JP5017925B2 - エジェクタ、蒸発器ユニットおよびエジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Description

本発明は、流体減圧手段の役割および流体循環手段の役割を果たすエジェクタ、このエジェクタを適用したエジェクタ式冷凍サイクル用の蒸発器ユニット、並びに、この蒸発器ユニットを適用したエジェクタ式冷凍サイクルに関する。

従来、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を有するエジェクタ式冷凍サイクルが知られている。このエジェクタ式冷凍サイクルは、例えば、車両用空調装置、あるいは車載の荷物を冷凍、冷蔵する車両用冷凍冷蔵装置等に適用して有効である。さらに、定置型の冷凍サイクルシステム、例えば、空調装置、冷蔵庫、冷凍庫などに適用して有効である。

この種のエジェクタ式冷凍サイクルは特許文献１等にて知られている。例えば、特許文献１には、エジェクタの出口側に第１蒸発器を配置し、この第１蒸発器の出口側に気液分離器を配置するとともに、この気液分離器の液相冷媒出口側とエジェクタの冷媒吸引口（流体吸引口）との間に第２蒸発器を配置し、これらのエジェクタ、第１、２蒸発器および気液分離器を一体化（ユニット化）した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では、上記のユニット化によりエジェクタ、第１、２蒸発器および気液分離器を接続する冷媒通路長さを短縮して、冷媒通路の圧力損失を低減するとともに、冷凍サイクルの小型化を図っている。
特許第３２６５６４９号公報

ところで、特許文献１に図示されたエジェクタ式冷凍サイクル（特許文献１の第２図参照）の構成によると、エジェクタを第１、２蒸発器の外部に配置してエジェクタと第１、２蒸発器とをユニット化している。しかしながら、このようなユニット化では、第１、２蒸発器の外部にエジェクタを配置するためのスペースが必要となるので、エジェクタ式冷凍サイクルの小型化効果が不充分となってしまう。

そこで、本出願人は、先に特願２００６−１２４６２号（以下、先願例という。）にて、エジェクタを第２蒸発器の冷媒集合用のヘッダタンク内に配置したエジェクタ式冷凍サイクル用の蒸発器ユニットを提案している。そして、この蒸発器ユニットをエジェクタ式冷凍サイクルに適用することで、エジェクタ式冷凍サイクルの充分な小型化を図っている。

さらに、先願例の蒸発器ユニットでは、エジェクタの冷媒吸引口をヘッダタンクの内部空間に直接開口させて、配管等を介することなくヘッダタンク内部空間の冷媒を直接吸引させている。これにより、配管等を介して吸引する場合に対して、吸引時の圧力損失を低減させている。

ところが、先願例の蒸発器ユニットを複数個用意して、これらの蒸発器ユニットを適用したサイクルを実際に作動させると、適用した蒸発器ユニットによってエジェクタ式冷凍サイクルの性能にバラツキが発生してしまうことがあった。そこで、本発明者がその原因について調査したところ、ヘッダタンク内における冷媒吸引口の開口位置が蒸発器ユニット毎に異なっていたことが原因であると判明した。

その理由は、ヘッダタンク内の内部空間では、必ずしも冷媒の状態が均一化しておらず、例えば、ヘッダタンク内の一部分に液相冷媒が偏在して、他の部分に気相冷媒が偏在しているような状態となる。そのため、ヘッダタンク内における冷媒吸引口の開口位置が異なってしまうと吸引される冷媒の気液割合が変わるので、冷媒吸引性能が変化してエジェクタ式冷凍サイクルの性能を変化させてしまうからである。

このような、冷媒吸引性能の変化を抑制するためには、ヘッダタンク内における冷媒吸引口の開口位置が蒸発器ユニット毎に異ならないように、例えば、ヘッダタンク内にエジェクタを配置する際の位置決め手段等を設けることが考えられる。しかしながら、位置決め手段等を設けることはコストアップの要因になるとともに、ヘッダタンク内の内部空間容積を縮小させて内部を通過する冷媒の圧力損失を増加させる要因にもなる。

本発明は上記点に鑑み、流体吸引性能の変化が抑制されたエジェクタを提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、エジェクタの流体吸引性能の変化が抑制されたエジェクタ式冷凍サイクル用の蒸発器ユニットを提供することを第２の目的とする。

さらに、本発明は、エジェクタの流体吸引性能の変化が抑制されたエジェクタ式冷凍サイクルを提供することを第３の目的とする。

本発明は、以下の解析的知見に基づいて案出されたものである。本発明者は、エジェクタの流体吸引性能を変化させる要因を調査するために、後述する実施形態と同一構成のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、蒸発器ユニット（２０）に搭載するエジェクタ（１４）の冷媒吸引口（１４ｂ）の配置等を変更して、冷媒吸引時の圧力損失を数値解析計算によって算出した。

なお、冷媒吸引時の圧力損失とは、サイクルの通常運転時の冷媒吸引口（１４ｂ）からエジェクタ（１４）冷媒流出口まで間の圧力損失である。まず、数値解析計算を行った各条件の冷媒吸引口（１４ｂ）の配置、数、開口形状、合計開口面積等を図６により説明する。なお、この調査のエジェクタ（１４）の冷媒吸引口（１４ｂ）は流体吸引口と同じ意味である。

条件Ａ：エジェクタ（１４）のボデー部（１４０）のうち、ノズル部（１４ａ）側端部に冷媒吸引口（１４ｂ）を４個設けている。冷媒吸引口（１４ｂ）はエジェクタ（１４）の軸周りに均等な間隔で配置されており、開口方向は後述する実施形態の図２に示す矢印の上下前後方向に向いている。また、各冷媒吸引口（１４ｂ）の開口形状は同一の円形形状で、開口面積は１つあたり約２０ｍｍ²である。従って、合計開口面積は２０ｍｍ²×４＝８０ｍｍ²である。

条件Ｂ：条件Ａに対して、冷媒吸引口（１４ｂ）の位置をエジェクタ（１４）の軸周りに４５°回転させて配置したものである。従って、冷媒吸引口（１４ｂ）の数、開口形状、合計開口面積は条件Ａと同じである。

条件Ｃ：条件Ａに対して、冷媒吸引口（１４ｂ）の軸周りの配置列をエジェクタ（１４）の軸方向に沿って並列に２列配置したものである。冷媒吸引口（１４ｂ）は各配置列に４つ設けられており、合計８つである。従って、合計開口面積は１６０ｍｍ²である。冷媒吸引口（１４ｂ）の開口形状は条件Ａと同じである。

条件Ｄ：条件Ａに対して、円形形状の冷媒吸引口（１４ｂ）の開口面積を１つあたり１０ｍｍ²となるように縮小したものである。従って、合計開口面積は４０ｍｍ²である。なお、冷媒吸引口（１４ｂ）の配置、数は条件Ａと同じである。

条件Ｅ：条件Ａに対して、冷媒吸引口（１４ｂ）の開口形状を不均一にしたものである。つまり、いずれの冷媒吸引口（１４ｂ）の開口形状も円形であるが、下側の冷媒吸引口（１４ｂ）の開口面積を他の冷媒吸引口（１４ｂ）の開口面積よりも拡大して、合計開口面積が８０ｍｍ²になるようにしている。なお、冷媒吸引口（１４ｂ）の配置、数は条件Ａと同じである。

条件Ｆ：条件Ｆに対して、上側の冷媒吸引口（１４ｂ）の開口面積を他の冷媒吸引口（１４ｂ）の開口面積よりも拡大して、合計開口面積が８０ｍｍ²になるようにしている。なお、冷媒吸引口（１４ｂ）の配置、数は条件Ａと同じである。

条件Ｇ：条件Ａに対して、冷媒吸引口（１４ｂ）をボデー部（１４０）のうちノズル部（１４ａ）の先端側に近い部位の軸周りに配置している。なお、冷媒吸引口（１４ｂ）の数、開口形状、合計開口面積は条件Ａと同じである。

条件Ｈ：条件Ｇよりも、さらに、冷媒吸引口（１４ｂ）をノズル部（１４ａ）の先端側に近い部位の軸周りに配置している。冷媒吸引口（１４ｂ）の数、開口形状、合計開口面積は条件Ａと同じである。

なお、この調査に用いたエジェクタ（１４）では、ボデー部（１４０）の内部に配置されるノズル部（１４ａ）外側面が冷媒（作動流体）の流れ方向に向かって尖ったテーパ面（１４ｈ）になっており、この条件Ｈでは、冷媒吸引口（１４ｂ）は、作動流体の流れ方向に垂直な方向から見て、テーパ面（１４ｈ）の一部と重なるように配置されている。

