JP2016217341A - エジェクタ、およびエジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】噴射冷媒の流速が低下しても、エジェクタ効率の低下を充分に抑制可能なエジェクタを提供する。
【解決手段】冷媒を噴射するノズルとして機能するノズル通路１３ａに、最小通路面積部３０ｍへ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部１３１および最小通路面積部３０ｍ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１３２を形成し、末広部１３２の通路面積拡大度合を、冷媒流れ下流側に向かって徐々に大きくする。さらに、吸引用通路１３ｂの最下流部の形状を通路断面積が一定となる形状とする。これにより、噴射冷媒中の液相冷媒の粒（液滴）が通路形成部材３５の外周側に広がり易くするとともに、吸引冷媒が噴射冷媒の広がりを阻害してしまうことを抑制し、液滴と気相冷媒との混合性の低下を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は、高速度で噴射される噴射流体の吸引作用によって流体を吸引するエジェクタ、およびエジェクタ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、超音速で噴射される噴射冷媒の吸引作用によって冷媒吸引口から冷媒を吸引し、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させて昇圧させるエジェクタ、および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のエジェクタでは、ボデーの内部に略円錐形状の通路形成部材を配置し、ボデーと通路形成部材の円錐状側面との隙間に断面円環状の冷媒通路を形成している。そして、この冷媒通路のうち、冷媒流れ最上流側の部位を、高圧冷媒を減圧させて噴射するノズル通路として利用し、ノズル通路の冷媒流れ下流側の部位を、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合通路として利用し、混合通路の冷媒流れ下流側の部位を、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させるディフューザ通路として利用している。

さらに、特許文献１のエジェクタでは、混合通路の形状を、冷媒流れ下流側へ向かって通路断面積が徐々に縮小する形状に形成している。これにより、混合通路における噴射冷媒中の液相冷媒の粒（以下、液滴という。）と気相冷媒との混合性を向上させて、エジェクタ全体としてのエネルギ変換効率（以下、エジェクタ効率という。）の低下を抑制しようとしている。

特開２０１５−２８３９５号公報

ところが、本発明者らが更なるエジェクタ効率の向上のために、特許文献１のエジェクタについて検討を進めたところ、特許文献１のエジェクタでは、エジェクタ式冷凍サイクルに負荷変動が生じると、エジェクタ効率の低下を充分に抑制できないことがあった。

そこで、本発明者らがその原因について調査したところ、特許文献１のエジェクタでは、エジェクタ式冷凍サイクルの熱負荷が低下して、ノズル通路へ流入する冷媒流量が減少すると、ノズル通路から超音速で噴射される噴射冷媒のマッハ数が低下してしまうことが原因であると判った。なお、マッハ数とは、流体中の音速ｃに対する流体の流速ｕで定義される無次元数（ｕ／ｃ）である。

その理由は、超音速で噴射される噴射冷媒では、マッハ数が低下すると、噴射冷媒中の気相冷媒が通路形成部材の外周側へ広がりにくくなり、この気相冷媒からの抗力を受けて移動する液滴を通路形成部材の外周側へ分布させにくくなってしまうからである。その結果、混合通路にて液滴と気相冷媒とを充分に混合させることができなくなり、エジェクタ効率の低下を充分に抑制することができなくなってしまう。

本発明は、上記点に鑑み、噴射冷媒の流速が低下しても、エジェクタ効率の低下を充分に抑制可能なエジェクタを提供することを目的とする。

また、本発明は、熱負荷が低下した際にも、エジェクタ効率の低下を充分に抑制可能なエジェクタを備えるエジェクタ式冷凍サイクルを提供することを別の目的とする。

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装置（１０）に適用されるエジェクタであって、
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冷媒吸引口（３１ｂ）から冷媒を吸引する吸引用通路（１３ｂ）、減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と吸引用通路（１３ｂ）を介して吸引された吸引冷媒とを流入させる混合用空間（３０ｈ）、および混合用空間（３０ｈ）から流出した冷媒を流入させる昇圧用空間（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、混合用空間（３０ｈ）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）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、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（１３ａ）であり、ボデー（３０）のうち混合用空間（３０ｈ）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、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合通路（１３ｄ）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、混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザとして機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
ノズル通路（１３ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路面積部（３０ｍ）、最小通路面積部（３０ｍ）の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路面積部（３０ｍ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（１３１）、および最小通路面積部（３０ｍ）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（１３２）が形成されており、末広部（１３２）の通路断面積の拡大度合は、末広部（１３２）の入口側よりも出口側の方が大きくなっていることを特徴とする。

これによれば、末広部（１３２）の通路断面積の拡大度合が、末広部（１３２）の入口側よりも出口側の方が大きくなっているので、ノズル通路（１３ａ）から混合通路（１３ｄ）へ噴射される噴射冷媒を通路形成部材（３５）の外周側へ広げやすい。

