JP2012202653A - 減圧装置および冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成で下流側へ流出させる冷媒流量の変動を抑制可能な冷凍サイクル用の減圧装置を提供する。
【解決手段】本体部１４０の内部に冷媒流入口１４１から流入した冷媒を旋回させる旋回空間ＳＳを形成し、冷媒の旋回中心線ＣＬの延長線上に絞りとして機能する冷媒流出口１４２を配置する。さらに、冷媒流入口の通路断面積をＡｉｎを、冷媒流出口１４２の通路断面積をＡｏｕｔの１２倍より小さい値として、旋回空間ＳＳ内で旋回する冷媒の旋回流速を、旋回中心線ＣＬ近傍の冷媒が減圧沸騰するまで増速させる。これにより、冷媒流出口１４２へ確実に気液混相冷媒を流入させることができ、サイクル構成の複雑化を招くことなく下流側へ流出する冷媒流量の変動を抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用される減圧装置およびこれを備える冷凍サイクルに関する。

従来、少なくとも冷媒を圧縮して吐出する圧縮機、圧縮機から吐出された冷媒を外気と熱交換させて放熱させる放熱器、放熱器から流出した冷媒を減圧させる減圧装置および減圧装置にて減圧された冷媒を空調対象空間へ送風される送風空気と熱交換させて蒸発させる蒸発器を構成要素として備える蒸気圧縮式の冷凍サイクルが知られている。

この種の冷凍サイクルでは、減圧装置の入口側冷媒圧力と出口側冷媒圧力との圧力差が一定である場合には、減圧装置へ流入する冷媒の状態にかかわらず、減圧装置から流出する冷媒流量が一定であることが望ましい。その理由は、減圧装置から流出する冷媒流量が変化してしまうと、サイクルを循環する冷媒の循環流量が変化して蒸発器における送風空気の冷却能力が変化してしまうからである。

ところが、例えば、放熱器にて冷媒と熱交換する外気の温度が変化すると、減圧装置へ流入する冷媒の状態が気液二相状態から液相状態へ、あるいは、液相状態から気液二相状態へと、飽和ガス線を跨ぐように変化してしまうことがある。このような飽和ガス線を跨ぐような冷媒の状態の変化は、大きな冷媒の密度変化を伴うため、減圧装置から流出する冷媒流量を大きく変化させてしまう原因となる。

これに対して、減圧装置から流出する冷媒流量を安定化させる手段として、冷媒を過冷却液相状態となるまで冷却して減圧装置側へ流出させる放熱器（いわゆるサブクール型コンデンサ）等が知られている。さらに、この種のサブクール型コンデンサでは、冷媒を過冷却液相状態となるまで冷却することで、蒸発器入口側冷媒のエンタルピを低下させて、蒸発器にて発揮される冷凍能力の拡大を図ることもできる。

また、特許文献１、２には、減圧装置としてのエジェクタのノズル部へ流入する冷媒の状態を気液二相状態とするために、エジェクタのノズル部へ液相冷媒および気相冷媒を流入させる構成が開示されている。さらに、特許文献１には、エジェクタのノズル部へ気液二相状態の冷媒を流入させることで、ノズル部における冷媒の沸騰を促進することができ、ノズル効率の向上が図れることも開示されている。

なお、ノズル効率とは、ノズル部において冷媒の圧力エネルギを運動エネルギに変換する際のエネルギ変換効率と定義される。

特許第４３０６７３９号公報 特開２０１０−２１０１１１号公報

ところが、放熱器として上述のサブクール型コンデンサを用いたとしても、例えば、外気温が比較的高くなっている場合等に、冷媒を過冷却液相状態となるまで冷却することができず、減圧装置へ流入する冷媒の状態が気液二相状態となってしまうことがある。従って、減圧装置から流出する冷媒流量を確実に安定化させることが難しい。

これに対して、特許文献１、２のように、ノズル部へ液相冷媒および気相冷媒の双方を流入させる冷凍サイクルでは、外気温によらず、減圧装置へ流入する冷媒の状態を確実に気液二相状態とすることができるので、減圧装置から流出する冷媒流量を確実に安定化させることが期待される。

しかしながら、特許文献１、２の冷凍サイクルでは、ノズル部へ液相冷媒および気相冷媒を流入させるために、それぞれ専用の冷媒通路を設ける必要があるため、冷凍サイクル全体としてサイクル構成が複雑化してしまう点が問題となる。

本発明は、上記点に鑑み、簡素な構成で下流側へ流出させる冷媒流量の変動を抑制可能な減圧装置を提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、簡素な構成で下流側へ流出させる冷媒流量の変動を抑制可能な減圧装置を備える冷凍サイクルを提供することを第２の目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１０、１１）に適用されて、冷媒を流入させる冷媒流入口（１４１、２４１）から流出した冷媒を減圧させて冷媒流出口（１４２、２４２）から流出させる減圧装置であって、
冷媒流入口（１４１、２４１）から流入した冷媒を旋回させる旋回空間（ＳＳ）を形成する本体部（１４０、２４０）を備え、冷媒流出口（１４２、２４２）は、冷媒通路面積を縮小させて冷媒を減圧させる絞りとしての機能を有し、旋回空間（ＳＳ）内で旋回する冷媒の旋回中心を結んだ線を旋回中心線（ＣＬ）としたときに、旋回空間（ＳＳ）内で旋回する冷媒は、旋回中心線（ＣＬ）の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在する旋回流速で旋回しており、冷媒流出口（１４２、２４２）は、旋回中心線（ＣＬ）の延長線上に配置されていることを特徴とする。

これによれば、冷媒流入口（１４１、２４１）から旋回空間（ＳＳ）内へ流入した冷媒を、旋回中心線（ＣＬ）の外周側よりも内周側に気相冷媒が多くなる旋回流速で旋回させ、さらに、冷媒流出口（１４２、２４２）が、旋回中心線（ＣＬ）の延長線上に配置されているので、気相割合の多い気液混相状態の冷媒を、冷媒流出口（１４２、２４２）から減圧させながら流出させることができる。

つまり、冷媒流入口（１４１、２４１）から旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒が気液二相状態であれば、遠心力の作用によって、密度の高い液相冷媒が旋回中心の外周側に偏在するので、旋回中心線（ＣＬ）の外周側よりも内周側に気相冷媒が多くなる。従って、旋回中心線（ＣＬ）の延長線上に配置された冷媒流出口（１４２、２４２）から気液二相状態の冷媒を、減圧させながら流出させることができる。

さらに、冷媒流入口（１４１、２４１）から旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒が液相冷媒であっても、遠心力の作用によって、旋回中心線（ＣＬ）近傍の冷媒圧力を、冷媒が減圧沸騰する（キャビテーションを生じる）圧力まで低下させることで、旋回中心線（ＣＬ）の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在する状態とすることができる。

従って、冷媒流入口（１４１、２４１）から旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒が気液二相状態である場合と同様に、冷媒流出口（１４２、２４２）から気液混相状態の冷媒を、減圧させながら流出させることができる。なお、この気液混相状態の冷媒は、気液二相状態の冷媒のみを意味するものではなく、過冷却液相状態に冷媒に気泡が混じった状態の冷媒も含む意味である。