つまり、作動流体の流れ方向に垂直な方向から冷媒吸引口（１４ｂ）を見ると、冷媒吸引口（１４ｂ）からテーパ面（１４ｈ）が見えるように配置されている。

条件Ｉ：条件Ａに対して、各冷媒吸引口（１４ｂ）の開口形状をエジェクタ（１４）の軸方向（作動流の流れ方向）に延びる長穴形状に変更したものである。なお、各冷媒吸引口（１４ｂ）の開口面積は１つあたり２０ｍｍ²となっているので、合計開口面積は８０ｍｍ²である。さらに、冷媒吸引口（１４ｂ）の配置、数も条件Ａと同じである。

条件Ｊ：条件Ａに対して、条件Ｉと同様に、各冷媒吸引口（１４ｂ）の開口形状をエジェクタ（１４）の軸方向に延びる長穴形状に変更し、各冷媒吸引口（１４ｂ）の開口面積は１つあたり７０ｍｍ²程度に拡大して、合計開口面積は２８０ｍｍ²としたものである。ある。さらに、条件Ｈと同様に、冷媒吸引口（１４ｂ）は、作動流体の流れ方向に垂直な方向から見て、テーパ面（１４ｈ）の一部と重なるように配置されている。

次に、図７により、上記の数値解析計算結果を説明する。図７は、各条件における冷媒吸引時の圧力損失および合計開口面積を示すグラフである。

上記の条件のうち、条件ＡおよびＢの数値解析計算結果を比較すると、図７に示すように、冷媒吸引時の圧力損失が同等になっている。従って、冷媒吸引口（１４ｂ）を複数設けることで、冷媒吸引口（１４ｂ）の配置がエジェクタ（１４）の軸周り方向にずれても、冷媒吸引時の圧力損失が変化しにくいことが判った。

このことは、流体吸引口（１４ｂ）を複数設けることで、流体吸引口（１４ｂ）の配置がエジェクタ（１４）の軸周り方向にずれても、エジェクタ（１４）の流体吸引性能が変化しにくいことを意味する。

従って、本発明では、高圧流体を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）と、ノズル部（１４ａ）を収納するボデー部（１４０）と、ボデー部（１４０）に形成されて、ノズル部（１４ａ）から噴射される高速度の作動流体によって内部に流体が吸引される流体吸引口（１４ｂ）と、さらに、複数の部材をろう付け接合することによって形成されて、流体吸引口（１４ｂ）に吸引される流体が導入されるタンクを形成するタンク部材（１８ｂ）とを備え、ノズル部（１４ａ）およびボデー部（１４０）は、タンク部材（１８ｂ）に設けられた開口部を通して、タンク部材（１８ｂ）の外側から、タンク部材（１８ｂ）の内部に組み付け可能な部品として構成されており、流体吸引口（１４ｂ）は、タンク部材（１８ｂ）の内部空間のうちボデー部（１４０）の外側に位置付けられる外側空間から直接流体を吸引するようになっているとともに、複数個設けられており、
タンク部材（１８ｂ）の内部には、ボデー部（１４０）の外側面を固定するセパレータ（１８ｆ）が配置されており、タンク部材（１８ｂ）とセパレータ（１８ｆ）はろう付け接合されているエジェクタを第１の特徴とする。

これによれば、流体吸引口（１４ｂ）が複数個設けられているので、流体吸引口（１４ｂ）がボデー部（１４０）の外側空間から直接流体を吸引する際に、流体吸引口（１４ｂ）の開口位置がエジェクタ（１４）の軸周り方向にずれても、流体吸引時の圧力損失の変化を抑制できる。その結果、流体吸引性能の変化が抑制されたエジェクタを提供できる。

なお、本発明の流体吸引口（１４ｂ）がタンク部材（１８ｂ）の内部空間のうちボデー部（１４０）の外側に位置付けられる外側空間から直接流体を吸引するようになっているとは、流体吸引口（１４ｂ）がタンク部材（１８ｂ）の内部空間のうちボデー部（１４０）の外側に位置付けられる外側空間に直接開口して、配管等を介することなく、ボデー部（１４０）の外側空間の流体を吸引できるようになっていることを意味する。
また、第１の特徴のエジェクタにおいて、ボデー部（１４０）は筒状であり、タンク部材（１８ｂ）は筒状であり、ボデー部（１４０）は、その長手方向がタンク部材（１８ｂ）の長手方向に沿って延びるように配置されていてもよい。
さらに、第１の特徴のエジェクタにおいて、ボデー部（１４０）とセパレータ（１８ｆ）との間には、流体の漏れを阻止するシール部材であって、ボデー部（１４０）とセパレータ（１８ｆ）との位置ずれを許容するシール部材（３０ａ、３０ｂ）が配置されていてもよい。
さらに、第１の特徴のエジェクタにおいて、タンク部材（１８ｂ）は筒状であって、その軸方向一端にボデー部（１４０）を受け入れる開口部が開設されているとともに、その筒壁には軸方向に沿って並んで配置された複数の流体導入口が開設されていてもよい。

さらに、上記の条件Ａ、ＣおよびＤの数値解析計算結果を比較すると、図７に示すように、合計開口面積が条件Ｄ→Ａ→Ｃの順で大きくなるほど、冷媒吸引時の圧力損失が条件Ｃ→Ａ→Ｄの順で小さくなっている。

つまり、合計開口面積を拡大すれば、流体吸引時の圧力損失を小さくすることができる。本発明のように流体吸引口（１４ｂ）を複数個設ければ、１個設ける場合に対して、合計開口面積を拡大しやすいので、流体吸引時の圧力損失を低減しやすい。

次に、上記の条件ＡとＢおよびＥとＦの数値解析計算結果を比較すると、図７に示すように、合計開口面積が同一の条件であっても各冷媒吸引口（１４ｂ）の開口形状が不均一になっている場合は、冷媒吸引口（１４ｂ）の配置がエジェクタ（１４）の軸周り方向にずれると冷媒吸引時の圧力損失が変化してしまうことが判った。

そこで、上述の第１の特徴のエジェクタにおいて、複数個設けられた流体吸引口（１４ｂ）の開口形状は、互いに同一の形状となっていてもよい。これによれば、流体吸引口（１４ｂ）の開口形状が同一の形状になっているので、より一層、流体吸引時の圧力損失の変化を抑制することができる。

また、上記の第１の特徴のエジェクタにおいて、ボデー部（１４０）は、筒状の形状になっており、流体吸引口（１４ｂ）は、ボデー部（１４０）の筒壁に周方向に沿って配置されていてもよい。これによれば、流体吸引口（１４ｂ）の配置がエジェクタ（１４）の軸方向にずれることを抑制できるので、より一層、流体吸引時の圧力損失の変化を抑制することができる。

さらに、流体吸引口（１４ｂ）がボデー部（１４０）の筒壁に周方向に沿って配置されている第１の特徴のエジェクタにおいて、流体吸引口（１４ｂ）は、ボデー部（１４０）の軸周りに略均等な間隔で配置されていてもよい。

なお、本発明の軸周りに略均等な間隔で配置されているとは、軸周りに完全に均等な間隔で配置されていることのみを意味するものではなく、流体吸引口（１４ｂ）をボデー部（１４０）に形成する際の加工誤差等によって均等な間隔から微小にずれて配置されているものも含む意味である。

次に、上記の条件Ａ、ＧおよびＨの数値解析計算結果を比較すると、図７に示すように、冷媒吸引口（１４ｂ）を、条件Ａ→Ｇ→Ｈの順で、ノズル部（１４ａ）側端部からノズル部（１４ａ）の先端側に近づけて配置するほど、流体吸引時の圧力損失が小さくなっている。

そこで、本発明では、高圧流体を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）と、ノズル部（１４ａ）を収納するボデー部（１４０）と、ボデー部（１４０）に形成されて、ノズル部（１４ａ）から噴射される高速度の作動流体によって内部に流体が吸引される流体吸引口（１４ｂ）と、さらに、複数の部材をろう付け接合することによって形成されて、流体吸引口（１４ｂ）に吸引される流体が導入されるタンクを形成するタンク部材（１８ｂ）とを備え、ノズル部（１４ａ）およびボデー部（１４０）は、タンク部材（１８ｂ）に設けられた開口部を通して、タンク部材（１８ｂ）の外側から、タンク部材（１８ｂ）の内部に組み付け可能な部品として構成されており、流体吸引口（１４ｂ）は、タンク部材（１８ｂ）の内部空間のうちボデー部（１４０）の外側に位置付けられる外側空間から直接流体を吸引するようになっているとともに、複数個設けられており、
ボデー部（１４０）の内部には、ボデー部（１４０）の内側面とノズル部（１４ａ）の外側面との間に形成される空間によって、流体吸引口（１４ｂ）から吸引された流体が通過する流体通路（１４ｉ）が形成され、流体通路（１４ｉ）を形成する外側面には、前記作動流体の流れ方向に向かって尖ったテーパ面（１４ｈ）が設けられており、流体吸引口（１４ｂ）は、作動流体の流れ方向に垂直な方向から見て、テーパ面（１４ｈ）の少なくとも一部と重なるように配置されているエジェクタを第２の特徴とする。