その結果、噴射冷媒の流速が低下しても、混合通路（１３ｄ）における液滴と気相冷媒との混合性の低下を抑制でき、エジェクタ効率の低下を充分に抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０）に適用されるエジェクタであって、
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冷媒吸引口（３１ｂ）から冷媒を吸引する吸引用通路（１３ｂ）、減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と吸引用通路（１３ｂ）を介して吸引された吸引冷媒とを流入させる混合用空間（３０ｈ）、および混合用空間（３０ｈ）から流出した冷媒を流入させる昇圧用空間（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、混合用空間（３０ｈ）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）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、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（１３ａ）であり、ボデー（３０）のうち混合用空間（３０ｈ）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、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合通路（１３ｄ）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、混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザとして機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
吸引用通路（１３ｂ）の最下流部は、冷媒流れ下流側に向かって、通路断面積が一定の形状あるいは拡大する形状に形成されていることを特徴とする。

これによれば、吸引用通路（１３ｂ）の最下流部の形状が、冷媒流れ下流側に向かって、通路断面積が一定の形状あるいは拡大する形状に形成されているので、吸引用通路（１３ｂ）から混合通路（１３ｄ）へ吸引される吸引冷媒の速度分布の縮流を抑制することができる。従って、噴射冷媒が通路形成部材（３５）の外周側へ広がることを、吸引冷媒が阻害してしまうことを抑制することができる。

その結果、噴射冷媒の流速が低下しても、混合通路（１３ｄ）における液滴と気相冷媒との混合性の低下を抑制でき、エジェクタ効率の低下を充分に抑制することができる。

また、上述した特徴のエジェクタにおいて、ノズル通路（１３ａ）へ流入する冷媒をノズル通路（１３ａ）の中心軸周りに旋回させる旋回流発生手段（３０ａ、３１、３２）を備えていてもよい。

これによれば、ノズル通路（１３ａ）へ流入する冷媒流量が増加して、噴射冷媒の流速が比較的高速となった際等に、旋回中心側の冷媒を減圧沸騰させ、旋回中心側に気相冷媒が偏在した二相分離状態の冷媒をノズル通路へ流入させることができる。従って、ノズル通路（１３ａ）におけるエネルギ変換効率を向上させることができる。

また、上述した旋回流発生手段（３０ａ、３１、３２）を有するエジェクタ（１３）を備えるエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、冷媒を圧縮する圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒を過冷却液相冷媒となるまで冷却する放熱器（１２）を備え、旋回流発生手段（３０ａ、３１、３２）には、過冷却液相冷媒が流入するようになっていてもよい。

これによれば、熱負荷が低下した際にも、エジェクタ効率の低下を充分に抑制可能なエジェクタ（１３）を備えるエジェクタ式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。 図２のＸ部の模式的な拡大断面図である。 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の吸引用通路から流出する冷媒の速度分布を示す説明図である。 比較例のエジェクタの吸引用通路から流出する冷媒の速度分布を示す説明図である。 第２実施形態のエジェクタの各冷媒通路を説明するための模式的な拡大断面図である。 第３実施形態のエジェクタの各冷媒通路を説明するための模式的な拡大断面図である。 他の実施形態のエジェクタの吸引用通路から流出する冷媒の速度分布を示す説明図である。

（第１実施形態）
図１〜図６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１３は、図１に示すように、冷媒減圧手段としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置、すなわち、エジェクタ式冷凍サイクル１０に適用されている。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル１０は、車両用空調装置に適用され、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。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の冷却対象流体は、送風空気である。

また、このエジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷媒として冷媒としてＨＦＯ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）を採用しており、圧縮機１１の吐出口からエジェクタ１３へ至るサイクルの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。さらに、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。

まず、エジェクタ式冷凍サイクル１０において、圧縮機１１は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。本実施形態の圧縮機１１は、車両走行用の駆動力を出力するエンジン（内燃機関）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、後述する制御装置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。

圧縮機１１の吐出口には、放熱器１２の凝縮部１２ａの冷媒入口側が接続されている。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。

より具体的には、この放熱器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である。

また、冷却ファン１２ｄ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１２の過冷却部１２ｃの冷媒出口側には、エジェクタ１３の冷媒流入口３１ａが接続されている。

エジェクタ１３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冷媒流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。

さらに、本実施形態のエジェクタ１３は、減圧させた冷媒の気液を分離する気液分離手段としての機能も果たす。つまり、本実施形態のエジェクタ１３は、気液分離機能付きエジェクタ（エジェクタモジュール）として構成されている。

エジェクタ１３の具体的構成については、図２、図３を用いて説明する。なお、図２における上下の各矢印は、エジェクタ式冷凍サイクル１０を車両用空調装置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３は、エジェクタ１３の各冷媒通路の機能および形状を説明するための模式的な拡大断面図であって、図２と同一の機能を果たす部分には同一の符号を付している。