すなわち、冷媒流入口（１４１、２４１）から流入する冷媒の状態によらず、冷媒流出口（１４２、２４２）から気液混相状態の冷媒を流出させることができる。その結果、サイクル構成の複雑化を招くことなく、簡素な構成で、下流側へ流出させる冷媒流量の変動を抑制可能な減圧装置を提供することができる。

なお、本請求項に記載された旋回中心線（ＣＬ）は、必ずしも直線状に形成されるものに限定されることなく、旋回空間（ＳＳ）の形状や旋回空間（ＳＳ）内を旋回する冷媒の旋回流速によって曲線状に形成されるものも含まれる。

また、旋回中心は冷媒の圧力が最も低くなる箇所であるから、旋回中心線（ＣＬ）は、旋回空間（ＳＳ）内のうち、冷媒流出口（１４２、２４２）の開口方向に垂直な断面のうち最も圧力が低くなる箇所を結んだ線と表現することもできる。

また、本請求項に記載された旋回流速は、旋回中心線（ＣＬ）垂直断面の所定箇所における冷媒の旋回方向成分の流速を意味する。例えば、旋回空間（ＳＳ）の最外周側における冷媒の旋回方向の流速を採用できる。従って、旋回流速は、旋回空間（ＳＳ）の断面形状あるいは断面積の相違等によって変化することになる。

さらに、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の減圧装置において、旋回空間（ＳＳ）は、冷媒流出口（１４２、２４２）の開口方向に向かって断面積が徐々に縮小するテーパ状の空間を含んで形成されていてもよい。

さらに、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の減圧装置において、冷媒流出口（２４２）には、その下流側の冷媒通路の冷媒通路面積を徐々に広げる末広テーパ部（２４４）が接続されており、さらに、末広テーパ部（２４４）から噴射される噴射冷媒によって冷媒を吸引する冷媒吸引口（２４５ａ）、および、噴射冷媒と冷媒吸引口（２４５ａ）から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させるディフューザ部（２４５ｂ）が形成されたボデー部（２４５）を備えることを特徴とする。

これによれば、テーパ状空間、冷媒流出口（２４２）および末広テーパ部（２４４）によって形成される冷媒通路の通路断面積の変化によって、いわゆるラバールノズルを構成できるとともに、ボデー部（２４５）を備えているので、減圧装置全体として、特許文献１、２に記載されているようなエジェクタとしての機能を発揮させることができる。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項１または２に記載の減圧装置において、冷媒流出口（１４２）には、キャピラリチューブが接続されていてもよい。

さらに、請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の減圧装置において、冷媒流入口（１４１、２４１）の通路断面積をＡｉｎとして、冷媒流出口（１４２、２４２）の通路断面積をＡｏｕｔとしたときに、
１＜Ａｉｎ／Ａｏｕｔ＜１２
となっていてもよい。

これにより、旋回中心線（ＣＬ）近傍の冷媒圧力を、冷媒が減圧沸騰する圧力まで低下させることができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の減圧装置において、旋回流速を調整する旋回流速調整手段（１４３、１４６、１４７）を備えることを特徴とする。

これによれば、旋回流速を調整して、冷媒流出口（１４２、２４１）から流出する気液混相状態の冷媒の気相割合（乾き度あるいは気泡の量）を調整することができる。従って、減圧装置から下流側へ流出させる冷媒流量の変動を効果的に抑制することができる。

具体的には、請求項７に記載の発明のように、請求項６に記載の減圧装置において、旋回流速調整手段は、冷媒流入口（１４１）から前記旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流量を調整する流入側流量調整弁（１４３）にて構成されていてもよい。

また、請求項８に記載の発明のように、請求項６に記載の減圧装置において、本体部（１４０）には、旋回空間（ＳＳ）内へ冷媒を流入させる補助冷媒流入口（１４４）が設けられており、冷媒流入口（１４１）から旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流入方向と補助冷媒流入口（１４４）から旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流入方向は、異なる方向に向いており、旋回流速調整手段は、冷媒流入口（１４１）から旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流量を調整する流入側流量調整弁（１４３）および補助冷媒流入口（１４４）から旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流量を調整する補助流入側流量調整弁（１４６）のうち少なくとも一方で構成されていてもよい。

また、請求項９に記載の発明のように、請求項６ないし８のいずれか１つに記載の減圧装置において、旋回流速調整手段は、冷媒流出口（１４２、２４２）から流出する冷媒流量を調整する流出側流量調整弁（１４７）で構成されていてもよい。

請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の減圧装置（１４、２４）を備える冷凍サイクルを特徴とする。これによれば、簡素な構成で下流側へ流出させる冷媒流量の変動を抑制可能な減圧装置（１４、２４）を備える冷凍サイクルを提供することができる。

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一例である。

第１実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。 （ａ）は、第１実施形態の減圧装置の軸方向断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 Ａｉｎ／ＡｏｕｔおよびＡｓｓ／Ａｏｕｔの適切な範囲を示すグラフである。 冷媒流入口へ流入する冷媒の状態の変化に対する、冷媒流出口から流出する冷媒流量の変化を示すグラフである。 第２実施形態の減圧装置の側面図である。 第３実施形態の減圧装置の側面図である。 第４実施形態の減圧装置の側面図である。 第５実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。 第６実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。 第７実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。 第８実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。 第９実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。 第９実施形態の減圧装置の軸方向断面図である。 第１０実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。 第１１実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。 第１２実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。 第１３実施形態の冷凍サイクルの全体構成図である。

（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、本実施形態の減圧装置１４を備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル１０の全体構成図である。この冷凍サイクル１０は、車両用空調装置に適用されており、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。

まず、冷凍サイクル１０において、圧縮機１２は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。具体的には、本実施形態の圧縮機１２は、共通するハウジング内に固定容量型の圧縮機構１２ａおよび圧縮機構１２ａを駆動する電動モータ１２ｂを収容して構成された電動圧縮機である。

この圧縮機構１２ａとしては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。また、電動モータ１２ｂは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。

圧縮機１２の吐出口には、放熱器１３の凝縮部１３ａの冷媒入口側が接続されている。放熱器１３は、圧縮機１２から吐出された高圧冷媒と冷却ファン１３ａにより送風される車室外空気（外気）を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用の熱交換器である。

より具体的には、この放熱器１３は、圧縮機１２から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン１３ａから送風される外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部１３ａ、凝縮部１３ａから流出した冷媒の気液を分離して液相冷媒を蓄えるレシーバ部１３ｂ、および、レシーバ部１３ｂから流出した液相冷媒と冷却ファン１３ａから送風される外気とを熱交換させ、液相冷媒を過冷却する過冷却部１３ｃを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器である。

なお、本実施形態の冷凍サイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、亜臨界冷凍サイクルを構成する冷媒であれば、ＨＦＯ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。

また、この冷媒には圧縮機１２を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。冷却ファン１３ａは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。

放熱器１３の過冷却部１３ｃの冷媒出口側には、減圧装置１４の冷媒流入口１４１が接続されている。減圧装置１４は、放熱器１３から流出した過冷却状態の高圧液相冷媒を減圧させて、その下流側に流出させる減圧手段である。

