JP2016169886A - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】蓄冷手段に蓄冷された冷熱によって冷却対象流体を冷却する放冷運転の継続時間を拡大させることができるエジェクタ式冷凍サイクルを提供する。
【解決手段】放冷運転時に、サイクルの高圧側冷媒をエジェクタ２０のノズル２１内の冷媒通路であるノズル通路へ流入させてエジェクタ２０に吸引作用を発揮させる。そして、この吸引作用によって、蓄冷材１６にて冷却された冷媒を蒸発器１４へ流入させる。この際、ノズル２１入口側冷媒の圧力Ｐｄとディフューザ部２０ｇ出口側冷媒の圧力Ｐｓとの圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）の縮小に伴って、ノズル通路２０ａの通路断面積を縮小させるように、ノズル２１へ流入する冷媒流量Ｇｎｏｚを調整するニードル弁２３を変位させる。これにより、エジェクタ２０の吸引作用によって冷却された冷媒を蒸発器１４へ供給可能な時間を拡大させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄冷手段を備えるエジェクタ式冷凍サイクルに関する。

従来、特許文献１に、エジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置であるエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。この特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルは、エンジンおよび電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両の空調装置に適用されており、車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。

ところで、この種のハイブリッド車両では、電動モータから走行用の駆動力を得ることができるので、車両走行中であってもエンジンを停止させることができる。このため、例えば、エンジンから回転駆動力を得る圧縮機を備えるエジェクタ式冷凍サイクルでは、エンジンの停止時に送風空気を冷却することができなくなってしまう。

これに対して、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、冷熱を蓄える蓄冷手段（蓄冷材）を備えており、エンジンが作動している通常運転時に、送風空気とともに蓄冷材を冷却して、蓄冷材に冷熱を蓄える。一方、エンジンの停止時には、蓄冷材に蓄えられた冷熱によって送風空気を冷却する放冷運転を実行する。

より具体的には、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルの放冷運転では、サイクルの高圧側冷媒をエジェクタのノズルへ流入させることによって、エジェクタに吸引作用を発揮させる。そして、この吸引作用によって、蓄冷材にて冷却された低温冷媒を、低温冷媒と送風空気とを熱交換させる蒸発器へ流入させている。

さらに、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、車両走行中のエンジンの停止時間を１分〜２分と想定して、想定されるエンジンの停止時間中に送風空気を冷却することができるように、ノズルへ流入させる冷媒流量や蓄冷材の量を決定している。

特開２００５−２７１９０６号公報

しかしながら、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルのように、想定されるエンジンの停止時間に応じて蓄冷材の量を決定すると、実際のエンジン停止時間が想定される停止時間よりも長くなってしまうと、エンジンの停止時に送風空気を充分に冷却できなくなってしまう。これに対して、蓄冷材の量を増加させる手段が考えられるものの、蓄冷材の量を増加させてしまうと、エジェクタ式冷凍サイクルの大型化を招いてしまう。

本発明は、上記点に鑑み、蓄冷手段に蓄冷された冷熱によって冷却対象流体を冷却する放冷運転を行うエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、放冷運転の継続時間を拡大させることを目的とする。

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、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧させるノズル（２１、３２）、並びに、ノズル（２１、３２）から噴射される高速度の噴射冷媒の吸引作用によって冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）および噴射冷媒と冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部（２０ｇ）が形成されたボデー（２２、３０）を有するエジェクタ（２０、２５）と、昇圧部（２０ｇ）から流出した冷媒の有する冷熱を蓄える蓄冷手段（１５〜１７）と、昇圧部（２０ｇ）から流出した冷媒を冷却対象流体と熱交換させて、冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）側へ流出させる蒸発器（１４）と、ノズル（２１、３２）へ流入する冷媒流量（Ｇｎｏｚ）を調整する流量調整手段（２３、２３ａ、３５、３７、４０）と、を備え、
蓄冷手段（１５〜１７）に蓄えられた冷熱によって冷却対象流体を冷却する放冷運転時には、流量調整手段（２３…４０）は、ノズル（２１、３２）入口側冷媒の圧力（Ｐｄ）と昇圧部（２０ｇ）出口側冷媒の圧力（Ｐｓ）との圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）の縮小に伴って、ノズル（２１、３２）内の冷媒通路の通路断面積を縮小させるエジェクタ式冷凍サイクルを特徴としている。

これによれば、放冷運転時に流量調整手段（２３…４０）が圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）の縮小に伴ってノズル（２１、３２）内の冷媒通路の通路断面積を縮小させるので、当該通路断面積を変化させない場合に対して圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）の縮小を抑制することができる。従って、エジェクタ（２０、２５）の吸引作用によって、蓄冷手段（１５〜１７）にて冷却された冷媒を蒸発器（１４）へ供給可能な時間を拡大させることができ、放冷運転の継続時間を拡大させることができる。

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ものである。

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実施形態のエジェクタの軸方向断面図である。 第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルにおける冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの放冷運転時における各圧力の変化示すグラフである。 第２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３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３実施形態のエジェクタの軸方向断面図である。 図７のＶＩＩＩ部を模式的に拡大した一部拡大断面図である。 第４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）
図１〜図４を用いて、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、エンジン（内燃機関）および電動モータから車両走行用の駆動力を得るハイブリッド車両の空調装置に適用されている。そして、エジェクタ式冷凍サイクル１０は、車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。従って、本実施形態の冷却対象流体は、送風空気である。

また、本実施形態のハイブリッド車両では、車両の走行負荷に応じてエンジンを間欠的に作動させて、エンジンおよび電動モータの双方から駆動力を得て走行する走行モード（ＨＶ走行モード）や、エンジンを停止させて電動モータのみから駆動力を得て走行する走行モード（ＥＶ走行モード）等を切り替えることができる。

そして、このような走行モードの切り替えによって、エンジンのみから車両走行用の駆動力を得る通常の車両よりも車両燃費を向上させている。なお、車両燃費とは、エンジンが消費した燃料の量に対する車両の走行距離の比であって、単位燃料消費量あたりの走行距離と表現することができる。

図１の全体構成図に示すエジェクタ式冷凍サイクル１０において、圧縮機１１は、冷媒を吸入し圧縮して吐出するものである。圧縮機１１は、エンジンとともにエンジンルーム内に配置されている。さらに、圧縮機１１は、プーリ、ベルト等を介してエンジンから出力される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機である。

より具体的には、本実施形態では、圧縮機１１として、吐出容量を変化させることによって冷媒吐出能力を調整可能に構成された斜板式の可変容量型圧縮機を採用している。この圧縮機１１では、吐出容量を変化させるための図示しない吐出容量制御弁を有している。吐出容量制御弁は、後述する空調制御装置５０から出力される制御電流によって、その作動が制御される。

なお、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ＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒の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。ここで、本実施形態のサイクルの高圧側冷媒とは、圧縮機１１の吐出口から後述するエジェクタ２０の冷媒流入口２１ａへ至る冷媒流路の冷媒を意味する。また、冷媒には圧縮機１１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。

圧縮機１１の吐出口には、放熱器１２の凝縮部１２ａの冷媒流入口が接続されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と冷却ファン１２ｄ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熱交換器である。放熱器１２は、エンジンルーム内の車両の前方側に配置されている。