まず、本実施形態のエジェクタ１３は、図２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構成されたボデー３０を備えている。ボデー３０は、エジェクタ１３の外殻を形成するハウジングボデー３１を有している。ハウジングボデー３１は、中空角柱状あるいは中空円柱状の金属もしくは樹脂にて形成されている。ボデー３０は、ハウジングボデー３１の内部に、ノズルボデー３２、ミドルボデー３３、ロワーボデー３４等を固定することによって構成されている。

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３０ｉを配置している。

ノズルボデー３２は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属部材等で形成されており、中心軸方向が鉛直方向（図２の上下方向）と平行になるように、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。ノズルボデー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旋回空間３０ａが形成されている。

旋回空間３０ａは、回転体形状に形成され、図２の一点鎖線で示す中心軸が鉛直方向に延びている。なお、回転体形状とは、平面図形を同一平面上の１つの直線（中心軸）の周りに回転させた際に形成される立体形状である。より具体的には、本実施形態の旋回空間３０ａは、略円柱状に形成されている。もちろん、円錐あるいは円錐台と円柱とを結合させた形状等に形成されていてもよい。

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。このため、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の外周側の壁面に沿って流れ、旋回空間３０ａ内を中心軸周りに旋回する。従って、本実施形態のハウジングボデー３１およびノズルボデー３２のうち旋回空間３０ａを形成する部位は、旋回流発生手段を構成している。

ここで、旋回空間３０ａ内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間３０ａ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）圧力まで低下させるようにしている。

このような旋回空間３０ａ内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、旋回空間３０ａ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３１ｅ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３０ａ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。

ノズルボデー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。この減圧用空間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。

減圧用空間３０ｂの内部には、減圧用空間３０ｂ内に冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部３０ｍを形成するとともに、最小通路面積部３０ｍの通路面積を変化させる通路形成部材３５が配置されている。つまり、通路形成部材３５は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に広がる略円錐形状の樹脂部材で形成されており、その中心軸が減圧用空間３０ｂの中心軸と同軸上に配置されている。換言すると、通路形成部材３５は、減圧用空間３０ｂ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。

そして、ノズルボデー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の上方側の外周面との間に形成される冷媒通路としては、図３に示すように、先細部１３１および末広部１３２が形成される。先細部１３１は、最小通路面積部３０ｍよりも冷媒流れ上流側に形成されて、最小通路面積部３０ｍに至るまでの通路断面積が徐々に縮小する冷媒通路である。末広部１３２は、最小通路面積部３０ｍから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冷媒通路である。

さらに、本実施形態の末広部１３２の通路断面積の拡大度合は、図３に示すように、末広部１３２の入口側よりも出口側の方が大きくなっている。換言すると、末広部１３２の通路断面積の拡大度合は、冷媒流れ下流側に向かって、徐々に大きくなっている。より詳細には、本実施形態では、末広部１３２の通路断面積の拡大度合を段階的に大きくしている。

先細部１３１の下流側および末広部１３２では、径方向から見たときに減圧用空間３０ｂと通路形成部材３５が重合（オーバーラップ）しているので、冷媒通路の軸方向垂直断面の形状が円環状（大径の円形状から同軸上に配置された小径の円形状を除いたドーナツ形状）となる。

本実施形態では、このような通路形状によって減圧用空間３０ｂの内周面と通路形成部材３５の頂部側の外周面との間に形成される冷媒通路をラバールノズルとして機能するノズル通路１３ａとし、冷媒を減圧させるとともに、冷媒の流速を超音速（二相音速よりも速い流速）となるように増速させて噴射している。

なお、本実施形態における減圧用空間３０ｂの内周面と通路形成部材３５の頂部側の外周面との間に形成される冷媒通路とは、例えば、図３の末広部１３２に示すように、通路形成部材３５の外周面から法線方向に延びる線分が、ノズルボデー３２のうち減圧用空間３０ｂを形成する部位と交わる範囲を含んで形成される冷媒通路である。

次に、ミドルボデー３３は、図２に示すように、その中心部に表裏（上下）を貫通する回転体形状の貫通穴が設けられている。さらに、ミドルボデー３３は、この貫通穴の外周側に通路形成部材３５を変位させる駆動機構３７を収容した金属製円板状部材で形成されている。

ミドルボデー３３の貫通穴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。また、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、ノズルボデー３２の下方側に圧入等の手段によって固定されている。

さらに、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。本実施形態では、ノズルボデー３２の下方側の先細先端部３２ａがミドルボデー３３の貫通穴の内部に位置付けられるため、流入空間３０ｃは、旋回空間３０ａおよび減圧用空間３０ｂの中心軸方向からみたときに、断面円環状に形成される。