減圧装置１４の具体的構成については、図２を用いて説明する。なお、図２（ａ）は、減圧装置１４の軸方向断面図であり、図２（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。さらに、図２における上下の各矢印は、冷凍サイクル１０を車両用空調装置に適用した状態における上下の各方向を示している。

まず、減圧装置１４は、その内部に冷媒流入口１４１から流入した冷媒を旋回させる旋回空間ＳＳを形成する本体部１４０を備えている。本体部１４０は、その外観形状が鉛直下方側に向かって先細る略円錐形状に形成された金属製の中空容器によって構成されている。さらに、本体部１４０の内部に形成される旋回空間ＳＳも、本体部１４０の外観形状に沿った円錐状（テーパ状）の空間を含んで形成されている。

冷媒流入口１４１は、本体部１４０の円錐状側面のうち円錐状空間の軸方向垂直断面積の大きい側（本実施形態では、上方側）に設けられ、さらに、上方側から見たときに、図２（ｂ）に示すように、旋回空間ＳＳへ流入する冷媒の流入方向および略円形状となる旋回空間ＳＳの軸方向垂直断面の接線方向が一致するように設けられている。

これにより、冷媒流入口１４１から流入した冷媒は、図２の太線矢印に示すように、本体部１４０の内壁面に沿って流れ、旋回空間ＳＳ内を旋回する。なお、冷媒流入口１４１は、旋回空間ＳＳへ流入する冷媒の流入方向が旋回空間ＳＳの軸方向垂直断面の接線方向と完全に一致するように設けられている必要はなく、少なくとも旋回空間ＳＳの軸方向垂直断面の接線方向の成分を含んでいれば、旋回空間ＳＳの軸方向の成分を含んでいてもよい。

冷媒流出口１４２は、本体部１４０の円錐形状の頂部となる軸方向一端側（本実施形態では、下方側）に設けられ、さらに、旋回空間ＳＳから流出する冷媒の流出方向が旋回空間ＳＳの軸方向と略同軸上に配置されている。従って、本実施形態の旋回空間ＳＳは、冷媒流出口１４２の開口方向に向かって旋回空間ＳＳの軸方向垂直断面積が徐々に縮小するテーパ状の空間を含んで形成されていることになる。

さらに、本実施形態の旋回空間ＳＳは、図２から明らかなように、円柱状の空間と円錐状の空間とを同軸上に結合した形状の空間となっている。そこで、旋回空間ＳＳ内にて旋回する冷媒の旋回中心を結んだ線を旋回中心線ＣＬと定義すると、この旋回中心線ＣＬは冷媒流れの乱れ等によって定常的に直線とはならないものの、旋回空間ＳＳの軸方向にほぼ一致する。従って、本実施形態の冷媒流出口１４２は、旋回中心線ＣＬの一端側の延長線上に配置されていることになる。

また、旋回空間ＳＳはテーパ状の空間を含んで形成されているので、テーパ状空間のうち軸方向に垂直な断面積が小さくなる側（旋回中心線ＣＬの一端側）で旋回する冷媒の旋回流速、および、テーパ状空間のうち軸方向に垂直な断面積が大きくなる側（旋回中心線ＣＬの他端側）で旋回する冷媒の旋回流速は異なる値となる。なお、本実施形態では、旋回流速として、旋回中心線ＣＬ垂直断面のうち旋回空間ＳＳの最外周近傍における冷媒の旋回方向の流速を採用している。

ところで、旋回空間ＳＳ内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、冷媒流入口１４１から気液二相冷媒が流入する場合には、密度の高い液相冷媒が旋回中心の外周側に偏在する。従って、冷媒流入口１４１から気液二相冷媒が流入する場合は、旋回中心線ＣＬの外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在する。

さらに、上記の遠心力の作用によって、旋回中心線ＣＬ近傍の冷媒圧力は旋回中心線ＣＬの外周側よりも低くなる。この旋回中心線ＣＬ近傍の冷媒圧力は、遠心力が強くなるに伴って低下することから、旋回空間ＳＳ内で旋回する冷媒の旋回流速が速くなるに伴って、旋回中心線ＣＬ近傍の冷媒圧力が低下する。

従って、旋回流速を充分に増速させて、旋回中心線ＣＬ近傍の冷媒圧力を、冷媒が減圧沸騰するまで低下させることで、冷媒流入口１４１から液相冷媒が流入する場合であっても、旋回中心線ＣＬの外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在する状態とすることができる。

そこで、本実施形態では、冷媒流入口１４１の通路断面積をＡｉｎとし、冷媒流出口１４２の通路断面積をＡｏｕｔとし、さらに、旋回空間ＳＳの軸方向に垂直な最大断面積（すなわち、図２（ａ）の旋回空間ＳＳの断面積）をＡｓｓとしたときに、下記数式Ｆ１、Ｆ２を満たすように、Ａｉｎ、ＡｏｕｔおよびＡｓｓを決定している。

１＜Ａｉｎ／Ａｏｕｔ＜１２…（Ｆ１）
１＜Ａｓｓ／Ａｏｕｔ…（Ｆ２）
より具体的には、本実施形態では、Ａｉｎ／Ａｏｕｔを２程度とし、Ａｓｓ／Ａｏｕｔを１０程度としている。

ここで、数式Ｆ１のＡｉｎ／Ａｏｕｔは、第１冷媒流出口１４２の通路断面積に対する冷媒流入口１４１の通路断面積の比であるから、Ａｉｎ／Ａｏｕｔが小さくなるに伴って、冷媒流入口１４１から旋回空間ＳＳ内へ流入する冷媒の流速が速くなり、旋回空間ＳＳ内で旋回する冷媒流速を増速させることができる。

一方、Ａｉｎ／Ａｏｕｔが小さくなり過ぎると、冷媒流入口１４１自体が絞りとして機能してしまい、旋回空間ＳＳ内へ流入する冷媒が有するエネルギに損失が生じてしまう。このため、Ａｉｎ／Ａｏｕｔには、旋回空間ＳＳ内の旋回中心線ＣＬ近傍の冷媒圧力を充分に低下させるために適切な範囲が存在する。

また、上記数式Ｆ２のＡｓｓ／Ａｏｕｔは、冷媒流出口１４２の通路断面積に対する旋回空間ＳＳの最大断面積の比であるが、冷媒流入口１４１が旋回空間ＳＳの最外周側に配置され、冷媒流出口１４２が旋回中心線ＣＬの延長上に配置されていることから、旋回中心と旋回流の最外周側との距離を示す指標として用いることができる。さらに、旋回空間ＳＳ内で旋回する冷媒の旋回流を充分に成長させるためには、旋回中心と旋回流の最外周との距離を充分に確保することが望ましい。

これらの知見に基づいて、本発明者らが確認試験を行ったところ、冷媒流入口１４１から流入する冷媒の状態によらず、図３に示すように、数式Ｆ１、Ｆ２を満たすようにＡｉｎ、ＡｏｕｔおよびＡｓｓを決定することで、冷媒流入口１４１から過冷却液相冷媒が流入する場合であっても、旋回中心線ＣＬ近傍の冷媒圧力を、冷媒が減圧沸騰するまで（すなわち、キャビテーションを生じるまで）低下させる旋回流速を実現できることが確認されている。