より具体的には、放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン１２ｄから送風された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１２ａ、凝縮部１２ａから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄えるレシーバ部１２ｂ、およびレシーバ部１２ｂから流出した液相冷媒と冷却ファン１２ｄ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１２ｃを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器として構成されている。

冷却ファン１２ｄは、空調制御装置５０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１２の過冷却部１２ｃの冷媒出口には、エジェクタ２０の冷媒流入口２１ａ側が接続されている。エジェクタ２０は、放熱器１２から流出した過冷却状態の高圧液相冷媒を減圧させて下流側へ流出させる冷媒減圧手段としての機能を果たすとともに、高速度で噴射される噴射冷媒の吸引作用によって後述する蒸発器１４から流出した冷媒を吸引（輸送）して循環させる冷媒循環手段（冷媒輸送手段）としての機能を果たす。

エジェクタ２０の具体的構成については、図２を用いて説明する。エジェクタ２０は、ノズル２１、ボデー２２等を有して構成されている。

まず、ノズル２１は、冷媒の流れ方向に向かって徐々に先細る略円筒状の金属（例えば、ステンレス合金）で形成されており、その内部に形成されるノズル通路２０ａにて冷媒を等エントロピ的に減圧させて噴射するものである。さらに、ノズル２１の内部には、針状のニードル弁２３が配置されている。このニードル弁２３の詳細については後述する。

ノズル２１の内周面とニードル弁２３の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路２０ａの少なくとも一部を形成している。従って、ノズル２１の軸方向に垂直な方向から見たときにノズル２１とニードル弁２３が重合する範囲では、ノズル通路２０ａの軸方向垂直断面における断面形状が、円環状となっている。

ノズル２１の内周面には、冷媒通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部２０ｂを形成する喉部２１ｂが設けられている。このため、ノズル通路２０ａには、最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部２０ｂへ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部２０ｃ、および最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部２０ｄが形成されている。

つまり、本実施形態のノズル通路２０ａでは、いわゆるラバールノズルと同様に冷媒通路断面積を変化させている。さらに、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１０の通常運転時に、冷媒噴射口２１ｃから噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるようにノズル通路２０ａの冷媒通路断面積を変化させている。

また、ノズル２１のノズル通路２０ａを形成する部位の冷媒流れ上流側には、ノズル２１の軸線方向と同軸上に延びる筒状部２１ｄが設けられている。この筒状部２１ｄの内部には、ノズル２１の内部へ流入した冷媒をノズル２１の軸線周りに旋回させる旋回空間２０ｅが形成されている。旋回空間２０ｅは、ノズル２１の軸線方向と同軸上に延びる略円柱状の空間である。

さらに、エジェクタ２０の外部から旋回空間２０ｅへ冷媒を流入させる冷媒流入通路は、旋回空間２０ｅの中心軸方向から見たときに旋回空間２０ｅの内壁面の接線方向に延びている。これにより、放熱器１２から流出して旋回空間２０ｅへ流入した過冷却液相冷媒は、旋回空間２０ｅの内壁面に沿って流れ、旋回空間２０ｅの中心軸周りに旋回する。

ここで、旋回空間２０ｅ内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間２０ｅ内では中心軸側の冷媒圧力が外周側の冷媒圧力よりも低下する。そこで、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１０の通常運転時に、旋回空間２０ｅ内の中心軸側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する（キャビテーションを生じる）圧力となるまで低下させるようにしている。

このような旋回空間２０ｅ内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、旋回空間２０ｅ内で旋回する冷媒の旋回流速を調整することによって実現することができる。さらに、旋回流速の調整は、例えば、冷媒流入通路の通路断面積と旋回空間３０ａの軸方向垂直断面積との面積比を調整すること等によって行うことができる。なお、本実施形態の旋回流速とは、旋回空間２０ｅの最外周部近傍における冷媒の旋回方向の流速を意味している。

ボデー２２は、略円筒状の金属（例えば、アルミニウム）あるいは樹脂で形成されており、内部にノズル２１を支持固定する固定部材として機能するとともに、エジェクタ２０の外殻を形成するものである。より具体的には、ノズル２１は、ボデー２２の長手方向一端側の内部に収容されるように圧入にて固定されている。従って、ノズル２１とボデー２２との固定部（圧入部）から冷媒が漏れることはない。

また、ボデー２２の外周面のうち、ノズル２１の外周側に対応する部位には、その内外を貫通してノズル２１の冷媒噴射口２１ｃと連通するように設けられた冷媒吸引口２２ａが形成されている。この冷媒吸引口２２ａは、ノズル２１から噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器１４から流出した冷媒をエジェクタ２０の外部から内部へ吸引する貫通穴である。

さらに、ボデー２２の内部には、冷媒吸引口２２ａから吸引された吸引冷媒をノズル２１の冷媒噴射口側へ導く吸引通路２０ｆ、および冷媒吸引口２２ａからエジェクタ２０の内部へ流入した吸引冷媒と噴射冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部であるディフューザ部２０ｇが形成されている。

ディフューザ部２０ｇは、吸引通路２０ｆの出口に連続するように配置されて、冷媒通路面積を徐々に拡大させる空間によって形成されている。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させながら、その流速を減速させて噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力を上昇させる機能、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機能を果たす。

ニードル弁２３は、樹脂にて形成されており、ディフューザ部２０ｇ側から冷媒流れ上流側へ向かって先細る針状の形状に形成されている。もちろん、金属で形成されたニードル弁２３を採用してもよい。さらに、ニードル弁２３の中心軸は、ノズル２１の中心軸と同軸上に配置されている。

ニードル弁２３のディフューザ部２３ｇ側の端部には、ニードル弁２３をノズル２１の軸方向へ変位させる駆動手段としてのステッピングモータからなる電動アクチュエータ２３ａが連結されている。この電動アクチュエータ２３ａは、空調制御装置５０から出力される制御パルスによって、その作動が制御される。

これにより、電動アクチュエータ２３ａがニードル弁２３を変位させることによって、ノズル通路２０ａの通路断面積を変化させることができる。従って、本実施形態では、ニードル弁２３および電動アクチュエータ２３ａによって、ノズル２１へ流入する冷媒流量Ｇｎｏｚを調整する流量調整手段が構成されている。つまり、本実施形態では、エジェクタ２０と流量調整手段が一体的に構成されている。

エジェクタ２０のディフューザ部２０ｇの冷媒出口には、図１に示すように、気液分離器１３の入口側が接続されている。気液分離器１３は、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｇから流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段である。なお、本実施形態では、気液分離器１３として、分離された液相冷媒を殆ど蓄えることなく液相冷媒流出口から流出させる比較的内容積の小さいものを採用しているが、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える貯液手段としての機能を有するものを採用してもよい。

気液分離器１３の気相冷媒流出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。一方、気液分離器１３の液相冷媒流出口には、減圧手段としての固定絞り１３ａを介して、蓄冷熱交換器１５の冷媒入口側が接続されている。固定絞り１３ａとしては、オリフィス、キャピラリーチューブ等を採用することができる。