これによれば、前述した第１の特徴と同様に、流体吸引時の圧力損失の変化を抑制できるので、流体吸引性能の変化が抑制されたエジェクタを提供できる。
これに加えて、第２の特徴によれば、流体吸引口（１４ｂ）が、作動流体の流れ方向に垂直な方向から見て、テーパ面（１４ｈ）の少なくとも一部と重なるように配置されているので、流体吸引口（１４ｂ）をノズル部（１４ａ）の先端側に近づけて配置することができる。その結果、流体吸引時の圧力損失を小さくすることができる。

また、上述の第１の特徴及び第２の特徴のエジェクタにおいて、流体吸引口（１４ｂ）は、円形状になっていてもよいし、ボデー部（１４０）の軸方向に延びる長穴形状になっていてもよい。

流体吸引口（１４ｂ）を円形状とすれば、ボデー部（１４０）に流体吸引口（１４ｂ）を容易に設けることができる。また、ボデー部（１４０）の軸方向に延びる長穴形状とすれば、円形状にする場合に対して、各流体吸引口（１４ｂ）間の間隔を広げることができるので、複数の流体吸引口（１４ｂ）を設けてもボデー部（１４０）の強度を弱めることを抑制できる。

ここで、上記の条件ＡおよびＩを比較すると、円形状に対して、長穴形状を採用すると、同一合計開口面積の場合には冷媒吸引時の圧力損失が増加してしまうものの、条件Ｊのように、合計開口面積を拡大し、さらに、冷媒吸引口（１４ｂ）をノズル部（１４ａ）の先端側に近づけて配置すれば充分に圧力損失を低減させることができる。

また、本発明では、高圧流体を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）と、
ノズル部（１４ａ）を収納するボデー部（１４０）と、
ボデー部（１４０）に形成されて、ノズル部（１４ａ）から噴射される高速度の作動流体によって内部に流体が吸引される流体吸引口（１４ｂ）と、
複数の部材をろう付け接合することによって形成されて、流体吸引口（１４ｂ）に吸引される流体が導入されるタンクを形成するタンク部材（１８ｂ）とを有するエジェクタ（１４）を備えており、
ノズル部（１４ａ）およびボデー部（１４０）は、タンク部材（１８ｂ）に設けられた開口部を通して、タンク部材（１８ｂ）の外側から、タンク部材（１８ｂ）の内部に組み付け可能な部品として構成されており、
流体吸引口（１４ｂ）は、タンク部材（１８ｂ）の内部空間のうちボデー部（１４０）の外側に位置付けられる外側空間から直接流体を吸引するようになっているとともに、複数個設けられており、
さらに、エジェクタ（１４）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１５）と、流体吸引口（１４ｂ）に吸引される冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１８）とを備え、
タンク部材は、第１蒸発器（１５）および第２蒸発器（１８）のうちいずれか一方において、冷媒を集合させるヘッダタンクの機能を兼ね備えるヘッダタンク機能付タンク部材（１８ｂ）である蒸発器ユニットを第３の特徴とする。

これによれば、タンク部材が蒸発器用のヘッダ機能付タンク部材（１８ｂ）になっており、流体吸引口（１４ｂ）がヘッダ機能付タンク部材（１８ｂ）の内部空間から直接流体を吸引するようになっているので、蒸発器用のヘッダ機能付タンク部材（１８ｂ）内部へエジェクタを組み付ける構成において、エジェクタの流体吸引性能の変化が抑制されたエジェクタ式冷凍サイクル用の蒸発器ユニットを提供することができる。

また、本発明では、上記第３の特徴の蒸発器ユニット（２０）を備えるエジェクタ式冷凍サイクルを第４の特徴とする。これによれば、第３の特徴の蒸発器ユニット（２０）を備えているので、エジェクタの流体吸引性能の変化が抑制された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。

以下、本発明のエジェクタ、このエジェクタを適用した蒸発器ユニット、並びに、このエジェクタおよび蒸発器ユニットを適用したエジェクタ式冷凍サイクルの一実施形態を説明する。なお、この蒸発器ユニットは、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニット、あるいは、エジェクタ付き蒸発器ユニットとも呼ばれ得るものである。

図１〜図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を車両用冷凍サイクル装置に適用した例の全体構成図を示す。まず、エジェクタ式冷凍サイクル１０において、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａ、ベルト等を介して図示しない車両走行用エンジンにより回転駆動される。

この圧縮機１１としては、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、あるいは電磁クラッチ１１ａの断続により圧縮機作動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のいずれを採用してもよい。また、圧縮機１１として電動圧縮機を使用すれば、電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整できる。

圧縮機１１の冷媒吐出側には放熱器１２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）とを熱交換させて、高圧冷媒を冷却するものである。

なお、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルでは、冷媒として、フロン系、ＨＣ系等の冷媒を採用しており、高圧側冷媒圧力が臨界圧力を超えない亜臨界サイクルを構成している。従って、放熱器１２は冷媒を凝縮する凝縮器として作用する。

放熱器１２の出口側には受液器１２ａが設けられており、この受液器１２ａは縦長のタンク形状のもので、冷媒の気液を分離してサイクル内の余剰液相冷媒を溜める気液分離器である。また、受液器１２ａの底部側には液相冷媒を流出させる冷媒出口が設けられている。なお、本実施形態では受液器１２ａは放熱器１２と一体的に設けられている。

また、放熱器１２として、冷媒流れ上流側に位置する凝縮用熱交換部と、この凝縮用熱交換部からの冷媒を導入して冷媒の気液を分離する受液器１２ａと、この受液器１２ａからの飽和液相冷媒を過冷却する過冷却用熱交換部とを有する、いわゆるサブクールタイプの凝縮器を採用してもよい。

受液器１２ａの冷媒出口側には温度式膨張弁１３が接続されている。この温度式膨張弁１３は受液器１２ａから流出した高圧液相冷媒を中間圧に減圧するとともに、温度式膨張弁１３から流出する冷媒の流量を調整するものである。

具体的には、本実施形態の温度式膨張弁１３は、圧縮機１１の吸入側通路に配置された感温部１３ａを有しており、圧縮機１１の吸入側冷媒の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度を検出し、圧縮機吸入側冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度（冷媒流量）を調整している。

温度式膨張弁１３の下流側は、蒸発器ユニット２０の冷媒流入口２５へ接続される。蒸発器ユニット２０は、エジェクタ１４、第１蒸発器１５、第２蒸発器１８および絞り機構１７を一体に構成（ユニット化）したもので、図１の破線内部に示すような内部構成になっている。

なお、図１に示された蒸発器ユニット２０の内部構成は、図示の都合上、概略的に示されており、後述するエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂが１個のみ示されているが、本実施形態の冷媒吸引口１４ｂは、後述するように複数個設けられている。

蒸発器ユニット２０の内部には、温度式膨張弁１３から蒸発器ユニット２０へ流入した冷媒の流れを分岐する分岐点Ｚが配置されており、分岐点Ｚにおいて冷媒の流れが分流される。そして、分流された一方の冷媒は冷媒通路１６ａへ流入し、他方の冷媒は分岐通路１６ｂへ流入する。

冷媒通路１６ａの下流側は、蒸発器ユニット２０の内部において、エジェクタ１４（具体的には、ノズル部１４ａ入口側）に接続される。エジェクタ１４は冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴射する冷媒流の吸引作用によって冷媒の循環を行う冷媒循環手段でもある。

このエジェクタ１４は、冷媒通路１６ａから流入した中間圧の冷媒の通路面積を小さく絞って冷媒をさらに減圧膨張させるノズル部１４ａと、ノズル部１４ａの冷媒噴射口１４ｅと連通するように配置されて、後述する第２蒸発器１８から流出した冷媒を吸引する複数個の冷媒吸引口１４ｂを有している。