また、冷媒流出口１４２冷媒通路断面積は、図２から明らかなように、旋回空間ＳＳ内から流出する冷媒が流通する冷媒通路の中で最も縮小している。従って、冷媒流出口１４２は、冷媒通路面積を縮小させて冷媒を減圧させる固定絞りとしての機能を果たす。

ここで、冷媒流出口１４２は、本体部１４０の円錐形状の頂部に形成されていることから、本体部１４０の円錐状内壁面および冷媒流出口１４２はノズルとして機能する冷媒通路を形成している。さらに、本実施形態では、この冷媒通路の形状によって、冷媒流出口１４２から流出する冷媒の流速を、音速に近づけるように増速させている。

減圧装置１４の冷媒流出口１４２には、蒸発器１５の冷媒入口側が接続されている。蒸発器１５は、冷媒流出口１４２を通過する際に減圧された低圧冷媒と送風ファン１５ａから車室内へ送風される送風空気とを熱交換させることによって、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。

送風ファン１５ａは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。蒸発器１５の出口側には、圧縮機１２の吸入側が接続されている。

次に、図示しない制御装置は、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る。この制御装置は、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、上述の各種電気式のアクチュエータ１２ｂ、１３ａ、１５ａ等の作動を制御する。

また、制御装置には、外気温を検出する外気センサ、車室内温度を検出する内気温度センサ等のセンサ群（図示せず）の検出値や、車両用空調装置を作動させる作動スイッチ等が設けられた操作パネル（図示せず）の各種操作信号が入力される。

なお、本実施形態の制御装置は、その出力側に接続された各種の制御対象機器の作動を制御する制御手段が一体に構成されたものであるが、制御装置のうち、各制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が各制御対象機器の制御手段を構成している。例えば、本実施形態では、圧縮機１２の電動モータ１２ｂの作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が吐出能力制御手段を構成している。

次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。まず、操作パネルの作動スイッチが投入されると、制御装置が圧縮機１２の電動モータ１２ｂ、冷却ファン１３ａ、送風ファン１５ａ等を作動させる。これにより、圧縮機１２が冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。

圧縮機１２から吐出された高温高圧状態の気相冷媒は、放熱器１３の凝縮部１３ａへ流入し、冷却ファン１３ａから送風された送風空気（外気）と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部１３ａにて放熱した冷媒は、レシーバ部１３ｂにて気液分離される。レシーバ部１３ｂにて気液分離された液相冷媒は、過冷却部１３ｃにて冷却ファン１３ａから送風された送風空気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる。

放熱器１３の過冷却部１３ｃから流出した過冷却液相冷媒は、減圧装置１４の冷媒流入口１４１から旋回空間ＳＳ内へ流入する。旋回空間ＳＳ内では、冷媒が旋回することによって、旋回中心線ＣＬ近傍の冷媒圧力が低下する。これにより、旋回中心線ＣＬ近傍の冷媒が減圧沸騰して、気液混相状態の冷媒が、旋回中心線ＣＬの延長線上に配置された冷媒流出口１４２から流出する。

この際、冷媒流出口１４２は、絞りとして機能するので、冷媒流出口１４２から流出する冷媒は、冷媒流出口１４２を通過する際に低圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される。冷媒流出口１４２にて減圧された冷媒は、蒸発器１５へ流入して、送風ファン１５ａによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される送風空気が冷却される。蒸発器１５から流出した冷媒は、圧縮機１２に吸入されて、再び圧縮される。

本実施形態の冷凍サイクル１０は、上述の如く作動するので、蒸発器１５にて冷媒に吸熱作用を発揮させて車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。さらに、本実施形態の冷凍サイクル１０は、減圧装置１４を採用しているので、放熱器１３から流出する冷媒の状態が変化したとしても、減圧装置１４から流出する冷媒流量を安定化させることができ、冷凍サイクル１０に安定した冷却能力を発揮させることができる。

つまり、本実施形態の冷凍サイクルでは、放熱器１３としてサブクール型の凝縮器を採用しているので、通常想定される運転条件では、減圧装置１４に過冷却液相冷媒を供給することができる。ところが、サブクール型の凝縮器を採用していても、例えば、外気温の急上昇等が生じると、放熱器１３から流出して減圧装置１４へ流入する冷媒の状態が気液二相状態になってしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態の減圧装置１４によれば、冷媒流入口１４１から流入する冷媒の状態が過冷却液相状態であっても気液二相状態であっても、冷媒流出口１４２から気液混相状態の冷媒を、減圧させながら流出させることができる。その結果、図４に示すように、下流側へ流出させる冷媒流量の変動を抑制することができる。

なお、図４は、減圧装置１４の冷媒流入口１４１から流入する冷媒の圧力と冷媒流出口１４２から流出した冷媒の圧力との圧力差を一定とした状態で、冷媒流入口１４１へ流入する冷媒の状態の変化に対する、冷媒流出口１４２から流出する冷媒流量の変化を示すグラフである。

図４から明らかなように、旋回空間ＳＳ内で冷媒を旋回させることによって、旋回中心線ＣＬの外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在する状態とすることで、旋回空間ＳＳ内で冷媒を旋回させない場合に対して、冷媒流量の変化を大幅に抑制できる。

また、本体部１４０の円錐状内壁面および冷媒流出口１４２がノズルとして機能する冷媒通路を形成し、冷媒流出口１４２から流出する冷媒の流速を音速に近い高速度に増速させているので、冷媒流出口１４２の下流側の冷媒流れに乱れが生じたとしても、この下流側の冷媒流れの乱れが第１冷媒流出口１４２を介して旋回空間ＳＳ内へ伝達されてしまうことが抑制できる。

従って、旋回空間ＳＳから冷媒流出口１４２を介して流出する冷媒流量をより一層安定化させることができるとともに、旋回空間ＳＳ内にて旋回中心線ＣＬの外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在する旋回流速で冷媒を旋回させることによって得られる効果を確実に得ることができる。

つまり、本実施形態の減圧装置１４によれば、冷媒流入口１４１から流入する冷媒の状態によらず、サイクル構成の複雑化を招くことなく、簡素な構成で、減圧装置１４から流出する冷媒流量の変動を抑制できる。その結果、減圧装置１４を採用することで、冷凍サイクル１０に安定した冷却能力を発揮させることができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、減圧装置１４の構成を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態の減圧装置１４では、図５に示すように、旋回空間ＳＳ内で旋回する冷媒の旋回流速を調整する旋回流速調整手段としての流入側流量調整弁１４３を追加している。なお、図５は、本実施形態の減圧装置１４の一部断面を示す側面図である。また、図５では、第１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。このことは、以下の図面でも同様である。

この流入側流量調整弁１４３は、冷媒流入口１４１の冷媒通路面積を変化させ、冷媒流入口１４１から旋回空間ＳＳ内へ流入する冷媒の流速を変化させることによって、旋回空間ＳＳ内の冷媒の旋回流速を変化させるものである。

具体的には、流入側流量調整弁１４３は、冷媒流入口１４１の開度を調整する弁体１４３ａと、この弁体１４３ａを変位させる電動アクチュエータ１４３ｂとを有して構成されている。さらに、電動アクチュエータ１４３ｂは、制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