蓄冷熱交換器１５は、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｇから流出した冷媒（具体的には、気液分離器１３にて分離されて液相冷媒流出口から流出した液相冷媒）の有する冷熱を蓄える蓄冷手段である。

より具体的には、蓄冷熱交換器１５は、内部に蓄冷材１６を収容するタンク（シェル）、タンク内に配置されて冷媒を流通させるチューブ、チューブと蓄冷材１６との熱交換を促進するフィンを有する、いわゆるシェルアンドチューブ型の熱交換器で構成されている。また、蓄冷材１６としては、相転移温度（融点）が０℃以上かつ１０℃以下のパラフィンを主成分とするものを採用している。

蓄冷熱交換器１５の冷媒出口には、蒸発器１４の冷媒入口側が接続されている。蒸発器１４は、内部へ流入した低圧冷媒と送風ファン１４ａから車室内へ向けて送風される送風空気（冷却対象流体）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１４ａは、空調制御装置５０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１４の冷媒出口は、エジェクタ２０の冷媒吸引口２２ａ側に接続されている。

次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。空調制御装置５０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。この空調制御装置５０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１１、１２ｄ、１４ａ、２３ａ等の作動を制御する。

また、空調制御装置５０には、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温センサ、外気温Ｔａｍを検出する外気温センサ、車室内の日射量Ａｓを検出する日射センサ、蒸発器１４出口側冷媒の温度（蒸発器出口側温度）Ｔｅを検出する蒸発器出口側温度検出手段としての蒸発器出口側温度センサ５１、蒸発器１４出口側冷媒の圧力（蒸発器出口側圧力）Ｐｅを検出する蒸発器出口側圧力検出手段としての蒸発器出口側圧力センサ５２、放熱器１２出口側冷媒の圧力（放熱器出口側圧力）Ｐｄを検出する放熱器出口側圧力検出手段としての放熱器出口側圧力センサ５３、圧縮機１１吸入側冷媒の圧力（吸入冷媒圧力）Ｐｓを検出する吸入圧力検出手段としての吸入圧力センサ５４等の空調制御用のセンサ群が接続されており、これらのセンサ群の検出値が入力される。

さらに、空調制御装置５０の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続されており、この操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が空調制御装置５０へ入力される。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内温度Ｔｓｅｔを設定する車室内温度設定スイッチ等が設けられている。

なお、本実施形態の空調制御装置５０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的に構成されたものであるが、空調制御装置５０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１１の吐出容量制御弁の作動を制御する構成が吐出能力制御手段５０ａを構成しており、電動アクチュエータ２３ａの作動を制御する構成が弁開度制御手段５０ｂを構成している。もちろん、吐出能力制御手段５０ａや弁開度制御手段５０ｂを空調制御装置５０に対して、別体の制御装置で構成してもよい。

また、本実施形態の空調制御装置５０は、エンジンの作動を制御する図示しないエンジン制御装置に、相互に通信可能に接続されている。従って、空調制御装置５０は、エンジン制御装置から出力された制御信号に基づいて、エンジンが作動しているか否か（例えば、現在の走行モードが、ＥＶ走行モードになっているか否か等）を判定することができる。

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。まず、エンジンが作動している際に実行される通常運転について説明する。本実施形態の車両用空調装置では、操作パネルの空調作動スイッチが投入（ＯＮ）された状態で、エンジンが作動すると、空調制御装置５０が予め記憶している通常運転用の空調制御プログラムを実行する。

この空調制御プログラムでは、上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、読み込まれた検出信号および操作信号に基づいて、車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。

目標吹出温度ＴＡＯは、以下数式Ｆ１に基づいて算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内温度、Ｔｒは内気温センサによって検出された内気温、Ｔａｍは外気温センサによって検出された外気温、Ａｓは日射センサによって検出された日射量である。また、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。

さらに、通常運転用の空調制御プログラムでは、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置５０の出力側に接続された各種制御対象機器の作動状態を決定する。換言すると、各種制御対象機器へ出力される制御信号、制御電圧、制御電流、制御パルス等を決定する。

例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の吐出容量制御弁に出力される制御電流については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、蒸発器１４から吹き出される送風空気の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。

そして、蒸発器出口側温度センサ５１によって検出された蒸発器出口側温度Ｔｅと目標蒸発器吹出温度ＴＥＯとの偏差（ＴＥＯ−Ｔｅ）に基づいて、フィードバック制御手法を用いて蒸発器出口側温度Ｔｅが目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の吐出容量制御弁に出力される制御電流が決定される。

より具体的には、通常運転時には、吐出能力制御手段５０ａが、蒸発器吹出温度ＴＥＯと蒸発器出口側温度Ｔｅとの乖離が拡大するに伴って、すなわち、エジェクタ式冷凍サイクル１０の熱負荷が高くなるに伴って、サイクルを循環する循環冷媒流量が増加するように、圧縮機１１の吐出容量（冷媒吐出能力）を制御する。

また、ニードル弁２３を変位させる電動アクチュエータ２３ａへ出力される制御パルスについては、蒸発器出口側温度Ｔｅおよび蒸発器出口側圧力センサ５２によって検出された蒸発器出口側圧力Ｐｅから算出される蒸発器１４出口側冷媒の過熱度ＳＨが、予め定めた基準過熱度ＫＳＨに近づくように決定される。

より具体的には、通常運転時には、弁開度制御手段５０ｂは、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度ＳＨが高くなるに伴って、最小通路断面積部２０ｂの通路断面積を拡大させるように、電動アクチュエータ２３ａの作動を制御する。

そして、空調制御装置５０は、決定された制御信号等を各種制御対象機器へ出力する。その後、車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種制御対象機器の作動状態決定→制御信号等の出力といった制御ルーチンが繰り返される。

これにより、通常運転時のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、図１の太実線矢印に示すように冷媒が流れる。そして、図３のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。

より詳細には、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒（図３のａ点）は、放熱器１２の凝縮部１２ａへ流入し、冷却ファン１２ｄから送風された外気と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部１２ａにて凝縮した冷媒は、レシーバ部１２ｂにて気液分離される。レシーバ部１２ｂにて分離された液相冷媒は、過冷却部１２ｃにて冷却ファン１２ｄから送風された外気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる（図３のａ点→ｂ点）。

放熱器１２の過冷却部１２ｃから流出した過冷却液相冷媒は、エジェクタ２０のノズル通路２０ａにて等エントロピ的に減圧されて噴射される（図３のｂ点→ｃ点）。この際、弁開度制御手段５０ｂは、蒸発器１４出口側冷媒（図３のｈ点）の過熱度ＳＨが予め定めた基準過熱度ＫＳＨに近づくように、電動アクチュエータ２３ａの作動を制御する。

そして、ノズル通路２０ａから噴射された噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器１４から流出した冷媒（図３のｈ点）が、冷媒吸引口２２ａから吸引される。ノズル通路２０ａから噴射された噴射冷媒および冷媒吸引口２２ａから吸引された吸引冷媒は、ディフューザ部２０ｇへ流入して合流する（図３のｃ点→ｄ点、ｈ１点→ｄ点）。

