張弁３の出口側の中間圧冷媒の圧力を受圧し、受圧部３５２ｐの第２方向の（矢印Ｒ方向の反対方向）の端面である第２受圧部３５２ｆは、第１蒸発器１０の出
口側の低圧冷媒の圧力を受圧する。

移動手段３００は、ノズル内側部材３５２の受圧部３５２ｐを第２方向（矢印Ｒ方向の反対方向）に付勢する第１スプリング３０１と、受圧部３５２ｐを第１方向（矢印Ｒ方向）に付勢する第２スプリング３０２とを備えている。第２スプリング３０２は、形状記憶金属製のスプリングで、あらかじめ設定された温度以上では、第１蒸発器１０の出口側の冷媒温度に比例し、この冷媒温度が高くなるほどばね常数が低くなる特性が与えられている。

第１スプリング３０１は、第２スプリング３０２のばね常数が相対的に低い状態となったときに、ノズル内側部材３５２を、第２方向に押して、助走距離Ｌ１が、前記３Ｄ程度の寸法となる位置に配置し、第２スプリング３０２のばね常数が相対的に高い状態で、ノズル内側部材３５２を、助走距離Ｌ１が０近傍となる位置に配置可能なばね力のものが用いられている。

また、第２スプリング３０２が着座されているばね受部材３０３は、その外周に形成された雄ねじがノズル収容孔３５１ｄの内周に形成された雌ねじに噛み合わされており、軸心を中心に回転させて軸方向に移動させることで、両スプリング３０１，３０２の釣り合いに基づく初期特性を設定することができる。

したがって、ジェットポンプＺＰ３は、第１蒸発器１０の出口側の冷媒圧の圧力が高くなって膨張弁３の出口側の冷媒圧との差圧が小さくなるほど、第１スプリング３０１の付勢力に対する反力が小さくなり、ノズル内側部材３５２は、助走距離Ｌ１が長くなる方向である第２方向に移動される。
また、第１蒸発器１０を通過して第２室３１２の冷媒温度が高くなるほど、第２スプリング３０２のばね常数が低くなり、助走距離Ｌ１が長くなる傾向が強くなる。

よって、実施例３のジェットポンプＺＰ３を備えた車両用空調装置ＡＣでは、空調負荷に応じて下記のように動作する。
空調負荷が低い場合、車両用空調装置ＡＣでは、冷媒流量が少なくなっている。このような場合、両蒸発器１０，２０を通過する冷媒流量が小さく、温度分布にばらつきが生じて、局所的な凍結などが生じやすい傾向にある。
それに対し、本実施例１では、このように冷媒流量が少ない場合には、第１蒸発器１０の出口側の冷媒圧と膨張弁３の出口側との冷媒圧との差圧が小さくなることから、ジェットポンプＺＰ３では、ノズル内側部材３５２が、第２方向に配置されて助走距離Ｌ１が長くなる。
したがって、ジェットポンプＺＰ３による吸引力が強まって冷媒流量が増加し、各蒸発器１０，２０における温度分布を良好にして、効率的な冷却を行うことができる。

一方、空調負荷が高い場合、車両用空調装置ＡＣでは、第１蒸発器１０の出口側の冷媒温度が高くなる。
このため、ジェットポンプＺＰ３では、第２室３１２の冷媒温度が上昇し、第２スプリング３０２のばね常数が低くなる。したがって、ジェットポンプＺＰでは、ノズル内側部材３５２が第２方向に移動して助走距離Ｌ１が長くなる。
これにより、ジェットポンプＺＰ３では、吸引力が強まって冷媒流量が増加し、高負荷時の冷却能力を確保することができる。