さらに、本実施形態では、制御装置が、放熱器１３から流出した冷媒の温度および圧力等を検出し、これらの検出値から冷媒の過冷却度を算出する。そして、制御装置が、算出された過冷却度に基づいて、予め制御装置の記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、冷媒流出口１４２から流出する冷媒の気相割合（乾き度）が予め定めた目標乾き度に近づくように、電動アクチュエータ１４３ｂの作動を制御する。

その他の構成および作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の冷凍サイクル１０を作動させると、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

ここで、制御装置が、電動アクチュエータ１４３ｂの作動を制御して、弁体１４３ａが冷媒流入口１４１の冷媒通路面積を変化させると、冷媒流出口１４２から流出する冷媒流量も変化してしまう。しかし、冷媒流出口１４２から流出する冷媒の気相割合を調整するための冷媒流量の変化は、冷媒流入口１４１から流入する冷媒の状態変化による冷媒流量の変化に対して極めて小さい。

従って、本実施形態の減圧装置１４においても、冷媒流入口１４１から流入する冷媒の状態によらず、サイクル構成の複雑化を招くことなく、簡素な構成で、減圧装置１４から流出する冷媒流量の変動を抑制できる。その結果、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル１０に安定した冷却能力を発揮させることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、図６に示すように、第２実施形態に対して、本体部１４０に、旋回空間ＳＳ内へ冷媒を流入させる補助冷媒流入口１４４を設けた例を説明する。なお、図６は、本実施形態の減圧装置１４の一部断面を示す側面図であり、第２実施形態の図５に対応する図面である。

補助冷媒流入口１４４は、本体部１４０の円錐形状の底面となる軸方向他端側（本実施形態では、上方側）に、旋回空間ＳＳへ流入する冷媒の流入方向が旋回空間ＳＳの軸方向と略同軸上に配置されている。

従って、本実施形態では、冷媒流入口１４１から旋回空間ＳＳへ流入する冷媒の流入方向と補助冷媒流入口１４４から旋回空間ＳＳ内へ流入する冷媒の流入方向は、異なる方向となり、冷媒流出口１４２の中心部および補助冷媒流入口１４４の中心部を結ぶ方向は、旋回空間ＳＳの軸方向に平行となる。

また、補助冷媒流入口１４４には、バイパス通路１４５を介して放熱器１３の過冷却部１３ｃ流出冷媒が流入する。バイパス通路１４５は、放熱器１３の過冷却部１３ｃ流出冷媒を、流入側流量調整弁１４３を迂回させて流す冷媒通路である。その他の構成および作動は、第２実施形態と同様である。

従って、本実施形態の冷凍サイクル１０を作動させると、第２実施形態と同様の効果を得ることができるだけでなく、バイパス通路１４５および補助冷媒流入口１４４を介して、旋回空間ＳＳ内へ冷媒を流入させることができるので、第２実施形態に対して、減圧装置１４から下流側へ流出させる冷媒流量の変動を、効果的に抑制することができる。延いては、冷凍サイクル１０に、より一層安定した冷却能力を発揮させることができる。

（第４実施形態）
本実施形態では、図７に示すように、第２実施形態に対して、流入側流量調整弁１４３を廃止して、旋回流速調整手段としての補助流入側流量調整弁１４６を設けた例である。なお、図７は、本実施形態の減圧装置１４の一部断面を示す側面図であり、第２実施形態の図５に対応する図面である。

補助流入側流量調整弁１４６の基本的構成は、第２実施形態の流入側流量調整弁１４３と同様である。従って、補助流入側流量調整弁１４６も、補助冷媒流入口１４４の開度を調整する弁体１４６ａと、この弁体１４６ａを変位させる電動アクチュエータ１４６ｂとを有して構成されている。

さらに、本実施形態では、制御装置が、放熱器１３から流出した冷媒の温度および圧力等を検出し、これらの検出値から冷媒の過冷却度を算出する。そして、制御装置が、算出された過冷却度に基づいて、予め制御装置の記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、冷媒流出口１４２から流出する冷媒の気相割合（乾き度）が予め定めた目標乾き度に近づくように、電動アクチュエータ１４６ｂの作動を制御する。

その他の構成および作動は、第２実施形態と同様である。従って、本実施形態の冷凍サイクル１０を作動させると、第３実施形態と同様に、減圧装置１４から下流側へ流出させる冷媒流量の変動を、効果的に抑制して、冷凍サイクル１０に、より一層安定した冷却能力を発揮させることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、図８に示すように、第２実施形態に対して、第４実施形態と同様の補助流入側流量調整弁１４６を設けた例である。従って、本実施形態では、流入側流量調整手段１４３および補助流入側流量調整弁１４６の双方によって、旋回流速調整手段が構成される。なお、図８は、本実施形態の減圧装置１４の一部断面を示す側面図であり、第２実施形態の図５に対応する図面である。

さらに、本実施形態では、制御装置が、放熱器１３から流出した冷媒の温度および圧力等を検出し、これらの検出値から冷媒の過冷却度を算出する。そして、制御装置が、算出された過冷却度に基づいて、予め制御装置の記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、冷媒流出口１４２から流出する冷媒の気相割合（乾き度）が予め定めた目標乾き度に近づくように、電動アクチュエータ１４３ｂ、１４６ｂの双方の作動を制御する。

その他の構成および作動は、第２実施形態と同様である。従って、本実施形態の冷凍サイクル１０を作動させると、第３実施形態と同様に、減圧装置１４から下流側へ流出させる冷媒流量の変動を効果的に抑制して、冷凍サイクル１０に、より一層安定した冷却能力を発揮させることができる。

（第６実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、減圧装置１４の構成を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態の減圧装置１４では、図９に示すように、旋回空間ＳＳ内で旋回する冷媒の旋回流速を調整する旋回流速調整手段としての流出側流量調整弁１４７を追加している。なお、図９は、本実施形態の減圧装置１４の一部断面を示す側面図であり、第２実施形態の図５に対応する図面である。

流出側流量調整弁１４７は、冷媒流出口１４２の冷媒通路面積を変化させ、冷媒流出口１４２から流出する冷媒の流量を変化させることによって、旋回空間ＳＳ内の冷媒の旋回流速を変化させるものである。

具体的には、流出側流量調整弁１４７は、冷媒流出口１４２の開度を調整する球状体からなる弁体１４７ａと、この弁体１４７ａを変位させる電動アクチュエータ１４７ｂとを有して構成されている。さらに、電動アクチュエータ１４７ｂは、冷媒流出口１４２の下流側に配置されており、制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

さらに、本実施形態では、制御装置が、放熱器１３から流出した冷媒の温度および圧力等を検出し、これらの検出値から冷媒の過冷却度を算出する。そして、制御装置が、算出された過冷却度に基づいて、予め制御装置の記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、冷媒流出口１４２から流出する冷媒の気相割合（乾き度）が予め定めた目標乾き度に近づくように、電動アクチュエータ１４７ｂの作動を制御する。

その他の構成および作動は、第２実施形態と同様である。従って、本実施形態の冷凍サイクル１０を作動させると、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第７実施形態）
本実施形態では、第６実施形態に対して、図１０に示すように、流出側流量調整弁１４７の構成を変更している。なお、図１０は、本実施形態の減圧装置１４の一部断面を示す側面図であり、第２実施形態の図５に対応する図面である。
具体的には、本実施形態の流出側流量調整弁１４７は、冷媒流出口１４２の開度を調整するニードル弁からなる弁体１４７ｃと、この弁体１４７ｃを変位させる電動アクチュエータ１４７ｂとを有して構成されている。