ここで、本実施形態の吸引通路２０ｆは、冷媒流れ方向に向かって通路断面積が徐々に縮小する形状に形成されている。このため、吸引通路２０ｆを通過する吸引冷媒は、その圧力を低下させながら（図３のｈ点→ｈ１点）、流速を増加させる。これにより、吸引冷媒と噴射冷媒との速度差を縮小し、ディフューザ部２０ｇにて吸引冷媒と噴射冷媒が混合する際のエネルギ損失（混合損失）を減少させている。

ディフューザ部２０ｇでは冷媒通路断面積の拡大により、冷媒の運動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（図３のｄ点→ｅ点）。ディフューザ部２０ｇから流出した冷媒は気液分離器１３にて気液分離される（図３のｅ点→ｆ点、ｅ点→ｇ点）。

気液分離器１３にて分離された液相冷媒は、固定絞り１３ａにて減圧されて（図３のｇ点→ｇ１点）、蓄冷熱交換器１５へ流入する。蓄冷熱交換器１５へ流入した冷媒は、蓄冷材１６から吸熱してエンタルピを上昇させる（図３のｇ１点→ｇ２点）。これにより、蓄冷熱交換器１５のタンク内の蓄冷材１６が冷却される。なお、蓄冷材１６が充分な冷熱を蓄えている際には、図３のｇ１点→ｇ２点に示す冷媒のエンタルピの上昇は生じない。

蓄冷熱交換器１５から流出した冷媒は、蒸発器１４へ流入する。蒸発器１４へ流入した冷媒は、送風ファン１４ａによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する（図３のｇ２点→ｈ点）。これにより、送風空気が冷却される。一方、気液分離器１３にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１へ吸入され再び圧縮される（図３のｆ点→ａ点）。

以上の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、通常運転時に車室内へ送風される送風空気を冷却することができるとともに、蓄冷材１６に冷熱を蓄えることができる。

この際、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｇにて昇圧された冷媒を圧縮機１１へ吸入させている。従って、エジェクタ式冷凍サイクル１０によれば、蒸発器における冷媒蒸発圧力と圧縮機吸入冷媒の圧力が略同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも、圧縮機１１の消費動力を低減させて、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

また、本実施形態のエジェクタ２０は、ニードル弁２３および電動アクチュエータ２３ａからなる流量調整手段を備えているので、エジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動に応じて、ノズル２１へ流入する冷媒流量Ｇｎｏｚを調整することができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動に応じて、エジェクタ２０を適切に作動させることができる。

また、本実施形態のエジェクタ２０によれば、通常運転時に旋回空間２０ｅにて冷媒を旋回させることで、旋回空間２０ｅ内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、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ができる。これにより、旋回中心軸の内周側に柱状の気相冷媒（気柱）が存在するようにして、旋回空間２０ｅ内の旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態とすることができる。

このように二相分離状態となった冷媒がノズル通路２０ａへ流入することで、ノズル通路２０ａの先細部２０ｃでは、冷媒通路の外周側壁面から冷媒が剥離する際に生じる壁面沸騰、および冷媒通路の中心側の冷媒のキャビテーションによって生じた沸騰核による界面沸騰によって冷媒の沸騰が促進される。これにより、ノズル通路２０ａの最小通路断面積部２０ｂへ流入する冷媒が、気相と液相が均質に混合した気液混合状態となる。

そして、最小通路断面積部２０ｂの近傍で気液混合状態の冷媒の流れに閉塞（チョーキング）が生じ、このチョーキングによって音速に到達した気液混合状態の冷媒が末広部２０ｄにて加速されて噴射される。このように、壁面沸騰および界面沸騰の双方による沸騰促進によって、気液混合状態の冷媒を音速となるまで効率よく加速できることで、ノズル通路２０ａにおけるエネルギ変換効率を向上させることができる。

ここで、本実施形態のハイブリッド車両では、走行モードがＥＶ走行モードに切り替えられるとエンジンが停止する。このため、ＥＶ走行モードでは、圧縮機１１を作動させることができず、エジェクタ式冷凍サイクル１０に冷凍能力を発揮させることができない。

これに対して、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、蓄冷熱交換器１５を備えているので、ＥＶ走行モードでも通常運転時に蓄冷材１６に蓄えられた冷熱によって送風空気を冷却することができる。以下、蓄冷材１６に蓄えられた冷熱によって送風空気を冷却する放冷運転の作動について説明する。

放冷運転は、通常運転の実行中に、エンジンが停止していることを示す制御信号が、エンジン制御装置から空調制御装置５０へ入力されると実行される。さらに、放冷運転は、エンジンが再作動したことを示す制御信号が、エンジン制御装置から空調制御装置５０へ入力されるまで実行される。

放冷運転時には、弁開度制御手段５０ｂが、放熱器出口側圧力センサ５３によって検出された放熱器出口側圧力Ｐｄから吸入圧力センサ５４によって検出された吸入冷媒圧力Ｐｓを減算した圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）が縮小するに伴って、ノズル通路２０ａの通路断面積を縮小させるように、電動アクチュエータ２３ａへ出力される制御パルスを決定する。

ここで、放熱器出口側圧力Ｐｄは、エジェクタ２０のノズル２１入口側冷媒の圧力に相当し、吸入冷媒圧力Ｐｓは、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｇ出口側冷媒の圧力に相当する。

従って、本実施形態の弁開度制御手段５０ｂは、ノズル２１入口側冷媒の圧力からディフューザ部２０ｇ出口側冷媒の圧力を減算した圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）の縮小するに伴って、ノズル通路２０ａの通路断面積を縮小させるように、電動アクチュエータ２３ａへ出力される制御パルスを決定している。

その他の各種制御対象機器の作動状態の決定については、通常運転時と同様である。なお、放冷運転時には、圧縮機１１が冷媒吐出能力を発揮しないので、圧縮機１１の吐出容量制御弁に出力される制御電流については決定しなくてもよい。

放冷運転の開始時は、圧縮機１１の作動停止直後であるから、圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）が拡大している。このため、サイクルの高圧側冷媒がエジェクタの２０のノズル２１へ流入して噴射される。そして、ノズル２１から噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器１４出口側冷媒が冷媒吸引口２２ａから吸引される。これにより、気液分離器１３から液相冷媒が流出して、固定絞り１３ａを介して、蓄冷熱交換器１５へ流入する。

蓄冷熱交換器１５へ流入した液相冷媒は、蓄冷材１６と熱交換して冷却される。蓄冷熱交換器１５から流出した冷媒は、蒸発器１４へ流入する。蒸発器１４へ流入した冷媒は、通常運転時と同様に、送風ファン１４ａ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、送風空気が冷却される。エジェクタ２０から流出した冷媒は、気液分離器１３へ流入して気液分離される。

以上の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、放冷運転時に蓄冷材１６に蓄えられた冷熱によっ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。

ところで、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０のように、放冷運転時に、圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）によって、サイクルの高圧側冷媒をノズル２１へ流入させる構成では、圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）が縮小してしまうと、ノズル２１へ高圧側冷媒を流入させることができなくなってしまう。

このため、ＥＶ走行モード（エンジンが停止している走行モード）が長時間化してしまうと、エジェクタ２０に冷媒吸引作用を発揮させることができなくなり、送風空気を冷却できなくなってしまうおそれがある。