ミドルボデー３３の貫通穴のうち、ノズルボデー３２の下方側が挿入される範囲、すなわち軸線に垂直な径方向から見たときにミドルボデー３３とノズルボデー３２が重合する範囲では、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。この吸引通路３０ｄも、旋回空間３０ａおよび減圧用空間３０ｂの中心軸方向からみたときに、断面円環状に形成されている。

つまり、本実施形態では、冷媒吸引口３１ｂと流入空間３０ｃとを接続する吸引冷媒流入通路、流入空間３０ｃおよび吸引通路３０ｄによって、外部から冷媒を吸引する吸引用通路１３ｂが形成されている。また、吸引用通路１３ｂの冷媒出口（具体的には、吸引通路３０ｄの冷媒出口）は、ノズル通路１３ａの冷媒出口（冷媒噴射口）の外周側に、円環状に開口している。

さらに、吸引用通路１３ｂの冷媒流れ最下流部（すなわち、吸引通路３０ｄの冷媒流れ最下流部）の形状は、図３に示すように、冷媒流れ下流側へ向かって、通路断面積が一定となる形状に形成されている。

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、図２に示すように、略円錐台状に形成された混合用空間３０ｈが形成されている。この混合用空間３０ｈは、上述した減圧用空間３０ｂ（具体的には、ノズル通路１３ａ）から噴射される噴射冷媒と吸引用通路１３ｂ（具体的には、吸引通路３０ｄ）から吸引された吸引冷媒とを合流させる空間である。

混合用空間３０ｈの内部には、前述した通路形成部材３５の上下方向中間部が配置されており、図３に示すように、ミドルボデー３３の貫通穴のうち混合用空間３０ｈ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、噴射冷媒と吸引冷媒との混合を促進させる混合通路１３ｄを形成している。

混合通路１３ｄは、ノズル通路１３ａの冷媒流れ方向に連続して配置されており（すなわち、ノズル通路１３ａの冷媒流れ直後に配置されており）、冷媒流れ下流側へ向かって、通路断面積が略一定となるように形成されている。

なお、本実施形態における混合用空間３０ｈ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とは、図３に示すように、通路形成部材３５の外周面から法線方向に延びる線分がミドルボデー３３のうち混合用空間３０ｈを形成する部位と交わる範囲を含んで形成される冷媒通路である。

また、ミドルボデー３３の貫通穴のうち、混合用空間３０ｈ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、混合用空間３０ｈ（具体的には、混合通路１３ｄ）から流出した冷媒を流入させる空間である。

昇圧用空間３０ｅの内部には、通路形成部材３５の下方部が配置されている。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、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザ（昇圧部）として機能するディフューザ通路１３ｃを形成している。このディフューザ通路１３ｃも、吸引用通路１３ｂ等と同様に、断面円環状に形成されている。

次に、ミドルボデー３３の内部に配置されて、通路形成部材３５を変位させる駆動手段である駆動機構３７について説明する。この駆動機構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２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、接着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１０を循環する冷媒と同等の組成の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。従って、本実施形態における感温媒体は、Ｒ１２３４ｙｆを主成分とする媒体である。

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。従って、ダイヤフラム３７ａとして、ステンレス（ＳＵＳ３０４）等の金属薄板を採用してもよいし、耐圧性およびシール性に優れる基布入りＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合ゴム）等のゴム製のものを採用してもよい。

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。作動棒３７ｅの他端側端部（下方側端部）は、通路形成部材３５の最下方側（底部）の外周側に固定されている。

また、図２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が最小通路面積部３０ｍ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、作動棒３７ｅから受ける荷重とコイルバネ４０から受ける荷重が釣り合うように変位する。

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、最小通路面積部３０ｍ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、最小通路面積部３０ｍ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、最小通路面積部３０ｍ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を構成しているが、駆動機構３７の数はこれに限定されるものではない。本実施形態のように、駆動手段３７を複数箇所に設ける場合は、それぞれ中心軸に対して等角度間隔で配置されていることが望ましい。

また、軸方向からみたときに円環状に形成される空間内に、円環状の薄板で形成されたダイヤフラムを固定し、複数の作動棒でこのダイヤフラムと通路形成部材３５とを連結する構成としてもよい。

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１３ｃ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、混合用空間３０ｈ、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、ディフューザ通路１３ｃから流出した冷媒を中心軸周りに旋回させ、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離している。

さらに、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が固定されている。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、ロワーボデー３４の気液分離空間３０ｆの底面を形成する部位には、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。

また、エジェクタ１３の液相冷媒流出口３１ｃには、図１に示すように、蒸発器１４の冷媒入口側が接続されている。蒸発器１４は、エジェクタ１３にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１４ａ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１４ａ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１４の出口側には、エジェクタ１３の冷媒吸引口３１ｂが接続されている。さらに、エジェクタ１３の気相冷媒流出口３１ｄには圧縮機１１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１１、１２ｄ、１４ａ等の作動を制御する。