さらに、本実施形態の電動アクチュエータ１４７ｂは、冷媒流出口１４２の上流側に配置されている。その他の構成および作動は、第６実施形態と同様である。本実施形態のように流出側流量調整弁１４７を構成しても、第６実施形態と全く同様の効果を得ることができる。

（第８実施形態）
本実施形態では、図１１に示すように、第５実施形態に対して、さらに、第６実施形態の流出側流量調整弁１４７を追加してものである。なお、図１１は、本実施形態の減圧装置１４の一部断面を示す側面図であり、第２実施形態の図５に対応する図面である。その他の構成および作動は、第５実施形態と同様である。本実施形態のように、流入口流量調整弁１４３、補助流入口流量調整弁１４６および流出側流量調整弁１４７によって旋回流速調整手段を構成しても、第５実施形態と全く同様の効果を得ることができる。

（第９実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、減圧装置の構成を変更して、図１２の全体構成図に示すように、冷媒減圧手段および冷媒循環手段として機能するエジェクタを備える冷凍サイクル（エジェクタ式冷凍サイクル）１１を構成した例を説明する。

この種のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのノズル部にて冷媒が減圧される際の運動エネルギの損失を回収し、回収した運動エネルギを圧力エネルギに変換して、圧縮機吸入冷媒の圧力を上昇させることができるので、圧縮機の駆動動力を低減させてサイクル効率の向上を図ることができる。

まず、図１３を用いて本実施形態の減圧装置２４の詳細構成を説明する。なお、図１３は、本実施形態の減圧装置２４の軸方向断面図である。図１３に示すように本実施形態の減圧装置２４は、第１実施形態の減圧装置１４の本体部１４０と同様の構成の本体部２４０を備えている。従って、本体部２４０には、その内部に冷媒を旋回させる旋回空間ＳＳが形成され、冷媒流入口２４１および冷媒流出口２４２が設けられている。

さらに、本実施形態の減圧装置２４は、冷媒流出口２４２の下流側の冷媒通路面積を徐々に広げる末広テーパ部２４４、並びに、末広テーパ部２４４から噴射される噴射冷媒によって冷媒を吸引する冷媒吸引口２４５ａおよび噴射冷媒と冷媒吸引口２４５ａから吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させるディフューザ部２４５ｂが形成されたボデー部２４５を備えている。

末広テーパ部２４４は、絞りとして機能する冷媒流出口２４２に接続されている。そして、減圧装置２４の本体部２４０の円錐状内壁面、冷媒流出口２４２および末広テーパ部２４４の内壁面は、いわゆるラバールノズルとして機能する冷媒通路を形成する。つまり、本実施形態の冷媒流出口２４２は、ラバールノズルにおいて冷媒通路面積が最も縮小する喉部を構成している。

ボデー部２４５は、略円筒状の形状に形成され、その一端側に本体部２４０の外周側が圧入等の手段によって固定されている。冷媒吸引口２４５ａは、後述する吸引側蒸発器２５下流側冷媒を、ボデー部２４５内部に吸引する吸引口であり、本体部２４０および末広テーパ部２４４の外周側に配置され、末広テーパ部２４４の冷媒噴射口と連通するように設けられている。

従って、ボデー部２４５の内周面と本体部２４０の円錐状外周面との間およびボデー部２４５の内周面と末広テーパ部の外周面との間に形成される空間は、冷媒吸引口２４５ａからボデー部２４５の内部へ吸引された吸引冷媒をディフューザ部２４５ｂ側へ導く吸引冷媒通路として機能する。

ディフューザ部２４５ｂは、末広テーパ部２４４の冷媒噴射口および冷媒吸引口２４５ａの冷媒流れ下流側に配置されて、冷媒通路面積を徐々に大きくする形状に形成されている。これにより、末広テーパ部２４４の冷媒噴射口から噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口２４５ａから吸引された吸引冷媒との混合冷媒の流速を減速させて昇圧させる作用、すなわち、混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換する作用を果たす。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の減圧装置２４０は、本体部２４０および末広テーパ部２４４によってラバールノズルを構成できるとともに、ボデー部２４５を備えているので、減圧装置２４０全体として、例えば、特許文献１に記載されているエジェクタとしての機能を発揮することができる。

次に、図１２へ戻り、本実施形態の冷凍サイクル１１の全体構成について説明する。まず、本実施形態の放熱器１３の冷媒出口には、冷媒の流れを分岐する分岐部２１の冷媒流入口が接続されている。分岐部２１は、３つの流入出口を有する三方継手で構成されており、流入出口のうち１つを冷媒流入口とし、２つを冷媒流出口としたものである。このような三方継手は、管径の異なる配管を接合して構成してもよいし、金属ブロックや樹脂ブロックに通路径の異なる複数の冷媒通路を設けて構成してもよい。

分岐部２１の一方の冷媒流出口には、減圧装置２４の冷媒流入口２４１が接続されており、他方の冷媒流出口には、分岐側減圧手段としての固定絞り２２を介して、吸引側蒸発器２５が接続されている。この固定絞り２２としては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用できる。

吸引側蒸発器２５は、固定絞り２２にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１５ａから送風された蒸発器１５通過後の送風空気とを熱交換させることによって、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。吸引側蒸発器２５の基本的構成は、蒸発器１５と同様である。吸引側蒸発器２５の冷媒出口側には、減圧装置２４の冷媒吸引口２４５ａが接続されている。なお、本実施形態では、蒸発器１５と吸引側蒸発器２５との相違を明確化するために、以下の説明では、蒸発器１５を流出側蒸発器１５と記載する。

また、減圧装置２４の冷媒流出口２４２の冷媒流れ下流側に位置づけられるディフューザ部の冷媒出口には、流出側蒸発器１５の冷媒入口側が接続され、流出側蒸発器１５の冷媒出口側には、圧縮機１２の吸入側が接続されている。また、減圧装置２４の第２冷媒流出口１４２には、圧縮機１２の吸入側が接続されている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。制御装置が圧縮機１２を作動させることにより、圧縮機１２から吐出された高温高圧冷媒が放熱器１３へ流入して凝縮する。放熱器１３から流出した高圧冷媒の流れは、分岐部２１にて減圧装置２４の冷媒流入口２４１へ流入する流れと、固定絞り２２へ流入する流れに分流される。

分岐部２１から減圧装置２４側へ流入した高圧冷媒は、旋回空間ＳＳ内で旋回し、冷媒流出口２４２から流出する。この際、第１実施形態と同様に、気液混相状態の冷媒が、旋回中心線ＣＬの延長線上に配置された冷媒流出口２４２から流出する。

冷媒流出口２４２から流出する冷媒は、冷媒流出口２４２を通過する際に減圧される。より詳細には、本実施形態の減圧装置２４では、本体部２４０および末広テーパ部２４４によってラバールノズルを構成しているので、冷媒流出口２４２を通過する冷媒は、等エントロピ的に減圧されて末広テーパ部２４４の冷媒噴射口から音速を超える流速となって噴射される。