これに対して、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、弁開度制御手段５０ｂが、圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）が縮小するに伴って、ノズル通路２０ａの通路断面積を縮小させるように、電動アクチュエータ２３ａの作動を制御している。このため、図４に示すように、当該通路断面積を変化させない場合（図では従来技術）に対して、圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）の縮小を抑制することができる。

なお、図４では、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０における圧縮機停止後のノズル２１入口側冷媒の圧力（Ｐｄ）の変化を太実線で示し、ディフューザ部２０ｇ出口側冷媒の圧力（Ｐｓ）の変化を太一点鎖線で示している。また、通路断面積を変化させない場合の圧縮機停止後のノズル２１入口側冷媒の圧力（Ｐｄ）の変化を細実線で示し、ディフューザ部２０ｇ出口側冷媒の圧力（Ｐｓ）の変化を細一点鎖線で示している。

従って、通路断面積を変化させない場合（図４では従来技術）よりも、エジェクタ２０の吸引作用によって、蓄冷材１６にて冷却された冷媒を蒸発器１４へ供給可能な時間を大幅に拡大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によれば、蓄冷材１６の量の増加等を招くことなく、放冷運転の継続時間を大幅に拡大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、図５の全体構成図に示すように、蓄冷熱交換器１５を廃止して、蒸発器１４に蓄冷手段を一体化させた例を説明する。

より具体的には、本実施形態では、蒸発器１４として、冷媒を流通させる複数本のチューブと、この複数のチューブの両端側に配置されてチューブを流通する冷媒の集合あるいは分配を行う一対の集合分配用タンクとを有する、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器を採用している。

また、本実施形態の蓄冷材１６はチューブと同様の細長形状に形成された複数の蓄冷材容器１７内に封入されている。そして、この蓄冷材容器１７が、複数本のチューブに、ろう付け等の手段によって接合されていることによって、蒸発器１４と蓄冷手段である蓄冷材１６が一体的に構成されている。

その他のエジェクタ式冷凍サイクル１０の構成および作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０においても、通常運転時には、送風空気を冷却することができるとともに、蓄冷材１６に冷熱を蓄えることができる。さらに、放冷運転時には、蓄冷材１６に蓄えられた冷熱によって、送風空気を冷却できるとともに、第１実施形態と同様に、放冷運転の継続時間を拡大させることができる。

また、本実施形態では、蒸発器１４と蓄冷手段が一体化されているので、エジェクタ式冷凍サイクル１０全体としての小型を図ることができ、エジェクタ式冷凍サイクル１０を車両に搭載する際の搭載性を向上させることができる。さらに、蓄冷材１６に蓄えられた冷熱によって、直接的に送風空気を冷却することができる。従って、蓄冷材１６に蓄えられた冷熱を、送風空気を冷却するために効率的に利用することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図６の全体構成図に示すように、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａに、エジェクタ２５を採用した例を説明する。なお、図６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。なお、図６では、図示の明確化のため、空調制御用のセンサ群とその接続配線等の図示を省略している。

本実施形態のエジェクタ２５は、第１実施形態で説明したエジェクタ２０、気液分離器１３、固定絞り１３ａに対応する構成を一体化（モジュール化）させたものである。従って、エジェクタ２５は、「気液分離機能付きエジェクタ」「エジェクタモジュール」と表現することもできる。

エジェクタ２５の具体的構成については、図７、図８を用いて説明する。なお、図７における上下の矢印は、エジェクタ２５をエジェクタ式冷凍サイクル１０ａに搭載した状態における上下の各方向を示している。また、図８は、図７のＶＩＩＩ部を模式的に拡大した一部断面図である。

エジェクタ２５は、図７に示すように、複数の構成部材を組み合わせることによって形成されたボデー３０を備えている。具体的には、ボデー３０は、角柱状あるいは円柱状の金属もしくは樹脂にて形成されてエジェクタ２５の外殻を形成するハウジングボデー３１を有している。さらに、ハウジングボデー３１の内部には、ノズル３２、ミドルボデー３３、ロワーボデー３４等が固定されている。

ハウジングボデー３１には、放熱器１２から流出した冷媒を内部へ流入させる冷媒流入口３１ａ、蒸発器１４から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口３１ｂ、ボデー３０の内部に形成された気液分離空間３０ｆにて分離された液相冷媒を蒸発器１４の冷媒入口側へ流出させる液相冷媒流出口３１ｃ、および気液分離空間３０ｆにて分離された気相冷媒を圧縮機１１の吸入口側へ流出させる気相冷媒流出口３１ｄ等が形成されている。

さらに、本実施形態では、気液分離空間３０ｆと液相冷媒流出口３１ｃとを接続する液相冷媒通路に、蒸発器１４へ流入させる冷媒を減圧させる減圧手段としてのオリフィス３１ｉを配置している。なお、本実施形態の気液分離空間３０ｆは、第１実施形態で説明した気液分離器１３に対応する構成であり、本実施形態のオリフィス３１ｉは、第１実施形態で説明した固定絞り１３ａに対応する構成である。

本実施形態のノズル３２は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属製（例えば、ステンレス合金）の部材で形成されている。さらに、ノズル３２は、軸方向が鉛直方向（図７の上下方向）となるように、ハウジングボデー３１の内部に圧入等の手段によって固定されている。ノズル３２の上方側とハウジングボデー３１との間には、冷媒流入口３１ａから流入した冷媒を旋回させる略円柱状の旋回空間３０ａが形成されている。

冷媒流入口３１ａと旋回空間３０ａとを接続する冷媒流入通路３１ｅは、旋回空間３０ａの中心軸方向から見たときに旋回空間３０ａの内壁面の接線方向に延びている。これにより、冷媒流入通路３１ｅから旋回空間３０ａへ流入した冷媒は、旋回空間３０ａの内壁面に沿って流れ、旋回空間３０ａの中心軸周りに旋回する。従って、本実施形態では、ボデー３０のうち旋回空間３０ａを形成する部位、および旋回空間３０ａが、旋回流発生手段を構成している。

さらに、本実施形態では、第１実施形態と同様に、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａの通常運転時に、旋回空間３０ａ内の中心軸側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する（キャビテーションを生じる）圧力となるまで低下させるようにしている。

ノズル３２の内部には、旋回空間３０ａから流出した冷媒を減圧させて下流側へ流出させる減圧用空間３０ｂが形成されている。減圧用空間３０ｂは、円柱状空間とこの円柱状空間の下方側から連続して冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる円錐台形状空間とを結合させた回転体形状に形成されており、減圧用空間３０ｂの中心軸は旋回空間３０ａの中心軸と同軸上に配置されている。

この減圧用空間３０ｂの内部には、通路形成部材３５が配置されている。通路形成部材３５は、第１実施形態で説明したニードル弁２３と同様の機能を果たす弁体部である。より具体的には、通路形成部材３５は、樹脂にて形成されており、減圧用空間３０ｂ側から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成されている。また、通路形成部材３５の中心軸は、減圧用空間３０ｂの中心軸と同軸上に配置されている。

これにより、ノズル３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位の内周面と通路形成部材３５の外周面との間には、図８に示すように、冷媒を減圧させるための断面円環状のノズル通路２５ａの少なくとも一部が形成される。