また、制御装置には、車室内温度を検出する内気温センサ、外気温を検出する外気温センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、蒸発器１４の吹出空気温度（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度センサ、放熱器１２出口側冷媒の温度を検出する出口側温度センサおよび放熱器１２出口側冷媒の圧力を検出する出口側圧力センサ等の空調制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出値が入力される。

さらに、制御装置の入力側には、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、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制御装置へ入力される。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図４のモリエル線図を用いて説明する。まず、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）されると、制御装置が圧縮機１１の吐出容量制御弁、冷却ファン１２ｄ、送風ファン１４ａ等を作動させる。そして、エンジンから出力される回転駆動力が圧縮機１１に伝達されると、圧縮機１１が冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。

圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒（図４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にて気液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４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１３の減圧用空間３０ｂ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ノズル通路１３ａにて等エントロピ的に減圧されて噴射される（図４のｂ点→ｃ点）。この際、減圧用空間３０ｂの最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積は、蒸発器１４出口側冷媒（図４のｈ点）の過熱度が予め定めた基準過熱度に近づくように調整される。

そして、ノズル通路１３ａ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４のｈ点）が、冷媒吸引口３１ｂおよび吸引用通路１３ｂ（より詳細には、流入空間３０ｃおよび吸引通路３０ｄ）を介して吸引される。ノズル通路１３ａから噴射された噴射冷媒および吸引用通路１３ｂ等を介して吸引された吸引冷媒は、ディフューザ通路１３ｃへ流入して合流する（図４のｃ点→ｄ点、ｈ点→ｄ点）。

ディフューザ通路１３ｃ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４のｄ点→ｅ点）。ディフューザ通路１３ｃから流出した冷媒は気液分離空間３０ｆにて気液分離される（図４のｅ点→ｆ点、ｅ点→ｇ点）。

気液分離空間３０ｆにて分離された液相冷媒は、オリフィス３０ｉにて減圧されて（図４のｇ点→ｇ’点）、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４のｇ’点→ｈ点）。これにより、送風空気が冷却される。気液分離空間３０ｆにて分離された気相冷媒は気相冷媒流出口３１ｄから流出して、圧縮機１１へ吸入され再び圧縮される（図４のｆ点→ａ点）。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、以上の如く作動して、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。

この際、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、ディフューザ通路１３ｃ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１３によれば、旋回空間３０ａにて冷媒を旋回させることで、旋回空間３０ａ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、旋回中心軸の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにして、旋回空間３０ａ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１３ａへ流入することで、ノズル通路１３ａの先細部１３１では、円環状の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円環状の冷媒通路の中心軸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１３ａの最小通路面積部３０ｍ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、最小通路面積部３０ｍ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１３２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１３ａにおけるエネルギ変換効率を向上させることができる。

ところで、本実施形態のエジェクタ１３のように、ノズル通路１３ａから超音速の冷媒を噴射するエジェクタでは、エジェクタ式冷凍サイクル１０の熱負荷が低下して、ノズル通路１３ａへ流入する冷媒流量が減少すると、噴射冷媒のマッハ数が低下してしまう。さらに、超音速で噴射される噴射冷媒では、マッハ数が低下すると、噴射冷媒中の気相冷媒が通路形成部材３５の外周側へ広がりにくくなる。

このため、噴射冷媒の流速（マッハ数）が低下してしまうと、気相冷媒からの抗力を受けて移動する液相冷媒の粒（液滴）を通路形成部材３５の外周側へ分布させにくくなってしまう。従って、混合通路１３ｄにおける液滴と気相冷媒との混合性が悪化して、噴射冷媒中の液滴の有する速度エネルギを、混合冷媒中の気相冷媒（すなわち、噴射冷媒中の気相冷媒および吸引冷媒）に効率的に伝達することができなくなってしまう。

そのため、ノズル通路１３ａにおけるエネルギ変換効率を向上させることができたとしても、エジェクタ１３全体としてのエネルギ変換効率（エジェクタ効率）が低下してしまうおそれがある。延いては、エジェクタ１３全体としての昇圧性能が低下して、エジェクタ式冷凍サイクル１０のＣＯＰ向上効果を充分に得られ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１３では、ノズル通路１３ａの末広部１３２の通路断面積の拡大度合が、末広部（１３２）の入口側よりも出口側の方が大きくなっているので、ノズル通路１３ａから混合通路１３ｄへ噴射される噴射冷媒の流れを、図３の太実践矢印に示すように、を通路形成部材３５の外周側へ広げやすい。

従って、噴射冷媒の流速（マッハ数）が低下しても、混合通路１３ｄにおける液滴と気相冷媒との混合性の低下を抑制することができ、エジェクタ効率の低下を抑制することができる。

