JP4415877B2 - エジェクタサイクル - Google Patents

Description

本発明は、冷媒減圧手段の役割および冷媒循環手段の役割を果たすエジェクタと、複数の蒸発器とを有するエジェクタサイクルに関するものであり、例えば、冷凍庫・冷蔵庫などを有する車両用の冷凍サイクル、または冷凍室・冷蔵室などの２温度の庫室を有する冷蔵庫の冷凍サイクルなどに適用して有効である。

従来、冷媒減圧手段および冷媒循環手段としてエジェクタを使用した蒸気圧縮式冷凍サイクル（エジェクタサイクル）において、エジェクタの吐出側と気液分離器との間に第１蒸発器を配置するとともに、エジェクタの吸引側と気液分離器の液相冷媒出口側との間に第２蒸発器を設け、同時に２つの蒸発器を作動させる冷凍サイクルが特許文献１にて知られている。
特許３３２２２６３号公報

しかしながら、上記従来のような構成では、常に液相冷媒を第２蒸発器に供給するよう気液分離器を設ける必要があるため、構成が複雑であるとともに、エジェクタの絞り開度を利用して第２蒸発器の冷却能力を制御するとともに、第１蒸発器の出口側の冷媒が気液二相冷媒となるよう制御する必要があり、常に、第１蒸発器の能力制御と第２蒸発器の能力制御が連動することとなり、冷却制御にずれが生じるなど、第１蒸発器と第２蒸発器双方の冷却能力を最適な状態にコントロールすることが難しい。

そのため、発明者らは、先に特願２００４−２９０１２０号に示すような冷凍サイクルを発明して出願している。すなわち、圧縮機の吐出側に放熱器を設け、放熱器の吐出側とエジェクタとを接続するとともに、エジェクタの吐出側には第１蒸発器が設けられ、第１蒸発器で蒸発した冷媒は、再び圧縮機に吸引される。さらに、放熱器の吐出側とエジェクタの吸引側との間で分岐し、エジェクタの冷媒吸引部に接続する第１分岐通路を設け、この第１分岐通路に、冷媒の圧力および流量を調整する絞り弁と、第２蒸発器とを設けている。

このような構成により、第１蒸発器の冷却能力の制御は、エジェクタのノズル部の絞り開度を調整することにより容易に制御することができ、最適な能力に制御することが可能となる。また、第１蒸発器の出口側は、気液二相冷媒状態とする必要がなく、エジェクタにより第１蒸発器の過熱度を制御して、常に気相冷媒となるように制御することで、圧縮機へ気相冷媒を供給するよう制御できるので、特許文献１のような気液分離器を設ける必要がなくなり、構成をより簡素にすることが可能となる。

しかしながら、上述した発明の冷凍サイクルにおいて、第２蒸発器の冷却能力の調整手段に関しては提案していない。本発明は、上記の点に鑑みて成されたものであり、その目的は、同時に複数の蒸発器で冷却を可能とするエジェクタサイクルにおいて、エジェクタ下流側の蒸発器の運転を行いつつ、簡素な構成で他方にある蒸発器の冷却能力の調整を可能とするエジェクタサイクルを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項４に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１２）と、
圧縮機（１２）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）、ノズル部（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される気相冷媒吸引部（１４ｃ）、および高い速度の冷媒流と気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１４ｂ）を有するエジェクタ（１４）と、
エジェクタ（１４）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が圧縮機（１２）の吸入側に接続される第１蒸発器（１５）と、
放熱器（１３）とエジェクタ（１４）との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを気相冷媒吸引部（１４ｃ）に導く第１分岐通路（１６）と、
第１分岐通路（１６）に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（１８）とを備えるエジェクタサイクルにおいて、
第１分岐通路（１６）において第２蒸発器（１８）の冷媒流れ上流側に配置されて冷媒流量を調整する流量調整手段（１７）と、
流量調整手段（１７）での流量調整を制御する制御手段（２５）とを備え、
制御手段（２５）は、流量調整手段（１７）により第２蒸発器（１８）への冷媒流量を可変して第２蒸発器（１８）の冷却能力を可変するようになっており、
さらに、制御手段（２５）は、第２蒸発器（１８）の冷却能力を低下させる際に、第２蒸発器（１８）への冷媒流量を増加させ、
第２蒸発器（１８）の冷却能力を低下させる際には、第２蒸発器（１８）から流出する冷媒が気液二相状態となることを特徴としている。