以上説明したように、実施例３のジェットポンプＺＰ３では、車両用空調装置ＡＣの空調負荷条件に応じてジェットポンプＺＰ３の吸引力特性が可変となり、効率の良い冷却が可能である。
しかも、このような空調負荷に応じた動作を行なう移動手段３００は、電気駆動の温度センサやアクチュエータやこれを駆動するコントローラを用いない手段とした。具体的には、ノズル内側部材３５２が、第１蒸発器１０の出口側の冷媒圧力と膨張弁３の出口側の冷媒圧力とを受圧する受圧部３５２ｐを有するとともに、ノズル内側部材３５２を軸方向に付勢する第２スプリング３０２が第１蒸発器１０の出口側の冷媒温度に感応する形状記憶スプリングを用いた。
このため、電気駆動の温度センサやアクチュエータやコントローラを用いた手段と比較して、安価にコンパクトに形成することが可能となった。

さらに、実施例３では、ノズル内側部材３５２の先端部に、助走孔３５１ｃの内周に接する凸部５２ｇを設けているため、ノズル内側部材３５２が軸方向に移動しても、ノズル内側部材３５２の軸心位置をノズル外側部材３５１の軸心位置に一致させ、ノズル孔５２ｈの面積を一定に保つことができ、安定した吸引作用を得ることができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１〜３について詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例１〜３に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例１〜３では、ジェットポンプを車両用空調装置に適用した例を示したが、空調装置であれば、車両用以外のものにも適用することができる。

また、ノズル部として、スプライン状に凸部５２ｇとノズル孔５２ｈとを交互に形成して形成したノズル部５９を示したが、ノズル部はこれに限定されることなく、ノズル部材の先端外周の全周に形成してもよい。また、凸部５２ｇとノズル孔５２ｈとの周方向の寸法は、実施例で示した寸法に限定されない。また、ノズル内側部材５２の先端部の径方向への移動を規制する手段として、軸方向に沿って延びる凸部５２ｇを示したが、その形状はこれに限定されず、単に突起などの手段を用いてもよい。

また、実施例３では、第１スプリング３０１と第２スプリング３０２とを用いた移動手段３００を示したが、ノズル部材を軸方向に移動させる手段としては、このようなスプリングを用いる手段に限定されず、温度センサや圧力センサの検出値に基づいてコントローラからの出力でアクチュエータを駆動させて第１蒸発器の出口側の冷媒温度が高温であるとき、および第１蒸発器の出口側と膨張弁の出口側との圧力差が小さいときに、助走距離Ｌ１が３Ｄに近付く長さとなるように駆動させるようにしてもよい。

また、実施例では、ポンプ本体は、ノズル外側部材とノズル内側部材との２部材で形成した例を示したが、１部材で形成してもよい。すなわち、ポンプ本体に対して、軸方向両端あるいは一端から、吐出口、ディフューザ、吸引孔を穿設し、さらに、ディフューザの中間にノズル部を開口し、このノズル部と高圧冷媒通路とを接続させる加工を行なって本発明のジェットポンプを製造することは可能である。

１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 膨張弁
４ キャピラリ
６ ファン
１０ 第１蒸発器
１１ 第１分岐路
１２ 第２分岐路
２０ 第２蒸発器
５１ ノズル外側部材
５１ａ 吐出口
５１ｂ 第１ディフューザ部
５１ｃ 助走孔
５２ ノズル内側部材
５２ｃ 第２ディフューザ部
５２ｅ 吸引孔
５３ 外周冷媒通路（高圧冷媒通路）
５５ ディフューザ
５６ 助走部
５７ 吸引口
５９ ノズル部
３５１ ノズル外側部材
３５１ｃ助走孔
３５２ ノズル内側部材
３５２ｅ吸引孔
３５６ 助走部
ＡＣ 車両用空調装置
ＺＰ （第１実施例の）ジェットポンプ
ＺＰ２ （第２実施例の）ジェットポンプ
ＺＰ３ （第３実施例の）ジェットポンプ

Claims (13)