さらに、本実施形態のエジェクタ１３では、吸引用通路１３ｂの最下流部の形状が、冷媒流れ下流側に向かって、通路断面積が一定の形状に形成されているので、吸引用通路１３ｂから混合通路１３ｄへ吸引される吸引冷媒の速度分布の縮流を抑制することができる。従って、噴射冷媒が通路形成部材３５の外周側へ広がることを、吸引冷媒が阻害してしまうことを抑制することができる。

このことを、図５、図６を用いて詳細に説明する。図５は、本実施形態のエジェクタ１３の吸引用通路１３ｂから流出する冷媒の速度分布（速度プロファイル）を示している。また、図６は、吸引用通路１３ｂの最下流部の形状が、冷媒流れ下流側に向かって徐々に縮小する形状に形成された比較用のエジェクタの吸引用通路から流出する冷媒の速度分布（速度プロファイル）を示している。

図５、図６から明らかなように、比較例の吸引用通路から流出する冷媒は、吸引用通路の通路壁面近傍の冷媒の流速が早くなり、速度分布に縮流が生じている。このため、混合通路１３ｄへ流入した吸引冷媒の流速が速やかに減速しにくく、噴射冷媒が通路形成部材３５の外周側へ広がることを、吸引冷媒が阻害してしまう。

これに対して、本実施形態の吸引用通路１３ｂから流出する冷媒は、速度分布に縮流が生じず、混合通路１３ｄへ流入した吸引冷媒の流速が速やかに減速させることができる。その結果、噴射冷媒が通路形成部材３５の外周側へ広がることを、吸引冷媒が阻害してしまうことを抑制することができる。

従って、噴射冷媒の流速（マッハ数）が低下しても、混合通路１３ｄにおける液滴と気相冷媒との混合性の低下を抑制することができ、エジェクタ効率の低下を、より一層効果的に抑制することができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図７に示すように、ミドルボデー３３および通路形成部材３５の軸方向断面形状を変更した例を説明する。なお、図７は、第１実施形態で説明した図３に対応する拡大断面図であって、図７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。

より具体的には、本実施形態では、通路形成部材３５の軸方向断面において、通路形成部材３５のうち、ノズル通路１３ａの冷媒流れ下流側の一部および混合通路１３ｄを形成する部位が描く曲線は、冷媒流れ下流側に向かって、通路形成部材３５の中心軸からの距離Ｌの増加度合が徐々に小さくなっている。

また、本実施形態の混合通路１３ｄは、第１実施形態と同様に、冷媒流れ下流側へ向かって、通路断面積が略一定となるように形成されている。従って、本実施形態では、通路形成部材３５の軸方向断面において、ミドルボデー３３のうち混合用空間３０ｈを形成する部位が描く線は、通路形成部材３５のうち混合用空間３０ｈを形成する部位が描く線に沿って湾曲している。

その他の構成は、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。さらに、本実施形態のエジェクタ１３によれば、噴射冷媒の流速（マッハ数）が低下しても、混合通路１３ｄにおける液滴と気相冷媒との混合性の低下を抑制することができ、エジェクタ効率の低下を抑制することができる。

また、本実施形態のエジェクタ１３では、通路形成部材３５のノズル通路１３ａの冷媒流れ下流側の一部および混合通路１３ｄを形成する部位と中心軸との距離Ｌの増加度合が徐々に小さくなっている。これにより、混合通路１３ｄの形状を、冷媒流れ下流側に向かって、通路形成部材３５の中心側へ曲がった形状とすることができるので、噴射冷媒中の液滴を混合通路１３ｄの外周側へ到達させやすい。

このことをより詳細に説明すると、気相冷媒と比較して液滴の慣性力は大きいので、ノズル通路１３ａの冷媒出口から噴射された液滴は、図７の二点鎖線に示すように、直進性を有している。このため、混合通路１３ｄの形状を、通路形成部材３５の中心側へ曲がった形状とすると、相対的に混合通路１３ｄの外周側壁面を中心側に分布する液滴に近づけやすい。従って、噴射冷媒を混合通路１３ｄの外周側へ到達させやすい。

その結果、混合通路１３ｄにおける液滴と気相冷媒との混合性の低下を抑制することができ、エジェクタ効率の低下を、より一層効果的に抑制することができる。

（第３実施形態）
第１実施形態では、末広部１３２の通路断面積の拡大度合を段階的に大きくした例を説明したが、本実施形態では、図８に示すように、末広部１３２の通路断面積の拡大度合を連続的に大きくした例を説明する。このため、本実施形態のノズルボデー３２の先細先端部において末広部１３２を形成する部位の軸方向断面形状は、曲線状（あるいは、円弧状）に形成されている。

その他のエジェクタ１３および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。本実施形態のように、末広部１３２の通路断面積の拡大度合を連続的に大きくしても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、図８は、第１実施形態で説明した図３に対応する拡大断面図である。