さらに、エジェクタ１４は、ノズル部１４ａおよび冷媒吸引口１４ｂの下流側にノズル部１４ａの冷媒噴射口１４ｅから噴射された高速度の冷媒流と冷媒吸引口１４ｂから吸引された吸引冷媒とを混合する混合部１４ｃを有し、混合部１４ｃの下流側に昇圧部をなすディフューザ部１４ｄを有している。

このディフューザ部１４ｄは冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する作用を果たす。また、ディフューザ部１４ｄの出口側は、蒸発器ユニット２０の内部において、第１蒸発器１５に接続される。

なお、蒸発器ユニット２０内部におけるエジェクタ１４の具体的配置およびエジェクタ１４の具体的形状の詳細は後述する。

第１蒸発器１５は、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄから流出した冷媒と送風ファン１９によって送風された空気との間で熱交換を行って、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１９はモータ１９ａによって駆動される電動ファンであり、モータ１９ａは空調制御装置（図示せず）から出力される制御電圧によって回転駆動される。

さらに、第１蒸発器１５の出口側は、蒸発器ユニット２０の冷媒流出口２６に接続されており、冷媒流出口２６は圧縮機１１の冷媒吸引側に接続される。

次に、分岐通路１６ｂの下流側は、蒸発器ユニット２０の内部において、絞り機構１７を介して第２蒸発器１８に接続される。絞り機構１７は第２蒸発器１８に流入する冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、第２蒸発器１８に流入する冷媒の流量調整を行う流量調整手段でもある。なお、本実施形態では、後述するように絞り機構１７をキャピラリチューブで構成しているが、オリフィス等の固定絞りで構成することもできる。

第２蒸発器１８は、絞り機構１７から流出した冷媒と送風ファン１９送風空気との間で熱交換を行って、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。ここで、第１蒸発器１５は送風ファン１９によって送風された空気の流れ方向の上流側（風上側）に配置され、第２蒸発器１８は空気の流れ方向の下流側（風下側）に配置されている。

従って、送風ファン１９より送風された空気は、矢印Ｙ方向に流れ、まず、第１蒸発器１５でディフューザ部１４ｄから流出した冷媒と熱交換して冷却され、次に第２蒸発器１８で絞り手段１７から流出した冷媒と熱交換して冷却されるようになっている。これにより、第１蒸発器１５と第２蒸発器１８にて同一の冷却対象空間（図示せず）を冷却することができるようになっている。

例えば、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を車両用空調装置に適用すれば車室内空間が冷却対象空間となり、車両用冷凍装置に適用すれば冷凍庫内空間が冷却対象空間となる。また、第１、２蒸発器１５、１８は上記の如く配置されているので、第１蒸発器１５は風上側熱交換器、第２蒸発器１８は風下側熱交換器とも呼ばれ得る。

そして、第２蒸発器１８の出口側は、蒸発器ユニット２０の内部において、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに接続される。

次に、上述の蒸発器ユニット２０の内部構成を実現する、蒸発器ユニット２０の具体的構造を図２により説明する。図２は、蒸発器ユニット２０の分解斜視図である。図２の上下左右の各矢印の方向は、蒸発器ユニット２０を車両に搭載した状態の方向であり、矢印Ｙに示す送風ファン１９送風空気の流れ方向風上側が前方、風下側が後方となる。

まず、本実施形態では、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８が完全に１つの蒸発器構造として一体化されている。そのため、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８は、送風ファン１９送風空気の流れ方向（矢印Ｙ方向）から見ると重なるように配置され、風上側に第１蒸発器１５が配置され、風下側に第２蒸発器が配置されている。

また、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８の基本的構成は同一であり、それぞれ内部を通過する冷媒と送風ファン１９送風空気とを熱交換させる熱交換コア部１５ａ、１８ａを備えている。熱交換コア部１５ａ、１８ａは上下方向に延びる複数のチューブ２１と、この複数のチューブ２１相互間に配置されるフィン２２とを有している。

チューブ２１は、内部を冷媒が通過する管であり、断面形状が空気流れ方向Ｙに沿って扁平な扁平チューブである。フィン２２は、空気側伝熱面積を拡大して空気と冷媒との熱交換を促進するもので、薄板材を波状に曲げ成形したコルゲートフィンである。

チューブ２１は左右方向に複数本配置されており、隣り合うチューブ２１間にフィン２２が配置される。具体的には、フィン２２は、隣接するチューブ２１の平坦な外側面（扁平面）に接合されている。従って、熱交換コア部１５ａ、１８ａは、チューブ２１およびフィン２２が左右方向に積層された積層構造によって構成される。

なお、図２では、チューブ２１とフィン２２の積層構造の一部のみ図示しているが、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８の全域にチューブ２１とフィン２２の積層構造が構成される。また、この積層構造の空隙部を送風ファン１９送風空気が矢印Ｙ方向に通過するようになっている。もちろん、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８は、フィン２２を有することなく構成されてもよい。

第１蒸発器１５および第２蒸発器１８の上側にはそれぞれヘッダタンク１５ｂ、１８ｂが配置され、下側にはそれぞれヘッダタンク１５ｃ、１８ｃが配置されている。これらのヘッダダンク１５ｂ…１８ｃはチューブ２１の長手方向（図２の上下方向）両端部に接続されて冷媒の集合・分配を行うものである。

ヘッダタンク１５ｂ…１８ｃは、いわゆる分割タイプのヘッダタンクになっており、チューブ２１が接続されるプレート部材と、このプレート部材に組み合わされるタンク部材とを有して筒状に構成される。例えば、上側の２つのヘッダタンク１５ｂ、１８ｂは、図２に示すように、それぞれプレート部材１５ｄ、１８ｄおよびタンク部材１５ｅ、１８ｅを組み合わせて構成される。

各プレート部材には、チューブ２１の上側または下側端部が挿入されて接合されるチューブ嵌合穴部（図示せず）が形成されており、このチューブ嵌合穴を介してチューブ２１と、それぞれのヘッダタンク１５ｂ…１８ｃの内部空間とが連通する。また、第１、２蒸発器１５、１８のチューブ２１は互いに独立した冷媒通路を構成しているので、それぞれのヘッダタンク１５ｂ…１８ｃの内部空間も互いに独立した空間を構成する。

なお、本実施形態では、上側の２つのヘッダタンク１５ｂ、１８ｂが隣接しているので、プレート部材１５ｄ、１８ｄ同士、および、タンク部材１５ｅ、１８ｅ同士を一体に形成して、これらを組み合わせることで、ヘッダタンク１５ｂ、１８ｂを一体に形成している。下側の２つのヘッダタンク１５ｃ、１８ｃも同様である。もちろん、これらのヘッダタンク１５ｂ…１８ｃをそれぞれ独立の部材として形成してもよい。

さらに、上側の２つのヘッダタンク１５ｂ、１８ｂの内部には、それぞれ、セパレータ１５ｆ、１８ｆが配置されている。セパレータ１５ｆ、１８ｆは、ヘッダタンク１５ｂ、１８ｂの内壁面に接合されて、ヘッダタンク１５ｂ、１８ｂの内部空間を仕切る仕切板である。

具体的には、ヘッダタンク１５ｂには、セパレータ１５ｆが配置されて、左側の内部空間Ｋの容積と右側の内部空間Ｌの容積が略同等になるようにヘッダタンク１５ｂの内部空間を仕切っている。また、ヘッダタンク１８ｂには、セパレータ１８ｆが配置されて、左側の内部空間Ｍの容積と右側の内部空間Ｎの容積が略同等になるようにヘッダタンク１８ｂの内部空間を仕切っている。

ヘッダタンク１８ｂの左側の内部空間Ｍには、前述のエジェクタ１４がヘッダタンク１８ｂの長手方向（左右方向）に沿って延びるように配置されている。このエジェクタ１４は、ノズル部１４ａの入口側が後述する接続ブロック２３と連通するように配置される。

さらに、エジェクタ１４の流出側（具体的にはディフューザ部１４ｄの冷媒出口側）は、セパレータ１８ｆに設けられた貫通穴１８ｇを貫通するように配置されて、ヘッダタンク１８ｂの右側の内部空間Ｎと連通している。その他の蒸発器ユニット２０内部におけるエジェクタ１４の具体的配置およびエジェクタ１４の具体的形状の詳細は後述する。

次に、内部空間Ｎには、内部空間Ｎを上下に分割する上下仕切板２７が配置されており、エジェクタ１４の流出側は内部空間Ｎの上側空間Ｎ１と連通している。また、この上側空間Ｎ１は図示しない連通路を介してヘッダタンク１５ｂの右側の内部空間Ｌと連通している。さらに、内部空間Ｎの下側空間Ｎ２は、ヘッダタンク１８ｂの右側端部の固定絞り接続穴１８ｈを介して、固定絞り１７の出口側端部と接続されている。