また、ノズル３２の内壁面には、冷媒通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部２５ｂを形成する喉部３２ａが設けられている。このため、ノズル通路２５ａには、最小通路断面積部２５ｂの冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部２５ｂへ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部２５ｃ、および最小通路断面積部２５ｂの冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部２５ｄが形成されている。

従って、本実施形態のノズル通路２５ａも、ラバールノズルと同様に冷媒通路断面積が変化する。さらに、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａの通常運転時に、ノズル通路２５ａから噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるようにノズル通路２５ａの冷媒通路断面積を変化させている。

次に、図７に示すミドルボデー３３は、その中心部に表裏（上下）を貫通する貫通穴が設けられた金属製の円板状部材である。さらに、ミドルボデー３３の貫通穴の外周側には、通路形成部材３５を変位させる駆動手段としての駆動機構３７が配置されている。ミドルボデー３３は、ハウジングボデー３１の内部であって、かつ、ノズル３２の下方側に圧入等の手段によって固定されている。

ミドルボデー３３の上面とこれに対向するハウジングボデー３１の内壁面との間には、冷媒吸引口３１ｂから流入した冷媒を滞留させる流入空間３０ｃが形成されている。さらに、ミドルボデー３３の貫通穴の内周面とノズル３２の下方側の外周面との間には、流入空間３０ｃと減圧用空間３０ｂの冷媒流れ下流側とを連通させる吸引通路３０ｄが形成されている。

また、ミドルボデー３３の貫通穴のうち、吸引通路３０ｄの冷媒流れ下流側には、冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる略円錐台形状に形成された昇圧用空間３０ｅが形成されている。昇圧用空間３０ｅは、上述したノズル通路２５ａから噴射された噴射冷媒と吸引通路３０ｄから吸引された吸引冷媒とを混合させる空間である。昇圧用空間３０ｅの中心軸は旋回空間３０ａおよび減圧用空間３０ｂの中心軸と同軸上に配置されている。

昇圧用空間３０ｅの内部には、通路形成部材３５の下方側が配置されている。さらに、ミドルボデー３３の昇圧用空間３０ｅを形成する部位の内周面と通路形成部材３５の下方側の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積を徐々に拡大させる形状に形成されている。これにより、この冷媒通路では、噴射冷媒および吸引冷媒の混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換させることができる。

従って、昇圧用空間３０ｅを形成するミドルボデー３３の内周面と通路形成部材３５の下方側の外周面との間に形成される冷媒通路は、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザ部（昇圧部）としてのディフューザ通路を構成している。

次に、ミドルボデー３３の内部に配置された、駆動機構３７について説明する。駆動機構３７は、圧力応動部材である円形薄板状のダイヤフラム３７ａを有して構成されている。より具体的には、図７に示すように、ダイヤフラム３７ａはミドルボデー３３の外周側に形成された円柱状の空間を上下の２つの空間に仕切るように、溶接等の手段によって固定されている。

ダイヤフラム３７ａによって仕切られた２つの空間のうち上方側（流入空間３０ｃ側）の空間は、蒸発器１４出口側冷媒（具体的には、蒸発器１４から流出した冷媒）の温度に応じて圧力変化する感温媒体が封入される封入空間３７ｂを構成している。この封入空間３７ｂには、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａを循環する冷媒を主成分とする感温媒体が予め定めた密度となるように封入されている。

一方、ダイヤフラム３７ａによって仕切られた２つの空間のうち下方側の空間は、図示しない連通路を介して、蒸発器１４出口側冷媒を導入させる導入空間３７ｃを構成している。従って、封入空間３７ｂに封入された感温媒体には、流入空間３０ｃと封入空間３７ｂとを仕切る蓋部材３７ｄおよびダイヤフラム３７ａを介して、蒸発器１４出口側冷媒の温度が伝達される。

さらに、ダイヤフラム３７ａは、封入空間３７ｂの内圧と導入空間３７ｃへ流入した蒸発器１４出口側冷媒の圧力との差圧に応じて変形する。このため、ダイヤフラム３７ａは弾性に富み、かつ熱伝導が良好で、強靱な材質にて形成することが好ましい。具体的には、ダイヤフラム３７ａとして、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製の金属薄板や基布入りＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合ゴム）等を採用してもよい。

ダイヤフラム３７ａの中心部には、円柱状の作動棒３７ｅの一端側端部（上方側端部）が接合されている。作動棒３７ｅは、駆動機構３７から通路形成部材３５へ、通路形成部材３５を変位させるための駆動力を伝達するものである。さらに、作動棒３７ｅの他端側端部（下方側端部）は、通路形成部材３５の底面側の外周側に当接するように配置されている。

また、図７に示すように、通路形成部材３５の底面は、コイルバネ４０の荷重を受けている。コイルバネ４０は、通路形成部材３５に対して、上方側（通路形成部材３５が最小通路断面積部２５ｂにおける通路断面積を縮小する側）に付勢する荷重を加える弾性部材である。

従って、通路形成部材３５は、旋回空間３０ａ側の高圧冷媒（ノズル３２入口側冷媒）の圧力によって受ける入口側荷重、気液分離空間３０ｆ側の低圧冷媒（ディフューザ通路出口側冷媒）の圧力によって受ける出口側荷重、作動棒３７ｅから受ける荷重、およびコイルバネ４０から受ける弾性部材側荷重が釣り合うように変位する。

そして、通路形成部材３５が変位することによって、ノズル通路２５ａの通路断面積を変化させることができる。従って、本実施形態では、通路形成部材３５、駆動機構３７、およびコイルバネ４０によって、ノズル３２へ流入する冷媒流量Ｇｎｏｚを調整する流量調整手段が構成されている。つまり、本実施形態では、流量調整手段がボデー３０の内部に配置されていることによって、エジェクタ２５と流量調整手段が一体化されている。

より具体的には、蒸発器１４出口側冷媒の温度（過熱度）が上昇すると、封入空間３７ｂに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間３７ｂの内圧から導入空間３７ｃの圧力を差し引いた差圧が大きくなる。これにより、ダイヤフラム３７ａが導入空間３７ｃ側へ変位して、通路形成部材３５が作動棒３７ｅから受ける荷重が増加する。このため、蒸発器１４出口側冷媒の温度が上昇すると、通路形成部材３５は、最小通路断面積部２５ｂにおける通路断面積を拡大させる方向（鉛直方向下方側）に変位する。

一方、蒸発器１４出口側冷媒の温度（過熱度）が低下すると、封入空間３７ｂに封入された感温媒体の飽和圧力が低下して、封入空間３７ｂの内圧から導入空間３７ｃの圧力を差し引いた差圧が小さくなる。これにより、ダイヤフラム３７ａが封入空間３７ｂ側へ変位して、通路形成部材３５が作動棒３７ｅから受ける荷重が減少する。このため、蒸発器１４出口側冷媒の温度が低下すると、通路形成部材３５は、最小通路断面積部２５ｂにおける通路断面積を縮小させる方向（鉛直方向上方側）に変位する。