これは、第２蒸発器（１８）の冷媒流れ上流側に流量調整手段（１７）を設け、その流量調整手段（１７）で冷媒流量を調整することによって第２蒸発器（１８）の冷却能力の調整を行うものである。この請求項１に記載の発明によれば、第２蒸発器（１８）から流出した冷媒はエジェクタ（１４）に吸引され、第１蒸発器（１５）に流通して蒸発するため、液バック状態で運転が可能であることから、冷媒流量を多く設定することができる。

そのため、例えば、冷媒流量の多い状態と、ＳＨ（スーパーヒート）０℃付近を狙った冷媒流量の少ない状態とを切り換えることにより、第２蒸発器（１８）の冷却能力を高いＨｉモードと低いＬｏモードとに切り換えることが可能となる。このように、流量調整手段（１７）で冷媒流量を切り換えるという簡素な構成で第２蒸発器（１８）の冷却能力切り換えを可能とし、商品力を向上させることができる。

また、請求項２に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１２）と、
圧縮機（１２）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）、ノズル部（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される気相冷媒吸引部（１４ｃ）、および高い速度の冷媒流と気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１４ｂ）を有するエジェクタ（１４）と、
エジェクタ（１４）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が圧縮機（１２）の吸入側に接続される第１蒸発器（１５）と、
放熱器（１３）とエジェクタ（１４）との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを気相冷媒吸引部（１４ｃ）に導く第１分岐通路（１６）と、
第１分岐通路（１６）に配置され、放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧する第１絞り手段（１７）と、
第１分岐通路（１６）において、第１絞り手段（１７）よりも冷媒流れ下流側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（１８）とを備えるエジェクタサイクルにおいて、
第２蒸発器（１８）に送風する第２送風手段（２７）と、
第２送風手段（２７）での送風量を制御する制御手段（２５）とを備え、
制御手段（２５）は、第２送風手段（２７）により第２蒸発器（１８）への送風量を可変して第２蒸発器（１８）の冷却能力を可変するようになっており、
さらに、制御手段（２５）は、第２蒸発器（１８）の冷却能力を低下させる際に、第２蒸発器（１８）への送風量を低下させ、
第２蒸発器（１８）の冷却能力を低下させる際には、第２蒸発器（１８）から流出する冷媒が気液二相状態となることを特徴としている。

これは、第２蒸発器（１８）への送風量を調整することによって第２蒸発器（１８）の冷却能力の調整を行うものである。この請求項２に記載の発明によれば、第２蒸発器（１８）から流出した冷媒はエジェクタ（１４）に吸引され、第１蒸発器（１５）に流通して蒸発するため、液バック状態で運転が可能であることから、冷媒蒸発量を少なく設定することができる。

そのため、例えば、送風量（冷媒蒸発量）の少ない状態と、ＳＨ（スーパーヒート）０℃付近の最大能力を狙った送風量（冷媒蒸発量）の多い状態とを切り換えることにより、第２蒸発器（１８）の冷却能力を低いＬｏモードと高いＨｉモードとに切り換えることが可能となる。このように、第２送風手段（２７）で送風量を切り換えるという簡素な構成で第２蒸発器（１８）の冷却能力切り換えを可能とし、商品力を向上させることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２のいずれかに記載のエジェクタサイクルにおいて、第１分岐通路（１６）のうち、流量調整手段（１７）もしくは第１絞り手段（１７）の上流部位から冷媒流れを分岐し、この冷媒流れを第１蒸発器（１５）の冷媒流出側と圧縮機（１２）の吸入側との間に合流させる第２分岐通路（２３）と、
第２分岐通路（２３）に配置され、冷媒を減圧する第２絞り手段（２４）と、
第２分岐通路（２３）において、第２絞り手段（２４）よりも冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第３蒸発器（２２）とを備えることを特徴としている。

この請求項３に記載の発明によれば、第１・第２蒸発器（１５、１８）に加え、第３蒸発器（２２）を用いて、同一または複数の冷却対象空間から吸熱することができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエジェクタサイクルにおいて、冷媒は、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＣＯ₂（二酸化炭素）冷媒のいずれか１つであることを特徴としている。なお、ここでフロンとは炭素・フッ素・塩素・水素からなる有機化合物の総称であり、冷媒として広く使用されているものである。