なお、本実施形態において絞り機構１７を構成するキャピラリチューブは、ヘッダダンク１５ｂ、１８ｂの長手方向に沿って延びる形状になっており、ヘッダタンク１５ｂの外側面とヘッダタンク１８ｂの外側面との間に形成される谷部に接合されている。従って、絞り機構１７の入口側端部は、ヘッダタンク１５ｂ、１８ｂの左側端部に配置されることになる。

また、上側の２つのヘッダタンク１５ｂ、１８ｂの左側端部（内部空間Ｋ、Ｍの左側端部）には、蒸発器ユニット２０の冷媒吸入口２５および冷媒流出口２６を構成する接続ブロック２３が接合されている。

この接続ブロック２３は、ブロック部２３ａとプレート部２３ｂとを有して構成されており、ブロック部２３ａおよびプレート部２３ｂのそれぞれの対向面には溝部が構成されている。従って、ブロック部２３ａおよびプレート部２３ｂを一体に固定すると、溝部によって接続ブロック２３内部に冷媒通路が形成される。

この冷媒通路は、冷媒流入口２５へ流入した冷媒を、ヘッダタンク１８ｂの内部空間Ｍに配置されたエジェクタ１４のノズル部１４ａ入口側およびヘッダタンク１５ｂ、１８ｂの外側面に接合された絞り機構１７入口側へ導く通路を構成する。従って、前述の分岐点Ｚ、冷媒通路１６ａおよび分岐通路１６ｂが、接続ブロック２３内部に形成された冷媒通路によって構成される。

また、接続ブロック２３に形成された冷媒流出口２６は、接続ブロック２３の厚み方向（左右方向）に貫通する貫通穴によって内部空間Ｋと連通している。

なお、上側の２つのヘッダタンク１５ｂ、１８ｂの右側端部（内部空間Ｌ、Ｎの左側端部）および下側の２つのヘッダタンク１５ｃ、１８ｃの両端部には、各ヘッダタンク１５ｂ…１８ｃを閉塞するタンクキャップが接合されている。

次に、蒸発器ユニット２０内部におけるエジェクタ１４の具体的配置およびエジェクタ１４の具体的形状の詳細を図３により説明する。なお、図３は、第１、２蒸発器１５、１８の上側のヘッダタンク１５ｂ、１８ｂの水平方向断面図である。

まず、主に内部空間Ｍに配置されるエジェクタ１４は、ヘッダタンク１８ｂの長手方向（左右方向）に沿って延びるボデー部１４０を有している。ボデー部１４０はアルミニウム材にて形成されており、中央に細軸部１４１が設けられた筒状の形状になっている。具体的には、ボデー部１４０は、図示実施形態のように円筒状に形成することができる。

ボデー部１４０の内部空間のうち、細軸部１４１の左側（接続ブロック２３側）にはノズル部１４ａが収容されるノズル部収容空間が形成され、細軸部１４１には混合部１４ｃが形成され、細軸部１４１の右側（内部空間Ｎ側）にはディフューザ部１４ｄが形成されている。

また、ボデー部１４０の外側面のうち、ノズル部収容空間側（接続ブロック２３側）端部は、接続ブロック２３のプレート部２３ｂにＯリング３０ａを介してシール固定され、さらに、ディフューザ部１４ｄ側（内部空間Ｎ側）端部は、セパレータ１８ｆに設けられた貫通穴１８ｇにＯリング３０ｂを介してシール固定されている。

ここで、Ｏリング３０ａ、３０ｂは、ボデー部１４０とヘッダタンク１８ｂとの間に配置され、流体の漏れを阻止するシール部材であって、ボデー部１４０とヘッダタンク１８ｂとの軸方向への位置ずれを許容するシール部材である。この構成は、ボデー部１４０をヘッダタンクとは別部品として構成し、組み付ける構成を可能とする。

また、エジェクタ１４は棒状の外形を呈するように構成され、その両端部がＯリング３０ａ、３０ｂによってヘッダタンク１８ｂ内に支持されることになる。この構成は、ヘッダタンク１８ｂ内に所要のタンク容積を与えることを可能とする。

つまり、エジェクタ１４の駆動流となる冷媒の流れ方向に沿って細長い形状となるエジェクタ１４を安定的に支持し、しかも複数の冷媒吸引口１４ｂをヘッダタンク長手方向に垂直な断面においてタンク内の中央側に位置付けることを可能とする。

ノズル部収容空間に収容されるノズル部１４ａは、ステンレスにて形成されており、接続ブロック２３側（左側）に太軸部１４ｆを有し、混合部１４ｃ側（右側）に細軸部１４ｇを有する略円筒状の形状になっている。太軸部１４ｆはボデー部１４０の内側面に固定される固定部を形成するとともに、太軸部１４ｆの左側端面には冷媒入口部が形成されている。

なお、本実施形態では、ノズル部１４ａの太軸部１４ｆをボデー部１４０のノズル部収容空間の内部に圧入で固定されており、固定部から冷媒が漏れないようになっている。もちろん、固定部から冷媒が漏れないようになっていれば、接着、溶接、圧接、はんだ付け等の接合手段で接合・固定してもよい。

ノズル部１４ａとボデー部１４０とは、互いの軸心を所定の精度で一致させることが望ましいため、互いの軸心を一致させた状態で固定されており、ひとつの部品として構成される。

また、ノズル部１４ａの細軸部１４ｇは冷媒の流れ方向（図３では左方向）に向かって尖ったテーパ面１４ｈを有している。このテーパ面１４ｈの先端部には、冷媒が噴射される冷媒噴射孔１４ｅが形成されている。さらに、ボデー部１４０の内側面と細軸部１４ｇの外側面との間には、冷媒吸引口１４ｂから吸引された流体が通過する流体通路１４ｉが形成される。

冷媒吸引口１４ｂは、ボデー部１４０の外側空間（本実施形態では、ヘッダタンク１８ｂの内部空間Ｍ）と流体通路１４ｉとを連通させるように、ボデー部１４０に設けられている。つまり、冷媒吸引口１４ｂは内部空間Ｍに直接開口しており、内部空間Ｍから直接冷媒を吸引することができる。

さらに、この冷媒吸引口１４ｂは、複数個（本実施形態では、４個）設けられており、ボデー部１４０の筒壁に周方向に沿って、軸周りに均等に配置されている。具体的には、図２に示す前後上下の各方向に向かって開口するように配置されている。

また、複数個設けられた冷媒吸引口１４ｂの開口形状は、互いに同一な形状で、ボデー部１４０の軸方向に延びる長穴形状になっている。さらに、各冷媒吸引口１４ｂは冷媒の流れ方向（ボデー部１４０の軸方向）に垂直な方向から見て、ノズル部１４ａのテーパ面１４ｈの少なくとも一部と重なる位置に設けられている。つまり、本実施形態の冷媒吸引口１４ｂは前述の数値解析計算で用いた条件Ｊの形状と同様である。

蒸発器ユニット２０の具体的構成は上記のようになっており、第１蒸発器１５、第２蒸発器１８、絞り機構１７および接続ブロック２３等のエジェクタ１４を除く蒸発器ユニット２０構成部品の材質として、熱伝導性やろう付け性に優れた金属であるアルミニウムを採用している。そして、これらの各構成部品をろう付け接合により一体に接合している。

ところで、エジェクタ１４をろう付け接合すると、ろう付け時の高温度（アルミニウムのろう付け温度：６００℃付近）にてノズル部１４ａが熱変形するおそれや、ろう付け工程における不純物の付着のおそれがあるため、ノズル部１４ａの通路形状、寸法等を所期の設計通りに維持できないという不具合が生じる。

そこで、エジェクタ１４については、第１蒸発器１５、第２蒸発器１８、絞り機構１７および接続ブロック２３等の一体ろう付け接合を行った後に、第２蒸発器１８のヘッダタンク１８ｂの内部に組み付けている。

具体的には、第１蒸発器１５、第２蒸発器１８等をろう付け接合するろう付け工程の終了後に、接続ブロック２３に設けたエジェクタ挿入穴２８からエジェクタ１４を挿入する。このエジェクタ挿入穴２８は、図２、３に示すように、第２蒸発器１８の上側のヘッダタンク１８ｂの左側端部と連通するように開口しており、ヘッダタンク１８ｂの長手方向から見るとヘッダタンク１８ｂと完全に重なる位置に配置されている。