そして、この噴射冷媒の吸引作用によって、吸引側蒸発器２５から流出した冷媒が冷媒吸引口２４５ａから吸引される。末広テーパ部２４４から噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口２４５ａから吸引された吸引冷媒は、減圧装置２４のディフューザ部２４５ｂへ流入する。ディフューザ部２４５ｂでは冷媒通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒が混合されながら混合冷媒の圧力が上昇する。

ディフューザ部２４５ｂ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送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される送風空気が冷却される。流出側蒸発器１５から流出した冷媒は、圧縮機１２に吸入されて再び圧縮される。

一方、第２冷媒流出口２４３から流出する冷媒は、第２冷媒流出口２４２を通過する際に中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧されて、その圧力を低下させる。第２冷媒流出口２４２にて減圧された冷媒は、圧縮機１２から吐出された冷媒と合流して圧縮機１２へ吸入される。

また、分岐部２１から絞り機構２７側へ流出した冷媒は、固定絞り２２にて等エンタルピ的に減圧膨張されて、吸引側蒸発器２５へ流入する。吸引側蒸発器２５へ流入した冷媒は、送風ファン１５ａによって送風されて流出側蒸発器１５にて冷却された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、車室内へ送風される送風空気がさらに冷却される。吸引側蒸発器２５から流出した冷媒は、冷媒吸引口２４５ａから吸引される。

本実施形態の冷凍サイクル１１は、上記の如く作動するので、送風ファン１６ａから送風された送風空気を流出側蒸発器１５→吸引側蒸発器２５の順に通過させて冷却することができる。この際、流出側蒸発器１５の冷媒蒸発圧力をディフューザ部２４５ｂで昇圧した後の圧力として、吸引側蒸発器２５の冷媒蒸発圧力を冷媒流出口２４２にて減圧された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２５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２５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。

さらに、本実施形態の冷凍サイクル１１では、エジェクタとして機能する減圧装置２４を採用しているので、第１実施形態と同様に減圧装置２４の冷媒流出口２４１から流出する冷媒流量を安定化させて、上述したエジェクタ式冷凍サイクルとしてのサイクル効率向上効果を確実に得ることができる。

この際、本実施形態の減圧装置２４によれば、冷媒流入口２４１から流出する冷媒を気液混相状態（気液二相状態、あるいは、液相冷媒に気泡が混ざった状態）にすることができる。

これにより、絞りを構成する冷媒流出口２４２における冷媒の沸騰が促進され、エジェクタとして機能する減圧装置２４のノズル効率を向上させることができるとともに、安定した吸引能力および昇圧能力を発揮させることができる。従って、サイクルの熱負荷変動が生じて、サイクルを循環する冷媒の循環流量が変化しても、エジェクタ式冷凍サイクルとしてのサイクル効率向上効果を得ることができる。

また、本実施形態の減圧装置２４では、本体部２４０、冷媒流出口２４２および末広テーパ部２４４によってラバールノズルとして機能する冷媒通路を形成し、末広テーパ部２４４の冷媒噴射口から音速を超える流速で冷媒を噴射させるので、冷媒分配器２４の下流側の冷媒流れに乱れが生じたとしても、この下流側の冷媒流れの乱れが冷媒流出口２４２を介して旋回空間ＳＳ内へ伝達されてしまうことが抑制できる。

従って、旋回空間ＳＳから冷媒流出口２４２を介して流出する冷媒流量を安定化させることができるとともに、旋回空間ＳＳ内にて旋回中心線ＣＬの外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在する旋回流速で冷媒を旋回させることによって得られる効果を確実に得ることができる。

もちろん、本実施形態の減圧装置２４に、第２、第３、第５、第８実施形態で採用した流入側流量調整弁１４３、第３〜第５、第８実施形態で採用したバイパス通路１４５、第４、第５、第８実施形態で採用した補助流入側流量調整弁１４６、および、第６〜第８実施形態で採用した流出側流量調整弁１４７の適用してもよい。

これにより、エジェクタ式冷凍サイクルとしてのサイクル効率向上効果をより一層効果的に得ることができるとともに、エジェクタとして機能する減圧装置２４により一層安定した吸引能力および昇圧能力を発揮させることができる。

（第１０、第１１実施形態）
第１０実施形態では、第１実施形態の冷凍サイクル１０に対して、図１４の全体構成図に示すように、放熱器の構成を変更したものである。具体的には、本実施形態の放熱器２３は、サブクール型の凝縮器として構成されておらず、冷媒を凝縮させる凝縮部から構成されている。

従って、放熱器２３から流出する冷媒の状態は、外気温等の変化によって変化してしまうことがある。すなわち、減圧装置１４へ流入する冷媒の状態も気液二相状態から液相状態へ、あるいは、液相状態から気液二相状態へと、飽和ガス線を跨ぐように変化してしまうことがある。

これに対して、本実施形態の冷凍サイクル１０では、減圧装置１４を備えているので、冷媒流入口１４１から流入する冷媒の状態が過冷却液相状態であっても気液二相状態であっても、冷媒流出口１４２から気液混相状態の冷媒を、減圧させながら流出させることができるので、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル１０に安定した冷却能力を発揮させることができる。

また、第１１実施形態では、第９実施形態の冷凍サイクル１１に対して、図１５の全体構成図に示すように、第１０実施形態と同様の放熱器２３を採用している。

本実施形態の冷凍サイクル１１では、減圧装置２４を備えているので、第２実施形態と同様に、エジェクタ式冷凍サイクルとしてのサイクル効率向上効果をより一層確実に得ることができるとともに、エジェクタとして機能する減圧装置２４により一層安定した吸引能力および昇圧能力を発揮させることができる。

（第１２、第１３実施形態）
第１２実施形態では、第１０実施形態の冷凍サイクル１０に対して、図１６の全体構成図に示すように、圧縮機１２へ吸入される冷媒の気液を分離して液相冷媒を蓄えるアキュムレータ２６を追加したものである。その他の構成および作動は第１０実施形態と同様である。従って、第１２実施形態の冷凍サイクル１０においても、第０１実施形態と同様の効果を得ることができる。

このようなアキュムレータ２６を備えるサイクルでは、圧縮機１２の吸入側へ確実に気相冷媒を供給して、圧縮機１２の液圧縮を防止できる。従って、放熱器２３から流出する冷媒の温度あるいは圧力に応じて、サイクル効率が極大値となるように、圧縮機１２の作動を制御できる。従って、より一層のサイクル効率向上効果を得ることができる。

第１３実施形態では、第１１実施形態の冷凍サイクル１１に対して、図１７の全体構成図に示すように、圧縮機１２へ吸入される冷媒の気液を分離して液相冷媒を蓄えるアキュムレータ２６を追加したものである。その他の構成および作動は第１１実施形態と同様である。従って、第１３実施形態の冷凍サイクル１１においても、第１１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、圧縮機１２の液圧縮を防止できる。

（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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、減圧装置１４、２４の旋回空間ＳＳを円柱状の空間と円錐状の空間とを同軸上に結合した形状の空間とした例を説明したが、旋回空間ＳＳの空間形状はこれに限定されない。例えば、第１実施形態の減圧装置１４において、冷媒流出口１４２の中心部および第２冷媒流出口１４３の中心部を結ぶ方向に垂直な断面形状が楕円形状、多角形状であってもよい。すなわち、断面形状が円形状でなくてもよい。