フロン系冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロ・クロロ・フルオロ・カーボン）系冷媒・ＨＦＣ（ハイドロ・フルオロ・カーボン）系冷媒などが含まれており、これらはオゾン層を破壊しないため代替フロンと呼ばれる冷媒である。また、ＨＣ（炭化水素）系冷媒とは、水素・炭素を含み、自然界に存在する冷媒物質のことである。このＨＣ系冷媒には、Ｒ６００ａ（イソブタン）・Ｒ２９０（プロパン）などがある。

ちなみに、上記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）
以下、本発明の実施の形態について添付した図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明のエジェクタサイクルを、例えばクールボックスの付いた車両用空調冷蔵装置の冷凍サイクルに適用した実施形態を示す模式図である。エジェクタサイクルには、冷媒が循環する冷媒循環経路１１が備えられており、この冷媒循環経路１１には、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１２が配置されている。

本実施形態では、この圧縮機１２を図示しない車両走行用エンジンによりベルトなどを介して回転駆動するようになっている。そして、圧縮機１２として吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機を使用している。ここで吐出容量は、１回転当たりの冷媒吐出量に相当するもので、冷媒の吸入容積を変化させることにより吐出容量を変化させることができる。

可変容量型圧縮機１２としては斜板式が代表的であり、具体的には、斜板の角度を変化させてピストンストロークを変化させて冷媒の吸入容積を変化させる。なお、容量制御機構を構成する電磁式圧力制御装置１２ａによって斜板室の圧力（制御圧力）を変化させることにより、斜板の角度を外部から電気的に制御できる。

この圧縮機１２の冷媒流れ下流側には、放熱器１３が配置されている。放熱器１３は、圧縮機１２から吐出された高圧冷媒と、図示しない冷却ファンにより送風される外気（車室外空気）との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却する。

放熱器１３よりもさらに冷媒流れ下流側部位には、エジェクタ１４が配置されている。このエジェクタ１４は、流体を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する作動流体の巻き込み作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプである。エジェクタについては、例えばＪＩＳ Ｚ ８１２６ 番号２．１．２．３などを参照することができる。

図２は、図１の実施形態におけるエジェクタ１４の詳細を示す模式図である。

エジェクタ１４には、放熱器１３から流入する冷媒を絞り込む通路面積の小さいノズル部１４ａと、ノズル部１４ａの冷媒噴出口と同一空間に配置され、後述する第２蒸発器１８からの気相冷媒を吸引する吸引部（気相冷媒吸引部）１４ｃが備えられている。

ノズル部１４ａ内には、その噴出口の開度を制御するためのニードル弁１４ｅが、噴出口と同軸上に配置されており、アクチュエータ１４ｆにより、その軸方向に移動可能なように配置されている。さらに、ノズル部１４ａの下流側には、吸引部１４ｃから流入した冷媒とノズル部１４ａより噴出した冷媒を混合する混合部１４ｄと、冷媒の通路面積を徐々に大きして冷媒を昇圧させるディフューザ部（昇圧部）１４ｂとが配置されている。

エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂから流出した冷媒は、第１蒸発器１５に流入する。第１蒸発器１５は、例えば、図示しない車室内空調ユニットの通風路内に設置され、車室内冷房用の冷却作用を果たす。

具体的には、車室内空調ユニットの電動送風機（第１送風機）２６により車室内空調空気が第１蒸発器１５に送風され、エジェクタ１４にて減圧後の低圧冷媒が第１蒸発器１５において車室内空調空気から吸熱して蒸発することにより車室内空調空気が冷却されて冷房能力を発揮する。第１蒸発器１５で蒸発した気相冷媒は圧縮機１２に吸入され、再び冷媒循環経路１１を循環する。

また、本実施形態のエジェクタサイクルには、冷媒循環経路１１の放熱器１３とエジェクタ１４との間の部位で分岐し、エジェクタ１４の吸引部１４ｃで冷媒循環経路１１に合流する第１分岐通路１６が形成されている。

この第１分岐通路１６には、冷媒の流量調節と、冷媒の減圧とを行う第１流量調節弁（流量調整手段）１７が配置されている。この第１流量調節弁１７は、電気的に弁開度を調節可能なものである。この第１流量調節弁１７よりも冷媒流れ下流側部位には、第２蒸発器１８が配置されている。

この第２蒸発器１８は、例えば、車両搭載の図示しないクールボックス（冷蔵庫）内部に設置され、クールボックス内の冷却作用を果たす。クールボックス内の空気は、電動送風機（第２送風機）２７によって第２蒸発器１８へ送風するようになっている。