従って、冷媒吸引口１４ｂに吸引される流体が導入されるタンクは、タンク部材としてのヘッダタンク１８ｂによって形成されている。このヘッダタンク１８ｂは、ろう付け部を介して接合された部材である。そして、ノズル部１４ａとボデー部１４０とは、ヘッダタンク１８ｂに設けられた開口部を通して、ヘッダタンク１８ｂの外側から、ヘッダタンク１８ｂの内部に組み付け可能な部品として構成されている。

ヘッダタンク１８ｂは、円筒状あるいは半円柱状と呼びうる筒状である。さらに、ヘッダタンク１８ｂには、その軸方向一端にボデー部１４０を受け入れる開口部が開設されている。ボデー部１４０の軸心とヘッダタンク１８ｂの軸心は、ほぼ一致するように配置されている。ボデー部１４０は、ヘッダタンク１８ｂの内面からほぼ一様に離れて位置づけられている。

また、前述の如く、ヘッダタンク１８ｂの筒壁には、第２蒸発器のチューブ２１が接続された複数のチューブ嵌合穴が開設されている。これらチューブ嵌合穴は、軸方向（ヘッダタンク１８ｂ長手方向）に沿って並んで配置された冷媒導入口である。ヘッダタンク１８ｂには、これら流体導入口から軸方向に広く分散して気液二相状態の冷媒が導入される。

ヘッダタンク１８ｂは、導入された二相状態の冷媒にいくらかの気液分離作用を与え、蒸発器の重力に対する配置状態に依存する冷媒分布を生じる。この構成にあっても、ボデー部１４０に設けた冷媒吸引口１４ｂは、配置状態に依存しない吸引性能を提供するために貢献する。

そして、ボデー部１４０のディフューザ部１４ｄ外側面がセパレータ１８ｆを貫通するまで挿入して、さらに、エジェクタ１４挿入後のエジェクタ挿入穴２８にスペーサ２８ａを挿入した状態で、エジェクタ挿入穴２８にプラグ２９をネジ止めすることによってエジェクタ１４を固定する。

このようにスペーサ２８ａを挿入することで、接続ブロック２３内部に構成された冷媒通路１６ａを閉塞することなく、エジェクタ１４を固定することができる。さらに、プラグ２９はＯリング３０ｃによってエジェクタ挿入穴２８にシール固定されるので、プラグ２９とエジェクタ挿入穴２８との間から冷媒が漏れることもない。

なお、本実施形態では、エジェクタ１４のノズル部１４ａをステンレスで形成しているが、黄銅等の材質で形成してもよい。また、ボデー部１４０をアルミニウム材で形成しているが、ステンレス、銅、樹脂等の材質で形成してもよい。

次に、上記構成の蒸発器ユニット２０内の冷媒流路を図４により説明する。図４は、蒸発器ユニット２０内の模式的な全体斜視図である。まず、接続ブロック２３の冷媒流入口２５から蒸発器ユニット２０内部へ流入した冷媒流れは、分岐点Ｚで分岐されて一方の冷媒流れは矢印ａ方向に流れてエジェクタ１４のノズル部１４ａに流入する。

そして、ノズル部１４ａに流入した冷媒は、エジェクタ１４内（ノズル部１４ａ→混合部１４ｃ→ディフューザ部１４ｄ）を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒は第２蒸発器１８の上側のヘッダタンク１８ｂのうち、右側に形成された内部空間Ｎの上側空間Ｎ１へ流入する。

上側空間Ｎ１へ流入した冷媒は、連通路を介して第２蒸発器１８のヘッダタンク１５ｂの右側の内部空間Ｌへ流入して、第１蒸発器１５の右側部の複数のチューブ２１に分配される。そしてチューブ２１を矢印ｂのように下降して第１蒸発器１５の下側のヘッダタンク１５ｃの内部空間に集合する。

ヘッダタンク１５ｃの内部空間に集合した冷媒は矢印ｃのように左側に移動して、第１蒸発器１５の左側部の複数のチューブ２１に分配され、矢印ｄのように上昇して第１蒸発器１５の上側のヘッダタンク１５ｂの内部空間Ｋに流入する。内部空間Ｋに流入した冷媒は接続ブロック２３の冷媒流出口２６を介して矢印ｅのように蒸発器ユニット２０から流出する。

分岐点Ｚで分岐された他方の冷媒流れは、接続ブロック２３内部に構成された分岐通路１６ｂを矢印ｆ方向に流れて絞り機構１７を構成するキャピラリチューブに流入する。そして、キャピラリチューブ内部を右側に移動しながら減圧され、この減圧後の低圧冷媒は第２蒸発器１８の上側のヘッダタンク１８ｂのうち、右側に形成された内部空間Ｎの下側空間Ｎ２へ流入する。

下側空間Ｎ２へ流入した冷媒は、第２蒸発器１８の右側部の複数のチューブ２１に分配される。そしてチューブ２１を矢印ｇのように下降して第２蒸発器１８の下側のヘッダタンク１８ｃの内部空間に集合する。

ヘッダタンク１８ｃの内部空間に集合した冷媒は矢印ｈのように左側に移動して、第２蒸発器１８の左側部の複数のチューブ２１に分配され、矢印ｉのように上昇して第２蒸発器１８の上側のヘッダタンク１５ｂの内部空間Ｍに流入する。内部空間Ｍに流入した冷媒は内部空間Ｍに直接開口している複数の冷媒吸引口１４ｂからエジェクタ１４内部へ吸引される。

次に、上記の構成において本実施形態の作動を説明する。圧縮機１１を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１１で圧縮され吐出された高温高圧状態の冷媒は放熱器１２に流入する。放熱器１２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１２から流出した高圧冷媒は受液器１２ａ内に流入し、この受液器１２ａ内にて冷媒の気液が分離され、液相冷媒が受液器１２ａから導出され温度式膨張弁１３を通過する。

この温度式膨張弁１３では、第１蒸発器１５の出口冷媒（圧縮機吸入冷媒）の過熱度が所定値となるように弁開度（冷媒流量）が調整され、高圧冷媒が減圧される。この温度式膨張弁１３通過後の冷媒（中間圧冷媒）は分岐点Ｚで分岐されて冷媒通路１６ａと分岐通路１６ｂに分流される。

冷媒通路１６ａを介してエジェクタ１４に流入した冷媒流れはノズル部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、冷媒はノズル部１４ａの冷媒噴射口１４ｅから高速度となって噴射する。この際の冷媒の圧力低下により、冷媒吸引口１４ｂから第２蒸発器１８流出冷媒（気相冷媒）が吸引される。

冷媒噴射口１４ｅから噴射した冷媒と冷媒吸引口１４ｂに吸引された冷媒は、ノズル部１４ａ下流側の混合部１４ｃで混合してディフューザ部１４ｄに流入する。このディフューザ部１４ｄ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。

そして、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄから流出した流出冷媒は図４に示す矢印ｂ→ｃ→ｄ→ｅの順に第１蒸発器１５を通過する。この間に、冷媒は送風ファン１９より送風された送風空気（矢印Ｙ）から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、圧縮機１１に吸入され、再び圧縮される。

一方、冷媒分岐通路１６ｂに流入し、絞り機構１７で低圧冷媒となった冷媒は図４に示す矢印ｇ→ｈ→ｉの順に第２蒸発器１８を通過する。この間に、冷媒は送風ファン１９より送風されて第１蒸発器１５を通過した送風空気（矢印Ｙ）から吸熱して蒸発する。蒸発後の気相冷媒は冷媒吸引口１４ｂからエジェクタ１４内に吸引される。

以上の如く、本実施形態のサイクルでは、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄの下流側冷媒を第１蒸発器１５に供給するとともに、分岐通路１６ｂ側の冷媒を絞り機構１７を介して第２蒸発器１８に供給しているので、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８で同時に冷却作用を発揮できる。

さらに、送風ファン１９から送風された空気を第１蒸発器１５→第２蒸発器１８の順に通過させて同一の冷却対象空間を冷却できる。その際に、第１蒸発器１５の冷媒蒸発圧力をディフューザ部１４ｄで昇圧した後の圧力として、一方、第２蒸発器１８のは冷媒吸引口１４ｂに接続されるので、第２蒸発器１８の冷媒蒸発圧力をノズル部１４ａ減圧直後の最も低い圧力とすることができる。