本実施形態の駆動機構３７では、このように蒸発器１４出口側冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム３７ａが通路形成部材３５を変位させることによって、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度が予め定めた基準過熱度ＫＳＨに近づくように、最小通路断面積部２５ｂにおける通路断面積を調整している。この基準過熱度ＫＳＨは、コイルバネ４０の荷重を調整することによって変更することもできる。

なお、作動棒３７ｅとミドルボデー３３との隙間は、図示しないＯ−リング等のシール部材によってシールされており、作動棒３７ｅが変位してもこの隙間から冷媒が漏れることはない。

また、本実施形態では、ミドルボデー３３に複数（本実施形態では、３つ）の円柱状の空間を設け、この空間の内部にそれぞれ円形薄板状のダイヤフラム３７ａを固定して複数の駆動機構３７を構成している。さらに、複数の駆動機構３７は、通路形成部材３５に均等に駆動力を伝達するために、中心軸周りに等角度間隔で配置されている。

次に、ロワーボデー３４は、円柱状の金属部材で形成されており、ハウジングボデー３１の底面を閉塞するように、ハウジングボデー３１内にネジ止め等の手段によって固定されている。ロワーボデー３４の上方側とミドルボデー３３との間には、昇圧用空間３０ｅ内に形成されたディフューザ通路から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間３０ｆが形成されている。

気液分離空間３０ｆは、略円柱状の回転体形状の空間として形成されており、気液分離空間３０ｆの中心軸も、旋回空間３０ａ、減圧用空間３０ｂ、昇圧用空間３０ｅ等の中心軸と同軸上に配置されている。この気液分離空間３０ｆでは、冷媒を中心軸周りに旋回させた際の遠心力の作用によって、冷媒の気液を分離する。さらに、この気液分離空間３０ｆの内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積になっている。

ロワーボデー３４の中心部には、気液分離空間３０ｆに対して同軸上に配置されて、上方側へ向かって延びる円筒状のパイプ３４ａが設けられている。そして、気液分離空間３０ｆにて分離された液相冷媒は、パイプ３４ａの外周側に一時的に滞留して、液相冷媒流出口３１ｃから流出する。パイプ３４ａの内部には、気液分離空間３０ｆにて分離された気相冷媒をハウジングボデー３１の気相冷媒流出口３１ｄへ導く気相冷媒流出通路３４ｂが形成されている。

パイプ３４ａの上端部には、前述したコイルバネ４０固定されている。このコイルバネ４０は、冷媒が減圧される際の圧力脈動に起因する通路形成部材３５の振動を減衰させる振動緩衝部材としての機能も果たしている。また、気液分離空間３０ｆの底面には、液相冷媒中の冷凍機油を気相冷媒流出通路３４ｂを介して圧縮機１１内へ戻すオイル戻し穴３４ｃが形成されている。

従って、本実施形態のエジェクタ２５は、
冷媒流入口（３１ａ）から流入した冷媒に旋回流れを生じさせる旋回空間（３０ａ）、旋回空間（３０ａ）から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、減圧用空間（３０ｂ）の冷媒流れ下流側に連通して外部から吸引された冷媒を流通させる吸引用通路（３０ｃ、３０ｄ）、減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と吸引用通路（３０ｃ、３０ｄ）から吸引された吸引冷媒とを混合させる昇圧用空間（３０ｅ）が形成されたボデー（３０）と、
少なくとも一部が減圧用空間（３０ｂ）の内部、および昇圧用空間（３０ｅ）の内部に配置されるとともに、減圧用空間（３０ｂ）側から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成された通路形成部材（３５）と、
通路形成部材（３５）を変位させる駆動力を出力する駆動手段（３７）と、を備え、
ボデー（３０）のうち減圧用空間（３０ｂ）を形成する部位の内周面と通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒流入口（３１ａ）から流入した冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路（２５ａ）であり、
ボデー（３０）のうち昇圧用空間（３０ｅ）を形成する部位の内周面と通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路であり、
ノズル通路（２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２５ｂ）、最小通路断面積部（２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部（２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２５ｃ）、および最小通路断面積部（２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２５ｄ）が形成されていると表現することができる。

その他のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａの構成は、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０と同様である。ここで、本実施形態のエジェクタ２５は、サイクルを構成する複数の構成機器を一体化させたものである。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａを作動させても、通常運転時には、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０と同様に作動し、同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態のエジェクタ２５では、通路形成部材３５、駆動機構３７、およびコイルバネ４０によって、ノズル３２へ流入する冷媒流量Ｇｎｏｚを調整する流量調整手段が構成している。

これにより、放冷運転時に、ノズル３２入口側冷媒の圧力（すなわち、放熱器出口側冷媒圧力Ｐｄ）からディフューザ部２０ｇ出口側冷媒の圧力（すなわち、吸入冷媒圧力Ｐｓ）を減算した圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）が縮小するに伴って、ノズル通路２５ａの通路断面積を縮小させることができる。

このことをより詳細に説明すると、本実施形態の通路形成部材３５は、旋回空間３０ａ側の高圧冷媒の圧力によって受ける入口側荷重、気液分離空間３０ｆ側の低圧冷媒の圧力によって受ける出口側荷重、作動棒３７ｅから受ける荷重、およびコイルバネ４０から受ける弾性部材側荷重が釣り合うように変位する。

ここで、通常運転時には、入口側荷重と出口側荷重との荷重差が比較的大きくなるため、作動棒３７ｅから受ける荷重によって通路形成部材３５を適切に変位させるためには、弾性部材側荷重を比較的大きな値（概ね、入口側荷重と出口側荷重との荷重差の相当する値）に設定しておく必要がある。

一方、放冷運転時には、圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）が縮小するに伴って、入口側荷重と出口側荷重との荷重差も縮小してしまう。このため、放冷運転時には、通路形成部材３５を変位させる際に、作動棒３７ｅから受ける荷重の影響よりも、弾性部材側荷重の影響が大きくなる。さらに、弾性部材側荷重は、通路形成部材３５に対して、ノズル通路２５ａの通路断面積を縮小する側に付勢する荷重を加えている。

従って、本実施形態のエジェクタ２５では、放冷運転時に、圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）が縮小するに伴って、ノズル通路２５ａの通路断面積を縮小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１０ａにおいても、第１実施形態と同様に、放冷運転の継続時間を大幅に拡大させることができる。

さらに、本実施形態では、流量調整手段として、通路形成部材３５が、入口側荷重、出口側荷重、作動棒３７ｅから受ける荷重、弾性部材側荷重の釣り合いによって変位させる機械的機構で構成されたものを採用している。従って、電気的な複雑な制御を要することなく、放冷運転時に、圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）の縮小に伴って、ノズル通路２５ａの通路断面積を確実に縮小させることができる。

また、本実施形態のエジェクタ２５では、ボデー３０の内部に通路形成部材３５、駆動機構３７、コイルバネ４０等からなる流量調整手段が配置されているので、エジェクタ２５の小型化を図ることができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａを車両に搭載する際の搭載性を向上させることができる。