（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）上述の第１実施形態では、混合通路１３ｄにおける噴射冷媒と吸引冷媒との混合性を低下する手段として、ノズル通路１３ａの末広部１３２の通路断面積の拡大度合を徐々に大きくする手段、および吸引用通路１３ｂの最下流部の通路断面積を一定とする手段の双方を説明したが、これらの手段の双方を同時に採用する必要は無い。さらに、第２実施形態で説明した、混合通路１３ｄの形状を通路形成部材３５の中心側へ曲がった形状とする手段についても同様である。

すなわち、末広部１３２の通路断面積の拡大度合を徐々に大きくする手段、吸引用通路１３ｂの最下流部の通路断面積を一定とする手段、および混合通路１３ｄの形状を通路形成部材３５の中心側へ曲がった形状とする手段は、いずれか１つの手段を採用しても、複数の手段を組み合わせて作用しても、液滴と気相冷媒との混合性の低下を抑制する効果を得ることができる。

さらに、本発明者らの検討によれば、これらの手段による効果は、噴射冷媒のマッハ数が２．０以下のとなるエジェクタ式冷凍サイクル１０にて、効果的に得られることが判っている。

（２）上述の第１実施形態では、末広部１３２の通路断面積の拡大度合を段階的に大きくした例を説明したが、もちろん連続的に大きくしてもよい。

また、上述の第１、第２実施形態では、吸引用通路１３ｂの冷媒流れ最下流部の通路断面積を一定とした例を説明したが、吸引用通路１３ｂの通路断面積の変化はこれに限定されない。図５、図６を用いて説明したように、速度分布の縮流を抑制することができれば、吸引用通路１３ｂ（具体的には、吸引通路３０ｄ）の冷媒流れ最下流部は、冷媒流れ下流側へ向かって、通路断面積が拡大する形状に形成されていてもよい。

このような形状であっても、図９に示すように、速度分布（速度プロファイル）に縮流が生じず、混合通路１３ｄへ流入した吸引冷媒の流速が速やかに減速させることができる。その結果、噴射冷媒が通路形成部材３５の外周側へ広がることを、吸引冷媒が阻害してしまうことを抑制することができる。

また、上述の第２実施形態では、通路形成部材３５のノズル通路１３ａの冷媒流れ下流側の一部および混合通路１３ｄを形成する部位と中心軸との距離Ｌの増加度合が徐々に小さくなっている例を説明したが、少なくとも混合通路１３ｄを形成する部位と中心軸との距離Ｌの増加度合が徐々に小さくなっていれば、同様の効果を得ることができる。

（３）エジェクタ１３の構成は、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、通路形成部材３５を変位させる駆動手段として、温度変化に伴って圧力変化する感温媒体が封入された封入空間３７ｂおよび封入空間３７ｂ内の感温媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム３７ａを有して構成された駆動機構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し、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、さらに、駆動手段として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。

また、エジェクタ１３に、ディフューザ通路１３ｃを流れる冷媒の旋回流れを促進する旋回促進手段を追加してもよい。これによれば、ディフューザ通路１３ｃ内に螺旋状の冷媒流路を形成することができるので、ディフューザ通路１３ｃ内の冷媒流路が短くなってエジェクタ１３の昇圧性能が低下してしまうことを抑制できる。さらに、気液分離空間３０ｆへ流入する冷媒の旋回流れを促進させて、気液分離空間３０ｆにおける気液分離性能を向上させることができる。

このような旋回促進手段としては、通路形成部材３５およびミドルボデー３３のディフューザ通路を形成する部位に整流板を配置することによって構成してもよいし、当該部位に溝部を設けることによって構成してもよい。

（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、圧縮機１１として、エンジン駆動式の可変容量型圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機１１として、電磁クラッチの断続により圧縮機の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機を採用してもよい。さらに、固定容量型圧縮機構と電動モータとを備え、電力を供給されることによって作動する電動圧縮機を採用してもよい。電動圧縮機では、電動モータの回転数を調整することによって、冷媒吐出能力を制御することができる。

また、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。

さらに、上述のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、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１３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。

また、上述の実施形態では、冷媒としてＲ１２３４ｙｆを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＯ−１２３４ｚｄ等を採用してもよい。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。

（５）上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ１３を備えるエジェクタ式冷凍サイクル１０を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、本発明に係るエジェクタ１３を備えるエジェクタ式冷凍サイクル１０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。

また、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、蒸発器１４を送風空気を冷却する利用側熱交換器として用いているが、逆に、蒸発器１４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に係るエジェクタ１３を適用してもよい。

１０ エジェクタ式冷凍サイクル
１３ エジェクタ
１３ａ ノズル通路
１３ｂ 吸引用通路
１３ｃ ディフューザ通路
１３ｄ 混合通路
３０ ボデー
３５ 通路形成部材
１３１ 先細部
１３２ 末広部