なお、本実施形態では可変容量型圧縮機１２の電磁式圧力制御装置１２ａ、第１・第２送風機２６・２７、第１流量調節弁１７などは、電気制御装置（制御手段、以下ＥＣＵと略称）２５からの制御信号により電気的に制御されるようになっている。

次に、上記構成における本実施形態の作動を説明する。圧縮機１２を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１２で圧縮されて高温高圧状態となった冷媒は矢印Ａ方向に吐出され、放熱器１３に流入する。放熱器１３では高温の冷媒が外気により冷却されて凝縮する。放熱器１３から流出した液相冷媒は、冷媒循環径路１１を流れる矢印Ｂの流れと、第１分岐通路１６を流れる矢印Ｃの流れとに分流する。

第１分岐通路１６を流れる冷媒（矢印Ｃ）は、第１流量調節弁１７で減圧されて低圧冷媒となり、この低圧冷媒は第２蒸発器１８で第２送風機２７により送風されるクールボックス内の空気から吸熱して蒸発する。これにより、第２蒸発器１８がクールボックス内の冷却作用を発揮する。

ここで、第１分岐通路１６を流れる冷媒流量、すなわち、第２蒸発器１８の冷媒流量は、ＥＣＵ２５により第１分岐通路１６の第１流量調節弁１７の開度を制御することで調節できる。従って、第２蒸発器１８が発揮する冷却対象空間（具体的にはクールボックス内空間）の冷却能力は、ＥＣＵ２５にて第１流量調節弁１７の開度および第２送風機２７の回転数（送風量）を制御することによって制御できる。

第２蒸発器１８から流出した気相冷媒は、エジェクタ１４の吸引部１４ｃへ吸引される。一方、冷媒循環経路１１を流れる矢印Ｂの冷媒流れは、エジェクタ１４に流入してノズル部１４ａで減圧され膨張する。従って、ノズル部１４ａで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、冷媒はこのノズル部１４ａの噴出口から高速度となって噴出する。この際の冷媒圧力低下により、吸引部１４ｃから第２蒸発器１８にて蒸発した気相冷媒を吸引する。

ノズル部１４ａから噴出した冷媒と、吸引部１４ｃに吸引された冷媒とは、ノズル部１４ａ下流側で混合してディフューザ部１４ｂに流入する。このディフューザ部１４ｂでは通路面積の拡大により、冷媒の速度（膨張）エネルギーが圧力エネルギーに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂから流出した冷媒は、第１蒸発器１５に流入する。

第１蒸発器１５では、冷媒が車室内へ吹き出す空調空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、圧縮機１２に吸入・圧縮され、再び冷媒循環経路１１を矢印Ａ方向に流れる。ここで、ＥＣＵ２５は、圧縮機１２の容量制御を行い、圧縮機１２の冷媒吐出能力を制御することにより第１蒸発器１５への冷媒流量を調節するとともに、第１送風機２６の回転数（送風量）を制御することにより、第１蒸発器１５が発揮する冷却対象空間の冷却能力、具体的には車室内冷房能力を制御できる。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、第１分岐通路１６において第２蒸発器１８の冷媒流れ上流側に冷媒流量を調整する第１流量調節弁１７と、
第１流量調節弁１７での流量調整を制御する制御手段（２５）とを設けるとともに、
ＥＣＵ２５は、第１流量調節弁１７により第２蒸発器１８への冷媒流量を可変して第２蒸発器１８の冷却能力を可変するようにしている。

図３は、本発明の第１実施形態における冷却能力可変方法として、第１流量調節弁１７で冷媒流量を大小二段階に切り換えた場合の蒸発温度と冷却能力を示すグラフである。これは、第２蒸発器１８の冷媒流れ上流側に第１流量調節弁１７を設け、その第１流量調節弁１７で冷媒流量を調整することによって第２蒸発器１８の冷却能力の調整を行うものである。

これによれば、第２蒸発器１８から流出した冷媒はエジェクタ１４に吸引され、第１蒸発器１５に流通して蒸発するため、液バック状態で運転が可能であることから、冷媒流量を多く設定することができる。