この場合は、旋回中心線ＣＬは、旋回空間ＳＳの軸と一致しないことになるが、冷凍サイクル１０、１１の通常想定される運転条件において、冷媒流出口１４２、２４２が、旋回中心線ＣＬの一端側の延長線上に配置されていればよい。

そのため、上記数式Ｆ２では、旋回中心と旋回流の最外周側との距離を示す指標として上記数式Ｆ２を採用している。つまり、上記数式Ｆ２によれば、冷媒流出口１４２の開口方向に垂直な断面形状が楕円形状、多角形状であっても、旋回空間ＳＳ内で旋回する冷媒の旋回流を充分に成長させる条件を導き出すことができる。

（２）上述の各実施形態では、冷媒流出口１４２の冷媒通路面積を縮小させることで、オリフィスと同様の固定絞りとしての機能を発揮させているが、冷媒流出口１４２に絞りとしての機能を発揮させる手段はこれに限定されない。例えば、減圧装置１４の冷媒流出口１４３をキャピラリチューブによって構成してもよい。

（３）上述の第１〜第８、第１０、第１２実施形態では、減圧装置１４を通常の冷凍サイクルに適用した例を説明したが、減圧装置１４の適用はこれに限定されない。

例えば、低段側圧縮機構および高段側圧縮機構の２つの圧縮機を備え、冷媒を多段階に昇圧させるとともに、サイクル内の中間圧冷媒を低段側圧縮機構から吐出された冷媒と合流させて、高段側圧縮機構へ吸入させる、いわゆるエコノマイザ式冷凍サイクルとして構成された冷凍サイクルに適用してもよい。

また、上述の第９、第１１、第１３実施形態では、放熱器１３、２３から流出した冷媒の流れを分岐させる分岐部２１を備え、分岐部２１にて分岐された一方の冷媒流出口にエジェクタとして機能する減圧装置２４の冷媒流入口２４１を接続したエジェクタ式冷凍サイクルについて説明したが、減圧装置２４を適用可能なエジェクタ式冷凍サイクルはこれに限定さない。

例えば、減圧装置２４のディフューザ部２４５ｂから流出した冷媒の流れを分岐する低圧側分岐部を備え、低圧側分岐部にて分岐された一方の冷媒を流出側蒸発器１５へ流入させ、他方の冷媒を吸引側蒸発器２５へ流入させるサイクル構成としてもよい。

さらに、上記の実施形態では、流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器２５によって同一の空調対象空間（車室内）を冷却しているが、流出側蒸発器１５および吸引側蒸発器２５に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２５を冷凍庫内の冷却用に利用し、流出側蒸発器１５を冷蔵庫内の冷却用に利用してもよい。

（４）上述の実施形態では、本発明の減圧装置１４、２４を備える冷凍サイクル１０、１１を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明の減圧装置１４、２４を備える冷凍サイクル１０、１１の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。

（５）上述の実施形態では、放熱器１３、２３を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器（流出側蒸発器）１５および吸引側蒸発器２５を室内送風空気を冷却する利用側熱交換器として用いた例について説明したが、蒸発器（流出側蒸発器）１５および吸引側蒸発器２５を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器とし、放熱器１３、２３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用いるヒートポンプサイクルを構成してもよい。

１０、１１ 冷凍サイクル
１２ 圧縮機
１３、２３ 放熱器
１４、２４ 減圧装置
１５ 蒸発器（流出側蒸発器）
２５ 吸引側蒸発器
２６ アキュムレータ
１４０、２４０ 本体部
１４１、２４１ 冷媒流入口
１４２、２４２ 第１冷媒流出口
２４４ 末広テーパ部
２４５ ボデー部
２４５ａ 冷媒吸引口
２４５ｂ ディフューザ部

Claims (10)

1. 蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１０、１１）に適用されて、
   冷媒を流入させる冷媒流入口（１４１、２４１）から流出した冷媒を減圧させて冷媒流出口（１４２、２４２）から流出させる減圧装置であって、
   前記冷媒流入口（１４１、２４１）から流入した冷媒を旋回させる旋回空間（ＳＳ）を形成する本体部（１４０、２４０）を備え、
   前記冷媒流出口（１４２、２４２）は、冷媒通路面積を縮小させて冷媒を減圧させる絞りとしての機能を有し、
   前記旋回空間（ＳＳ）内で旋回する冷媒の旋回中心を結んだ線を旋回中心線（ＣＬ）としたときに、前記旋回空間（ＳＳ）内で旋回する冷媒は、前記旋回中心線（ＣＬ）の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在する旋回流速で旋回しており、
   前記冷媒流出口（１４２、２４２）は、前記旋回中心線（ＣＬ）の延長線上に配置されていることを特徴とする減圧装置。
2. 前記旋回空間（ＳＳ）は、前記冷媒流出口（１４２、２４２）の開口方向に向かって断面積が徐々に縮小するテーパ状の空間を含んで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の減圧装置。
3. 前記冷媒流出口（２４２）には、その下流側の冷媒通路の冷媒通路面積を徐々に広げる末広テーパ部（２４４）が接続されており、
   さらに、前記末広テーパ部（２４４）から噴射される噴射冷媒によって冷媒を吸引する冷媒吸引口（２４５ａ）、および、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（２４５ａ）から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させるディフューザ部（２４５ｂ）が形成されたボデー部（２４５）を備えることを特徴とする請求項２に記載の減圧装置。
4. 前記冷媒流出口（１４２）には、キャピラリチューブが接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の減圧装置。
5. 前記冷媒流入口（１４１、２４１）の通路断面積をＡｉｎとして、
   前記冷媒流出口（１４２、２４２）の通路断面積をＡｏｕｔとしたときに、
   １＜Ａｉｎ／Ａｏｕｔ＜１２
   となっ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つに記載の減圧装置。
6. さらに、前記旋回流速を調整する旋回流速調整手段（１４３、１４６、１４７）を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の減圧装置。
7. 前記旋回流速調整手段は、前記冷媒流入口（１４１）から前記旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流量を調整する流入側流量調整弁（１４３）にて構成されていることを特徴とする請求項６に記載の減圧装置。
8. 前記本体部（１４０）には、前記旋回空間（ＳＳ）内へ冷媒を流入させる補助冷媒流入口（１４４）が設けられており、
   前記冷媒流入口（１４１）から前記旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流入方向と前記補助冷媒流入口（１４４）から前記旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流入方向は、異なる方向となっており、
   前記旋回流速調整手段は、前記冷媒流入口（１４１）から前記旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流量を調整する流入側流量調整弁（１４３）および前記補助冷媒流入口（１４４）から前記旋回空間（ＳＳ）内へ流入する冷媒の流量を調整する補助流入側流量調整弁（１４６）のうち少なくとも一方で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の減圧装置。
9. 前記旋回流速調整手段は、前記冷媒流出口（１４２）から流出する冷媒流量を調整する流出側流量調整弁（１４７）で構成されていることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１つに記載の減圧装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１つに記載の減圧装置（１４、２４）を備えることを特徴とする冷凍サイクル。

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