従って、第１蒸発器１５の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも第２蒸発器１８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、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８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、第１蒸発器１５下流側を圧縮機１１吸入側に接続しているので、ディフューザ部１４ｄで昇圧された冷媒を圧縮機１１に吸入させることができる。その結果、圧縮機１１の吸入圧を上昇させることができるので、圧縮機１１の駆動動力を低減することもできる。

さらに、本実施形態では、本発明のエジェクタ１４および蒸発器ユニット２０を採用しているので、以下のような優れた効果を得ることができる。

まず、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂが、ボデー部１４０の外側空間（ヘッダタンク１８ｂの内部空間Ｍ）から直接冷媒を吸引するようになっているので、先願例と同様の蒸発器ユニット２０の小型化効果および冷媒吸引時の圧力損失低減効果を得ることができる。

さらに、冷媒吸引口１４ｂが複数個（本実施形態では、４個）設けられているので、冷媒吸引口１４ｂが内部空間Ｍから直接流体を吸引する際に、冷媒吸引口１４ｂの開口位置がエジェクタ１４の軸周り方向にずれても、冷媒吸引時の圧力損失の変化を抑制できる。これにより、エジェクタ１４の冷媒吸引性能の変化を抑制できるので、蒸発器ユニット２０によるエジェクタ式冷凍サイクルの性能バラツキを抑制できる。

また、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂを複数個設けているので、冷媒吸引口を１個設ける場合に対して、冷媒吸引口１４ｂの合計開口面積を拡大しやすい。その結果、冷媒吸引時の圧力損失を低減しやすい。

さらに、前述の数値解析調査結果において説明したように複数個設けられた冷媒吸引口１４ｂの開口形状は互いに同一形状となっており、さらに、ボデー部１４０の筒壁に周方向に沿って配置されており、ボデー部１４０の軸周りに均等に配置されているので、より一層、冷媒吸引時の圧力損失を低減できる。

さらに、冷媒吸引口１４ｂが、冷媒の流れ方向に垂直な方向から見ると、ノズル部１４ａの外側に形成されたテーパ面１４ｈと重なる位置に配置されているので、冷媒吸引口１４ｂをノズル部１４ａの先端側の冷媒噴射口１４ｅに近づけて配置することができる。その結果、より一層、流体吸引時の圧力損失を小さくすることができる。

さらに、冷媒吸引口１４ｂの開口形状をボデー部１４０の軸方向に延びる長穴形状としているので、開口形状を円形状にする場合に対して、隣接する冷媒吸引口１４ｂ間の間隔を広げることができる。その結果、複数の冷媒吸引口１４ｂを設けてもボデー部１４０の強度を弱めることがない。従って、ボデー部１４０にノズル部１４ａを圧入してもボデー部１４０の変形を抑制できる。

（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、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、冷媒吸引口１４ｂの開口形状をボデー部１４０の軸方向に延びる長穴形状としたが、ボデー部１４０の強度を弱めることのない範囲で冷媒吸引口１４ｂの開口形状を円形状にしてもよい。円形状であれば、冷媒吸引口１４ｂを容易に形成できるので、エジェクタ１４および蒸発器ユニット２０の低コスト化を図ることができる。

さらに、前述の数値解析調査結果において説明した条件Ｃのように、冷媒吸引口１４ｂのボデー部１４０軸周りの配置列を複数にすれば、冷媒吸引口１４ｂの開口形状が円形状であっても合計開口面積を拡大することができるので、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

例えば、図５（ａ）に示すように、配置列を２列として、列毎に冷媒吸引口１４ｂの位置をエジェクタ１４の軸周り方向に回転させた一に配置してもよい。さらに、ノズル部１４ａ先端側の列に配置される冷媒吸引口１４ｂは、冷媒の流れ方向に垂直な方向から見て、テーパ面１４ｈの一部と重なる位置に配置してもよい。なお、図５（ｂ）は前述の条件Ｃの冷媒吸引口１４ｂを図５（ａ）と比較するために、側面図で示したものである。

また、図５（ｃ）〜（ｅ）に示すように冷媒吸引口１４ｂの開口形状を矩形状、三角形状、スリット状に構成してもよい。つまり、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであれば、冷媒吸引口１４ｂの配置、数、開口形状、合計開口面積を変更してもよい。

（２）上述の実施形態では、第２蒸発器１８の上側ヘッダタンク１８ｂにエジェクタ１４を配置しているが、エジェクタ１４を配置するヘッダタンクはこれに限定されない。

セパレータ１５ｆ、１８ｆの配置および数の変更、ヘッダタンク内部空間の分割状態等により、蒸発器ユニット２０内の冷媒流路が変更された場合は、エジェクタに吸引される冷媒を集合させるヘッダタンク内において冷媒吸引口１４ｂが直接開口するように配置すればよい。

例えば、第１蒸発器１５のヘッダタンク１５ｂ、１５ｃ内部を、上述の実施形態の内部空間Ｎの如く、上下に分割する上下仕切り板を設け、上側空間に本発明のエジェクタ１４を配置するとともに、上側空間と第２蒸発器１８のヘッダタンク１８ｂ、１８ｃを連通させる。一方、第１蒸発器１５を構成するチューブ２１を下側空間にのみ連通させる。このような構成にすれば、第１蒸発器１５の内部にエジェクタ１４を配置することもできる。

（３）上述の実施形態では、第１蒸発器１５、第２蒸発器１８、絞り機構１７および接続ブロック２３等の一体ろう付け接合を行った後に、本発明のエジェクタ１４を第２蒸発器１８のヘッダタンク１８ｂの内部に挿入しているが、本発明のエジェクタ１４は、予め流体吸引口（冷媒吸引口）１４ｂに吸引される流体が導入されるタンクを形成するタンク部材を備えてもよい。

この場合は、このタンク部材に、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８のうちいずれか一方において冷媒を集合させるヘッダ部材を兼務させることができる。つまり、第１、２蒸発器を構成するチューブ２１をタンク部材に直接接続すれば、上述の実施形態と同様の効果を有する蒸発器ユニットを構成できる。

なお、タンク部材にチューブ２１を接続する場合は、エジェクタ１４のろう付け接合時のノズル部１４ａ熱変形等の不具合を抑制するために、タンク部材とチューブ２１とを接着、スポット溶接、圧接等の手段で接合してもよい。また、ノズル部１４ａを耐熱変形性に優れる材料（例えば、インコネル）で構成して、タンク部材とチューブ２１とをろう付け接合してもよい。

（４）上述の実施形態において、蒸発器ユニット２０はエジェクタ１４、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８等を一体化して構成されているが、蒸発器ユニット２０に他のエジェクタ式冷凍サイクル構成部品を一体化してもよい。例えば、蒸発器ユニットに温度式膨張弁１３を一体的に組みつけてもよい。

（５）上述の実施形態では、蒸発器ユニット２０の各部材を一体に組み付けるに際して、エジェクタ１４を除く他の部材をアルミニウム材で形成した一体ろう付け接合しているが、これらの部材の一体組み付けは、ろう付け以外に、ねじ止め、かしめ、溶接、接着等の種々な固定手段を用いて行うことができる。

また、上述の実施形態では、エジェクタ１４をヘッダタンク１８ｂ内に固定する際の固定手段としてプラグ２９を用いたねじ止めを例示しているが、熱変形の恐れのない固定手段であれば、ねじ止め以外の手段を用いることができる。具体的には、かしめ、接着等の固定手段を用いてエジェクタ１４の固定を行ってもよい。

（６）上述の実施形態では、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８を近接配置して一体化することで、蒸発器ユニット２０を構成しているが、蒸発器ユニット２０は上述の実施形態の構成に限定されない。

例えば、所定ヘッダタンクの内部空間同士が連通するような配管を設け、さらに、空気流れＹの上流側に第１蒸発器１５が配置され、空気流れＹの下流側に第２蒸発器１８が配置され、第１蒸発器１５を通過した空気が第２蒸発器１８で冷却されるようになっていれば、第１蒸発器１５と第２蒸発器１８が間隔を開けて配置されていても本発明の蒸発器ユニットを構成できる。

（７）上述の実施形態では、冷媒として高圧圧力が臨界圧力を超えないフロン系、炭化水素系等の冷媒を用いる蒸気圧縮式の亜臨界サイクルについて説明したが、冷媒として二酸化炭素のように高圧圧力が臨界圧力を超える冷媒を採用してもよい。

但し、超臨界サイクルでは、放熱器１２において圧縮機吐出冷媒が超臨界状態のまま放熱し、凝縮しないので受液器１２ａでは冷媒の気液を分離できない。そこで、受液器１２ａを廃止して、第１蒸発器１５下流側かつ圧縮機１１吸入側に低圧側気液分離器であるアキュムレータを配置するサイクル構成とすればよい。