そのため、例えば、冷媒流量の多い状態と、ＳＨ（スーパーヒート）０℃付近を狙った冷媒流量の少ない状態とを切り換えることにより、第２蒸発器１８の冷却能力を高いＨｉモードと低いＬｏモードとに切り換えることが可能となる。このように、第１流量調節弁１７で冷媒流量を切り換えるという簡素な構成で第２蒸発器１８の冷却能力切り換えを可能とし、商品力を向上させることができる。

また冷媒は、フロン系冷媒・ＨＣ系冷媒・ＣＯ₂（二酸化炭素）冷媒のいずれか１つであるなお、ここでフロンとは炭素・フッ素・塩素・水素からなる有機化合物の総称であり、冷媒として広く使用されているものである。フロン系冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロ・クロロ・フルオロ・カーボン）系冷媒・ＨＦＣ（ハイドロ・フルオロ・カーボン）系冷媒などが含まれており、これらはオゾン層を破壊しないため代替フロンと呼ばれる冷媒である。

また、ＨＣ（炭化水素）系冷媒とは、水素・炭素を含み、自然界に存在する冷媒物質のことである。このＨＣ系冷媒には、Ｒ６００ａ（イソブタン）・Ｒ２９０（プロパン）などがある。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態における冷却能力可変方法として、第２送風機（第２送風手段）２７で送風量を大小二段階に切り換えた場合の冷却能力を示すグラフである。上述した第１実施形態と異なる特徴として、第２蒸発器１８に送風する第２送風機２７と、
第２送風機２７での送風量を制御するＥＣＵ２５とを設けるとともに、
ＥＣＵ２５は、第２送風機２７により第２蒸発器１８への送風量を可変して第２蒸発器１８の冷却能力を可変するようにしている。

これは、第２蒸発器１８への送風量を調整することによって第２蒸発器１８の冷却能力の調整を行うものである。これによれば、第２蒸発器１８から流出した冷媒はエジェクタ１４に吸引され、第１蒸発器１５に流通して蒸発するため、液バック状態で運転が可能であることから、冷媒蒸発量を少なく設定することができる。

そのため、例えば、送風量（冷媒蒸発量）の少ない状態と、ＳＨ（スーパーヒート）０℃付近の最大能力を狙った送風量（冷媒蒸発量）の多い状態とを切り換えることにより、第２蒸発器１８の冷却能力を低いＬｏモードと高いＨｉモードとに切り換えることが可能となる。このように、第２送風機２７で送風量を切り換えるという簡素な構成で第２蒸発器１８の冷却能力切り換えを可能とし、商品力を向上させることができる。

（第３実施形態）
図５は第３実施形態のエジェクタサイクルを示すもので、第１・第２実施形態の構成に加えて、第１分岐通路１６のうち第１流量調節弁（第１絞り手段）１７の上流側部位と、第１蒸発器１５と圧縮機１２の間の部位とを接続する第２分岐通路２３を追加している。

そして、第２分岐通路２３には、冷媒の流量調節と、冷媒の減圧を行う第２流量調節弁２４が配置されている。さらに、第２流量調節弁２４よりも冷媒流れ下流側部位には、第３蒸発器２２が配置されている。第３蒸発器２２には、電動送風機（第３送風機）２９により冷却対象空間の空気が送風される。

ここで、第３蒸発器２２の下流側は第１蒸発器１５の下流側に合流して、圧縮機１２の吸入側に接続されるので、第１・第３蒸発器１５・２２の冷媒蒸発圧力は、ともに圧縮機１２の吸入圧とほぼ同一圧力となる。従って、第１・第３蒸発器１５・２２の冷媒蒸発温度も同一温度となる。

そこで、第１蒸発器１５の具体的な冷却対象空間として、例えば車室内の前席側空間を設定し、第３蒸発器２２の具体的な冷却対象空間として例えば車室内の後席側空間を設定すれば、第１蒸発器１５と第３蒸発器２２とにより車室内の前席側空間および後席側空間を同時に冷房することができる。

なお、第３実施形態において、第２流量調節弁２４および第３送風機２９の作動もＥＣＵ２５からの制御信号により制御され、第３実施形態におけるＥＣＵ２５の制御も、第１・第２実施形態とほぼ同様である。