Claims (7)

1. 蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０）に適用されるエジェクタであって、
   冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、前記減圧用空間（３０ｂ）の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から冷媒を吸引する吸引用通路（１３ｂ）、前記減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路（１３ｂ）を介して吸引された吸引冷媒とを流入させる混合用空間（３０ｈ）、および前記混合用空間（３０ｈ）から流出した冷媒を流入させる昇圧用空間（３０ｅ）が形成されたボデー（３０）と、
   少なくとも一部が前記減圧用空間（３０ｂ）の内部、前記混合用空間（３０ｈ）の内部、および前記昇圧用空間（３０ｅ）の内部に配置されるとともに、前記減圧用空間（３０ｂ）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、を備え、
   前記ボデー（３０）のうち前記減圧用空間（３０ｂ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（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（１３ａ）であり、
   前記ボデー（３０）のうち前記混合用空間（３０ｈ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒とを混合させる混合通路（１３ｄ）であり、
   前記ボデー（３０）のうち前記昇圧用空間（３０ｅ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザとして機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
   前記ノズル通路（１３ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路面積部（３０ｍ）、前記最小通路面積部（３０ｍ）の冷媒流れ上流側に形成されて前記最小通路面積部（３０ｍ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（１３１）、および前記最小通路面積部（３０ｍ）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（１３２）が形成されており、
   前記末広部（１３２）の通路断面積の拡大度合は、前記末広部（１３２）の入口側よりも出口側の方が大きくなっていることを特徴とするエジェクタ。
2. 蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０）に適用されるエジェクタであって、
   冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、前記減圧用空間（３０ｂ）の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から冷媒を吸引する吸引用通路（１３ｂ）、前記減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路（１３ｂ）を介して吸引された吸引冷媒とを流入させる混合用空間（３０ｈ）、および前記混合用空間（３０ｈ）から流出した冷媒を流入させる昇圧用空間（３０ｅ）が形成されたボデー（３０）と、
   少なくとも一部が前記減圧用空間（３０ｂ）の内部、前記混合用空間（３０ｈ）の内部、および前記昇圧用空間（３０ｅ）の内部に配置されるとともに、前記減圧用空間（３０ｂ）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、を備え、
   前記ボデー（３０）のうち前記減圧用空間（３０ｂ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（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（１３ａ）であり、
   前記ボデー（３０）のうち前記混合用空間（３０ｈ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒とを混合させる混合通路（１３ｄ）であり、
   前記ボデー（３０）のうち前記昇圧用空間（３０ｅ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザとして機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
   前記吸引用通路（１３ｂ）の最下流部は、冷媒流れ下流側に向かって、通路断面積が一定の形状あるいは拡大する形状に形成されていることを特徴とするエジェクタ。
3. 前記ノズル通路（１３ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路面積部（３０ｍ）、前記最小通路面積部（３０ｍ）の冷媒流れ上流側に形成されて前記最小通路面積部（３０ｍ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（１３１）、および前記最小通路面積部（３０ｍ）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（１３２）が形成されており、
   前記末広部（１３２）の通路断面積の拡大度合は、冷媒流れ下流側に向かって、徐々に大きくなっていることを特徴とする請求項２に記載のエジェクタ。
4. 前記混合通路（１３ｄ）は、冷媒流れ下流側に向かって、通路断面積が一定の形状あるいは徐々に縮小する形状に形成されており、
   前記通路形成部材（３５）の軸方向断面において、前記通路形成部材（３５）のうち、少なくとも前記混合通路（１３ｄ）を形成する部位が描く曲線は、冷媒流れ下流側に向かって、前記通路形成部材（３５）の中心軸からの距離（Ｌ）の増加度合が徐々に小さくなっ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。
5. 前記混合通路（１３ｄ）は、前記ノズル通路（１３ａ）の冷媒流れ方向に連続して配置されており、
   前記通路形成部材（３５）の軸方向断面において、前記通路形成部材（３５）のうち、前記ノズル通路（１３ａ）の冷媒流れ下流側の一部および前記混合通路（１３ｄ）を形成する部位が描く曲線は、冷媒流れ下流側に向かって、前記通路形成部材（３５）の中心軸からの距離（Ｌ）の増加度合が徐々に小さくなっていることを特徴とする請求項４に記載のエジェクタ。
6. さらに、前記ノズル通路（１３ａ）へ流入する冷媒を前記ノズル通路（１３ａ）の中心軸周りに旋回させる旋回流発生手段（３０ａ、３１、３２）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つに記載のエジェクタ。
7. 請求項６に記載のエジェクタ（１３）と、
   冷媒を圧縮する圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒を過冷却液相冷媒となるまで冷却する放熱器（１２）と、を備え、
   前記旋回流発生手段（３０ａ、３１、３２）には、前記過冷却液相冷媒が流入することを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。

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