さらに、超臨界サイクルでは、上述の実施形態の分岐点Ｚおよび分岐通路１６ｂを廃止して、温度式膨張弁１３の下流側をエジェクタ１４のノズル部１４ａに接続し、第２蒸発器１８にはアキュムレータで分離された液相冷媒を流入させるようにしてもよい。

（８）上述の実施形態では、絞り機構１７を固定絞り機構であるキャピラリチューブで構成しているが、絞り機構１７を電動アクチュエータにより弁開度（通路絞り開度）が調整可能になっている電気制御弁で構成してもよい。また、絞り機構１７を固定絞りと電磁弁との組み合わせで構成してもよい。

（９）上述の各実施形態では、エジェクタ１４として、通路面積が一定のノズル部１４ａを有する固定エジェクタを例示しているが、エジェクタ１４として、通路面積を調整可能な可変ノズル部を有する可変エジェクタを用いてもよい。

なお、可変ノズル部の具体例としては、可変ノズル部の通路内にニードルを挿入し、このニードルの位置を電気的アクチュエータにより制御して通路面積を調整する機構とすればよい。

（１０）上記の実施形態では、蒸発器ユニット２０を室内側熱交換器として構成し、放熱器１２を大気側へ放熱する室外熱交換器として構成しているが、逆に、蒸発器ユニット２０を大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を適用してもよい。

（１１）上述の各実施形態では、車両用の冷凍サイクルについて説明したが、車両用に限らず、定置用等の冷凍サイクルに対しても本発明を同様に適用できることはもちろんである。

一実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルを示すサイクル構成図である。 一実施形態の蒸発器ユニットの分解斜視図である。 一実施形態の蒸発器ユニットの上側のヘッダタンクの断面図である。 一実施形態の蒸発器ユニットの模式的な全体斜視図である。 他の実施形態のエジェクタの冷媒吸引口を説明する説明図である。 数値解析計算を行ったエジェクタの冷媒吸引口を説明する説明図である。 冷媒吸引時の圧力損失の数値解析計算結果を示すグラフである。

符号の説明

１４…エジェクタ、１４ａ…ノズル部、１４ｂ…冷媒吸引口、１４ｈ…テーパ面、
１４ｉ…流体通路、１５…第１蒸発器、１８…第２蒸発器、
１５ｂ、１５ｃ、１８ｂ、１８ｃ…ヘッダタンク、２０…蒸発器ユニット。

Claims (12)

1. 高圧流体を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）と、
   前記ノズル部（１４ａ）を収納するボデー部（１４０）と、
   前記ボデー部（１４０）に形成されて、前記ノズル部（１４ａ）から噴射される高速度の作動流体によって内部に流体が吸引される流体吸引口（１４ｂ）と、
   さらに、複数の部材をろう付け接合することによって形成されて、前記流体吸引口（１４ｂ）に吸引される流体が導入されるタンクを形成するタンク部材（１８ｂ）とを備え、
   前記ノズル部（１４ａ）および前記ボデー部（１４０）は、前記タンク部材（１８ｂ）に設けられた開口部を通して、前記タンク部材（１８ｂ）の外側から、前記タンク部材（１８ｂ）の内部に組み付け可能な部品として構成されており、
   前記流体吸引口（１４ｂ）は、前記タンク部材（１８ｂ）の内部空間のうち前記ボデー部（１４０）の外側に位置付けられる外側空間から直接流体を吸引するようになっているとともに、複数個設けられており、
   前記タンク部材（１８ｂ）の内部には、前記ボデー部（１４０）の外側面を固定するセパレータ（１８ｆ）が配置されており、
   前記タンク部材（１８ｂ）と前記セパレータ（１８ｆ）はろう付け接合されていることを特徴とするエジェクタ。
2. 前記ボデー部（１４０）は筒状であり、
   前記タンク部材（１８ｂ）は筒状であり、
   前記ボデー部（１４０）は、その長手方向が前記タンク部材（１８ｂ）の長手方向に沿って延びるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ。
3. 前記ボデー部（１４０）と前記セパレータ（１８ｆ）との間には、流体の漏れを阻止するシール部材であって、前記ボデー部（１４０）と前記セパレータ（１８ｆ）との位置ずれを許容するシール部材（３０ａ、３０ｂ）が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のエジェクタ。
4. 前記タンク部材（１８ｂ）は筒状であって、その軸方向一端に前記ボデー部（１４０）を受け入れる前記開口部が開設されているとともに、その筒壁には軸方向に沿って並んで配置された複数の流体導入口が開設されていることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ。
5. 前記複数個設けられた流体吸引口（１４ｂ）の開口形状は、互いに同一の形状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つに記載のエジェクタ。
6. 前記ボデー部（１４０）は、筒状の形状になっており、
   前記複数個設けられた流体吸引口（１４ｂ）は、前記ボデー部（１４０）の筒壁に周方向に沿って配置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。
7. 前記複数個設けられた流体吸引口（１４ｂ）は、前記ボデー部（１４０）の軸周りに略均等な間隔で配置されていることを特徴とする請求項６に記載のエジェクタ。
8. 高圧流体を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）と、
   前記ノズル部（１４ａ）を収納するボデー部（１４０）と、
   前記ボデー部（１４０）に形成されて、前記ノズル部（１４ａ）から噴射される高速度の作動流体によって内部に流体が吸引される流体吸引口（１４ｂ）と、
   さらに、複数の部材をろう付け接合することによって形成されて、前記流体吸引口（１４ｂ）に吸引される流体が導入されるタンクを形成するタンク部材（１８ｂ）とを備え、
   前記ノズル部（１４ａ）および前記ボデー部（１４０）は、前記タンク部材（１８ｂ）に設けられた開口部を通して、前記タンク部材（１８ｂ）の外側から、前記タンク部材（１８ｂ）の内部に組み付け可能な部品として構成されており、
   前記流体吸引口（１４ｂ）は、前記タンク部材（１８ｂ）の内部空間のうち前記ボデー部（１４０）の外側に位置付けられる外側空間から直接流体を吸引するようになっているとともに、複数個設けられており、
   前記ボデー部（１４０）の内部には、前記ボデー部（１４０）の内側面と前記ノズル部（１４ａ）の外側面との間に形成される空間によって、前記流体吸引口（１４ｂ）から吸引された流体が通過する流体通路（１４ｉ）が形成され、
   前記流体通路（１４ｉ）を形成する前記外側面には、前記作動流体の流れ方向に向かって尖ったテーパ面（１４ｈ）が設けられており、
   前記流体吸引口（１４ｂ）は、前記作動流体の流れ方向に垂直な方向から見て、前記テーパ面（１４ｈ）の少なくとも一部と重なるように配置されていることを特徴とするエジェクタ。
9. 前記流体吸引口（１４ｂ）の開口形状は、円形状になっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のエジェクタ。
10. 前記流体吸引口（１４ｂ）の開口形状は、前記ボデー部（１４０）の軸方向に延びる長穴形状になっていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のエジェクタ。
11. 高圧流体を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）と、
    前記ノズル部（１４ａ）を収納するボデー部（１４０）と、
    前記ボデー部（１４０）に形成されて、前記ノズル部（１４ａ）から噴射される高速度の作動流体によって内部に流体が吸引される流体吸引口（１４ｂ）と、
    複数の部材をろう付け接合することによって形成されて、前記流体吸引口（１４ｂ）に吸引される流体が導入されるタンクを形成するタンク部材（１８ｂ）とを有するエジェクタ（１４）を備えており、
    前記ノズル部（１４ａ）および前記ボデー部（１４０）は、前記タンク部材（１８ｂ）に設けられた開口部を通して、前記タンク部材（１８ｂ）の外側から、前記タンク部材（１８ｂ）の内部に組み付け可能な部品として構成されており、
    前記流体吸引口（１４ｂ）は、前記タンク部材（１８ｂ）の内部空間のうち前記ボデー部（１４０）の外側に位置付けられる外側空間から直接流体を吸引するようになっているとともに、複数個設けられており、
    さらに、前記エジェクタ（１４）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１５）と、
    前記流体吸引口（１４ｂ）に吸引される冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１８）とを備え、
    前記タンク部材は、前記第１蒸発器（１５）および前記第２蒸発器（１８）のうちいずれか一方において、冷媒を集合させるヘッダタンクの機能を兼ね備えるヘッダタンク機能付タンク部材（１８ｂ）であることを特徴とする蒸発器ユニット。
12. 請求項１１に記載の蒸発器ユニット（２０）を備え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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