そして、圧縮機１２の容量（ひいては冷媒吐出能力）および第２流量調節弁２４の開度を制御することにより第３蒸発器２２へ流入する冷媒の流量を調節できる。また、第３送風機２９の回転数（送風量）を制御することにより、第３蒸発器２２の冷却対象空間への冷風吹出風量を調節できる。以上により、第３蒸発器２２側の冷却能力（例えば、車室内後席側冷房能力）を調節できる。従って、３つの蒸発器１５・１８・２２が単独または複数で、同一または複数の冷却対象空間の冷却を行うことができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では本発明を車両用空調冷蔵装置に適用した例を示したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１５と冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器１８の両方を、ともに車室内の異なる領域（例えば、車室内前席側領域と車室内後席側領域）の冷房に用いても良い。

また、冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１５と冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器１８の両方を、ともにクールボックス内の冷却に用いても良い。つまり、冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１５によりクールボックス内の冷蔵室を冷却し、冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器１８によりクールボックス内の冷凍室を冷却するようにしても良い。

また、本発明によるエジェクタサイクルを、給湯器用のヒートポンプサイクルなどの蒸気圧縮式サイクルに適用しても良い。また、上述の実施形態では、冷媒の種類を特定しなかったが、冷媒はフロン系・ＨＣ系の代替フロンやＣＯ₂（二酸化炭素）など蒸気圧縮式の超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルのいずれに適用できるものであっても良い。

また、上述の実施形態では、気液分離器を用いていない構成例を示したが、第１蒸発器１５の上流側に気液分離器を設けて第１蒸発器１５に液冷媒のみを流入させても良い。また、圧縮機１２上流側に気液分離器を設けて圧縮機１２に気相冷媒のみを流入させたりする構成としても良く、この場合、気液分離器は、冷凍サイクルにおいて余剰となった液冷媒を蓄積するためのバッファ（アキュムレータ）として機能する。また、放熱器１３の下流側に、冷媒の気液分離を行って液冷媒のみを下流側に導出するレシーバを配置しても良い。

上述した第２実施形態では、第２蒸発器１８の上流側に第１流量調節弁１７が配置されている例を示したが、第２蒸発器１８の熱負荷変動が比較的小さい場合には、この第１流量調節弁１７として、絞り開度が一定になっているキャピラリチューブなどの固定絞りであっても良い。

そして、第１流量調節弁１７として、固定絞りと電磁弁とを一体化した構成を用いれば、固定絞りによる流量調節機能に流路遮断（シャット）機能を組み合わせた絞り機構を構成できる。また、第１流量調節弁１７として、蒸発器出口の過熱度などを検知して絞り開度を調節する機構を備えるもの（例えば膨張弁など）であっても良い。

また、上述の実施形態では、流量調節弁だけの例を示したが、流路遮断機能を有しない流量調整弁１７と流路遮断機能を持つ弁（電磁弁など）を併用することで、１つの蒸発器のみを運転することが可能な構成としても良い。この場合、流量調節弁に電磁弁を一体とした流路遮断（シャット）機能付流量調節弁を用いても良い。

また、上述の実施形態では、圧縮機１２として可変容量型圧縮機を用い、この可変容量型圧縮機１２の容量をＥＣＵ２５により制御して、圧縮機１２の冷媒吐出能力を制御するようにしているが、圧縮機１２として固定容量型圧縮機を用い、この固定容量型圧縮機１２の作動を電磁クラッチによりオンオフ制御し、圧縮機１２のオンオフ作動の比率を制御して、圧縮機１２の冷媒吐出能力を制御するようにしても良い。また、圧縮機１２として電動圧縮機を用いる場合は、電動圧縮機１２の回転数制御により冷媒吐出能力を制御できる。

また、上述の実施形態において、エジェクタ１４として、第１蒸発器１５の出口冷媒過熱度などを検知してエジェクタ１４のノズル１４ａの冷媒流路面積、つまり流量を調節する可変流量型のエジェクタを使用して、ノズル１４ａから噴出する冷媒圧力（吸引する気相冷媒の流量）を制御するようにしても良い。これによれば、例えば複数蒸発器運転モードにおける第２蒸発器１８を流れる冷媒の流量をより精密に制御することができる。また、上述の実施形態において複数の蒸発器、例えば、第１・２蒸発器１５・１８を１つのユニットとして一体に組み付けても良い。

本発明のエジェクタサイクルを冷凍・冷蔵室を有する車両用冷凍サイクルに適用した実施形態を示す模式図である。 図１の実施形態におけるエジェクタ１４の詳細を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における冷却能力可変方法として、第１流量調節弁１７で冷媒流量を大小二段階に切り換えた場合の蒸発温度と冷却能力を示すグラフである。 本発明の第２実施形態における冷却能力可変方法として、第２送風機２７で送風量を大小二段階に切り換えた場合の冷却能力を示すグラフである。 本発明の第３実施形態におけるエジェクタサイクルを示す模式図である。