同様に、本実施形態のエジェクタ２５では、ボデー３０の内部に気液分離空間３０ｆが形成されているので、エジェクタ２５に対して別体として気液分離器を設ける場合に対して、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａの小型化を図ることができる。さらに、エジェクタ２５のディフューザ通路（昇圧部）から流出して気液分離手段へ流入する冷媒が外気から吸熱してしまうこと抑制することもできる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態に対して、図９の全体構成図に示すように、第２実施形態と同様に、蓄冷熱交換器１５を廃止して、蒸発器１４に蓄冷手段を一体化させている。その他の構成は、第３実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａにおいても、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

（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）上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａを、ハイブリッド車両用の空調装置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、車両停車時にエンジンを停止させるアイドリングストップ車両用の空調装置に適用してもよい。

また、エジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａの圧縮機１１はエンジン駆動式のものに限定されず、電力を供給されることによって作動する電動圧縮機であってもよい。そして、電動圧縮機を備えるエジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａを、バッテリの残量等に応じて電動圧縮機を停止させることのある電気自動車用の空調装置に適用しても有効である。

同様に、電動圧縮機を備えるエジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａを、プラグインハイブリッド車両、燃料電池車両用の空調装置に適用してもよい。

（２）上述の第１実施形態では、ノズル２１入口側冷媒の圧力からディフューザ部２０ｇ出口側冷媒の圧力を減算した圧力差を検出するために、放熱器出口側圧力Ｐｄおよび吸入冷媒圧力Ｐｓを用いた例を説明したが、圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）を検出することができれば、他の物理量を用いてもよい。

例えば、ノズル２１入口側冷媒の圧力として圧縮機１１吐出冷媒の圧力の検出値や圧縮機１１の冷媒吐出能力から算出される吐出冷媒の圧力を用いてもよいし、ディフューザ部２０ｇ出口側冷媒の圧力として気液分離器１３内冷媒の圧力の検出値等を用いてもよい。

（３）上述の第１実施形態では、蓄冷手段を蓄冷熱交換器１５で構成し、第２実施形態では、蓄冷手段を蒸発器１４に一体化させた例を説明したが、蓄冷手段はこれに限定されない。エジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａの通常運転時に、０℃以上かつ１０℃以下の冷熱を蓄えることができれば、例えば、磁性材料のエントロピ変化を利用して冷熱を蓄える磁性蓄冷手段、金属製の蓄冷手段等を採用してもよい。

（４）エジェクタ式冷凍サイクル１０を構成する各構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。

例えば、上述の実施形態では、放熱器１２として、サブクール型の熱交換器を採用した例を説明したが、凝縮部１２ａのみからなる通常の放熱器を採用してもよい。さらに、通常の放熱器とともに、この放熱器にて放熱した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える受液器（レシーバ）を一体化させたレシーバ一体型の凝縮器を採用してもよい。

また、上述の第２実施形態では、エジェクタ２５の通路形成部材３５を変位させる駆動手段として、駆動機構３７を採用した例を説明したが、駆動手段はこれに限定されない。例えば、感温媒体として温度によって体積変化するサーモワックスを採用してもよい。さらに、駆動手段として形状記憶合金性の弾性部材を有して構成されたものを採用してもよいし、電動モータやソレノイド等の電気的機構によって通路形成部材３５を変位させるものを採用してもよい。

さらに、上述のエジェクタ式冷凍サイクル１０、１０ａに、放熱器１２から流出した冷媒と圧縮機１１へ吸入される冷媒とを熱交換させて、エジェクタ２０、２５のノズル２１、３２へ流入する冷媒のエンタルピを低下させる内部熱交換器を追加してもよい。

（５）上述の実施形態では、冷媒としてＲ１３４ａあるいはＲ１２３４ｙｆ等を採用可能であることを説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｙｆｘｆ、Ｒ４０７Ｃ等を採用することができる。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。

１０、１０ａ エジェクタ式冷凍サイクル
２０、２５ エジェクタ
２０ａ、２５ａ ノズル通路
２１、３２ ノズル
２２、３０ ボデー
２３ ニードル弁（流量調整手段）
２３ａ 電動アクチュエータ（流量調整手段）
３５ 通路形成部材（流量調整手段：弁体部）
３７ 駆動機構（流量調整手段）
４０ コイルバネ（流量調整手段：弾性部材）

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）から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧させるノズル（２１、３２）、並びに、前記ノズル（２１、３２）から噴射される高速度の噴射冷媒の吸引作用によって冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部（２０ｇ）が形成されたボデー（２２、３０）を有するエジェクタ（２０、２５）と、
   前記昇圧部（２０ｇ）から流出した冷媒の有する冷熱を蓄える蓄冷手段（１５〜１７）と、
   前記昇圧部（２０ｇ）から流出した冷媒を冷却対象流体と熱交換させて、前記冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）側へ流出させる蒸発器（１４）と、
   前記ノズル（２１、３２）へ流入する冷媒流量（Ｇｎｏｚ）を調整する流量調整手段（２３、２３ａ、３５、３７、４０）と、を備え、
   前記蓄冷手段（１５〜１７）に蓄えられた冷熱によって前記冷却対象流体を冷却する放冷運転時には、前記流量調整手段（２３…４０）は、前記ノズル（２１、３２）入口側冷媒の圧力（Ｐｄ）と前記昇圧部（２０ｇ）出口側冷媒の圧力（Ｐｓ）との圧力差（Ｐｄ−Ｐｓ）の縮小に伴って、前記ノズル（２１、３２）内の冷媒通路の通路断面積を縮小させることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
2. 前記昇圧部（２０ｇ）から流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段（１３）と備え、
   前記蓄冷手段（１５〜１７）は、前記気液分離手段（１３）にて分離された液相冷媒の冷熱を蓄えるものであ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. 前記ボデー（３０）には、前記昇圧部から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間（３０ｆ）が形成されており、
   前記蓄冷手段（１５〜１７）は、前記気液分離空間（３０ｆ）にて分離された液相冷媒の冷熱を蓄えるものであ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。
4. 前記流量調整手段は、前記ボデー（３０）の内部に配置されていることによって、前記エジェクタ（２５）と一体的に構成され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. 前記流量調整手段は、前記ノズル（３２）内の冷媒通路の通路断面積を調整する弁体部（３５）、および前記弁体部（３５）に対して前記ノズル（３２）内の冷媒通路の通路断面積を縮小させる側に付勢する荷重をかける弾性部材（４０）を有しており、
   前記弁体部（３５）は、少なくとも前記ノズル（３２）入口側冷媒の圧力によって受ける入口側荷重、前記昇圧部出口側冷媒の圧力によって受ける出口側荷重、および前記弾性部材（４０）から受ける弾性部材側荷重によって変位するものであることを特徴とする請求項４に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
6. 前記蓄冷手段は、前記エジェクタ（２０、２５）から流出した冷媒の冷熱を蓄える蓄冷材（１６）、および前記蓄冷材（１６）を封入する容器（１７）を有し、
   前記容器（１７）が前記蒸発器（１４）に接合されていることによって、前記蒸発器（１４）と前記蓄冷手段が一体的に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. 前記ボデー（２２、３０）には、前記ノズル（２１、３２）へ流入する冷媒を前記ノズル（２１、３２）の軸線周りに旋回させる旋回空間（２０ｅ、３０ａ）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６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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