1. 相対的に高圧の冷媒と相対的に低圧の冷媒とが混合された冷媒を吐出する吐出口と、
   該吐出口よりも上流に、該吐出口と同軸に配置され、該吐出口から離れるに従って除々に内径が縮小されたディフューザと、
   該ディフューザの最小径部分から該最小径部分よりも上流に連続し且つ前記吐出口と同軸に配置されて前記低圧の冷媒が導かれる吸引孔と、
   前記高圧の冷媒を前記ディフューザに導く高圧冷媒通路と、
   該高圧冷媒通路から前記ディフューザ内に前記最小径部分よりも下流で前記高圧の冷媒を噴出するノズル部と、
   を備えることを特徴とするジェットポンプ。
2. 管状のノズル外側部材と、該ノズル外側部材の径方向内側に配置された管状のノズル内側部材とを備え、
   前記吐出口は、前記ノズル外側部材の一端部に形成されており、
   前記吸引孔は、前記ノズル内側部材に形成されており、
   前記高圧冷媒通路及び前記ノズル部は、ぞれぞれ、前記ノズル外側部材と前記ノズル内側部材との間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のジェットポンプ。
3. 前記ノズル内側部材は、前記ノズル外側部材との間で前記ノズル部を形成するノズル管部を有することを特徴とする請求項２に記載のジェットポンプ。
4. 前記ノズル部は、前記ノズル内側部材の周方向に沿って配置された複数のノズル孔を有することを特徴とする請求項３に記載のジェットポンプ。
5. 前記複数のノズル孔は、前記ノズル管部の外周面に、前記ノズル外側部材の内周に当接して前記ノズル管部の長手方向に延びる凸部と周方向に交互に配置されていると共に、前記ディフューザの軸方向に延びることを特徴とする請求項４に記載のジェットポンプ。
6. 前記ディフューザは、前記ノズル外側部材の前記一端部の内面に形成された第１ディフューザ部と、前記ノズル内側部材の前記吐出口側の先端内周部に、先端の開口から前記吸引孔に向けて除々に内径が縮小された第２ディフューザ部とを有することを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載のジェットポンプ。
7. 前記ノズル部は、前記第１ディフューザ部と前記第２ディフューザ部との間から前記ディフューザ内に前記高圧の冷媒を噴出することを特徴とする請求項６に記載のジェットポンプ。
8. 前記ノズル内側部材は、前記ノズル外側部材との間で前記ノズル部を形成するノズル管部を有し、前記第２ディフューザ部は、前記ノズル管部の内周面に形成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のジェットポンプ。
9. 前記ノズル内側部材は、前記ノズル外側部材との間で前記ノズル部を形成するノズル管部を有し、前記ノズル外側部材には、前記第１ディフューザ部の最小径部分に連続して形成された管挿入孔が形成されており、前記ノズル管部は、前記管挿入孔内に挿入され、前記管挿入孔の内周との間に前記ノズル部を形成することを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項に記載のジェットポンプ。
10. 前記ディフューザの軸に対する前記第２ディフューザ部の内面の角度は、前記ディフューザの軸に対する前記第１ディフューザ部の内面の角度と同一であることを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１項に記載のジェットポンプ。
11. 前記ディフューザは、前記ノズル部の前記吐出口側の位置に、軸方向に内径が一定となった助走部を有することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載のジェットポンプ。
12. 前記助走部の前記軸方向の寸法Ｌ１は、前記吸引孔の直径をＤとしたときに、Ｌ１≦３Ｄの関係を満たすことを特徴とする請求項１１に記載のジェットポンプ。
13. 請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載のジェットポンプが、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器を順に備えた冷凍サイクルにおいて前記膨張弁の下流に配置された空調装置であって、
    前記蒸発器として第１蒸発器と第２蒸発器とを備え、
    前記膨張弁を通過した冷媒が、第１分岐路と第２分岐路とに分岐され、
    前記第１分岐路は、キャピラリを経て前記第１蒸発器の入口側に接続され、
    前記第１蒸発器の出口側は、前記ジェットポンプの前記吸引孔に接続され、
    前記第２分岐路は、前記ジェットポンプの前記高圧冷媒通路に接続され、
    前記吐出口は、前記第２蒸発器の入口側に接続され、
    前記第２蒸発器の出口側は、前記圧縮機の入口側に接続され、
    前記膨張弁を通過した冷媒が、前記ノズル部から前記ディフューザ内に噴出されて形成された駆動流により、前記第１蒸発器を通過した冷媒が前記吸引孔から前記ディフューザ内に吸引されることを特徴とする空調装置。