符号の説明

１２…圧縮機
１３…放熱器
１４…エジェクタ
１４ａ…ノズル部
１４ｂ…ディフューザ部（昇圧部）
１４ｃ…吸引部（気相冷媒吸引部）
１５…第１蒸発器
１６…第１分岐通路
１７…第１流量調節弁（流量調整手段、第１絞り手段）
１８…第２蒸発器
２２…第３蒸発器
２３…第２分岐通路
２４…第２流量調節弁（第２絞り手段）
２５…ＥＣＵ（制御手段）
２７…第２送風機（第２送風手段）

Claims (4)

1. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１２）と、
   前記圧縮機（１２）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
   前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）、前記ノズル部（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される気相冷媒吸引部（１４ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１４ｂ）を有するエジェクタ（１４）と、
   前記エジェクタ（１４）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が前記圧縮機（１２）の吸入側に接続される第１蒸発器（１５）と、
   前記放熱器（１３）と前記エジェクタ（１４）との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを前記気相冷媒吸引部（１４ｃ）に導く第１分岐通路（１６）と、
   前記第１分岐通路（１６）に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（１８）とを備えるエジェクタサイクルにおいて、
   前記第１分岐通路（１６）において前記第２蒸発器（１８）の冷媒流れ上流側に配置されて冷媒流量を調整する流量調整手段（１７）と、
   前記流量調整手段（１７）での流量調整を制御する制御手段（２５）とを備え、
   前記制御手段（２５）は、前記流量調整手段（１７）により前記第２蒸発器（１８）への冷媒流量を可変して前記第２蒸発器（１８）の冷却能力を可変するようになっており、
   さらに、前記制御手段（２５）は、前記第２蒸発器（１８）の冷却能力を低下させる際に、前記第２蒸発器（１８）への冷媒流量を増加させ、
   前記第２蒸発器（１８）の冷却能力を低下させる際には、前記第２蒸発器（１８）から流出する冷媒が気液二相状態となることを特徴とするエジェクタサイクル。
2. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１２）と、
   前記圧縮機（１２）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
   前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）、前記ノズル部（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される気相冷媒吸引部（１４ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１４ｂ）を有するエジェクタ（１４）と、
   前記エジェクタ（１４）から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が前記圧縮機（１２）の吸入側に接続される第１蒸発器（１５）と、
   前記放熱器（１３）と前記エジェクタ（１４）との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを前記気相冷媒吸引部（１４ｃ）に導く第１分岐通路（１６）と、
   前記第１分岐通路（１６）に配置され、前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧する第１絞り手段（１７）と、
   前記第１分岐通路（１６）において、前記第１絞り手段（１７）よりも冷媒流れ下流側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器（１８）とを備えるエジェクタサイクルにおいて、
   前記第２蒸発器（１８）に送風する第２送風手段（２７）と、
   前記第２送風手段（２７）での送風量を制御する制御手段（２５）とを備え、
   前記制御手段（２５）は、前記第２送風手段（２７）により前記第２蒸発器（１８）への送風量を可変して前記第２蒸発器（１８）の冷却能力を可変するようになっており、
   さらに、前記制御手段（２５）は、前記第２蒸発器（１８）の冷却能力を低下させる際に、前記第２蒸発器（１８）への送風量を低下させ、
   前記第２蒸発器（１８）の冷却能力を低下させる際には、前記第２蒸発器（１８）から流出する冷媒が気液二相状態となることを特徴とするエジェクタサイクル。
3. 前記第１分岐通路（１６）のうち、前記流量調整手段（１７）もしくは前記第１絞り手段（１７）の上流部位から冷媒流れを分岐し、この冷媒流れを前記第１蒸発器（１５）の冷媒流出側と前記圧縮機（１２）の吸入側との間に合流させる第２分岐通路（２３）と、
   前記第２分岐通路（２３）に配置され、冷媒を減圧する第２絞り手段（２４）と、
   前記第２分岐通路（２３）において、前記第２絞り手段（２４）よりも冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第３蒸発器（２２）とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のエジェクタサイクル。
4. 前記冷媒は、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＣＯ₂（二酸化炭素）冷媒のいずれか１つであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のエジェクタサイクル。

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