JP6481678B2 - エジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、流体を減圧するとともに、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に関する。

従来、特許文献１に、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用されたエジェクタが開示されている。この特許文献１のエジェクタでは、冷媒を減圧させるノズル通路から噴射される超音速の噴射冷媒の吸引作用によって、ボデーに形成された冷媒吸引口から蒸発器から流出した冷媒を吸引する。そして、ディフューザ通路にて、噴射冷媒と吸引冷媒（すなわち、蒸発器出口側冷媒）との混合冷媒を昇圧させて、圧縮機の吸入側へ流出させる。

より詳細には、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弁体部である通路形成部材を配置し、ボデーの内側面と通路形成部材の円錐状側面との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のエジェクタのボデーには、ノズル通路へ流入する冷媒を通路形成部材の中心軸周りに旋回させる旋回空間が形成されている。この旋回空間では、放熱器から流出した液相冷媒を旋回させることによって、旋回中心側の冷媒を減圧沸騰させる。そして、旋回中心側に柱状の気相冷媒（以下、気柱という。）を生じさせた二相分離状態の冷媒をノズル通路へ流入させる。

これにより、特許文献１のエジェクタでは、ノズル通路における冷媒の沸騰を促進し、ノズル通路にて冷媒の圧力エネルギを運動エネルギに変換する際のエネルギ変換効率を向上させようとしている。延いては、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。）を向上させようとしている。

また、特許文献１のエジェクタは、通路形成部材を変位させて冷媒通路の通路断面積を変化させる駆動機構を備えている。これにより、特許文献１のエジェクタでは、適用された冷凍サイクル装置の負荷変動に応じて、冷媒通路の通路断面積を変化させてエジェクタを適切に作動させようとしている。

特開２０１３−１７７８７９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、高いエジェクタ効率を安定的に発揮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、以下のような原因が判った。

まず、特許文献１のエジェクタでは、複数の作動棒を介して、通路形成部材の外周側の部位と駆動機構とを連結している。このため、冷凍サイクル装置の負荷変動に応じて通路形成部材を変位させると、通路形成部材の中心軸が旋回空間の中心軸等に対して傾いてしまうことがあった。そして、通路形成部材の中心軸が傾いてしまうと、断面円環状の冷媒通路の通路断面積が周方向に変化してしまう。

そのため、ノズルから噴射される噴射冷媒に周方向の速度分布が生じてしまい、ノズル通路におけるエネルギ変換効率を低下させてしまうとともに、吸引冷媒を周方向に均一に吸引することができなくなってしまう。さらに、通路形成部材の中心軸が傾いてしまうと、旋回空間内に生じる気柱の形態が蛇行して不安定となってしまう。その結果、エジェクタ効率が低下してしまう。

また、特許文献１のエジェクタを、異なる物性の冷媒を採用する冷凍サイクル装置に適用した場合、冷凍サイクル装置に所望の冷凍能力を発揮させるために必要な冷媒の量等が変化してしまう。そのため、同一の形状の旋回空間にて異なる物性の冷媒を旋回させたとしても、適切な気柱を安定的に発生させることができず、ノズル通路におけるエネルギ変換効率を向上させることができなくなってしまう。

また、特許文献１のエジェクタでは、ノズル通路から超音速となって噴射される噴射冷媒が旋回方向の速度成分を有する。このため、噴射冷媒に生じる斜め衝撃波も旋回流れに沿って発生して、噴射冷媒の旋回方向の速度成分を加速させる。その結果、噴射冷媒の流速と吸引冷媒の流速との速度差が拡大して、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる際のエネルギ損失（以下、混合損失という。）が増加しやすい。

ここで、混合損失の増加を抑制する手段としては、吸引冷媒を加速させて速度差を低減させる手段が考えられる。しかしながら、特許文献１のエジェクタでは、通路形成部材を備えており、吸引用通路の冷媒出口をノズル通路の冷媒噴射口の外周側に円環状に開口させている。このため、特許文献１のエジェクタでは、単に吸引冷媒を加速させて速度差を縮小させたとしても、混合損失を充分に低減させることが難しい。

その理由は、吸引冷媒を加速させて噴射冷媒の外周側から合流させると、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合通路へ流入した噴射冷媒中の液滴が通路形成部材側に偏在あるいは付着してしまうからである。従って、特許文献１のエジェクタでは、吸引冷媒を加速させる手段を採用したとしても、液滴を混合通路中に均質に分布させにくく、混合損失を充分に低減させることが難しい。

本発明は、上記点に鑑み、安定的に高いエネルギ変換効率を発揮可能なエジェクタを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、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、
液相冷媒を流入させる流入空間（３０ａ）、流入空間から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引用通路を介して吸引された吸引冷媒と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の内部に配置されて、ボデーとの間に冷媒通路を形成する通路形成部材（３５）と、通路形成部材を変位させる駆動機構（３７）と、を備え、
ボデーのうち減圧用空間を形成する部位の内周面と通路形成部材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、
通路形成部材には、流入空間側へ延びてボデーに摺動可能に支持された上流側作動棒（３５１ａ）が連結されており、
流入空間の中心軸、上流側作動棒の中心軸、および通路形成部材の中心軸（ＣＬ）は、同軸上に配置されており、
通路形成部材は、少なくとも一部が昇圧用空間の内部に配置されており、ボデーのうち昇圧用空間を形成する部位の内周面と通路形成部材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させて昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
流入空間の中心軸方向から見たときに、吸引用通路の吸引冷媒出口（１３ｆ）はノズル通路の冷媒噴射口（１３ｅ）の外周側に環状に開口しており、
ボデーのうち昇圧用空間を形成する部位の内周面と通路形成部材の外周面との間に形成される冷媒通路であって、ディフューザ通路の冷媒流れ上流側には、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる混合通路（１３ｄ）が形成されており、混合通路の最小通路断面積は、冷媒噴射口の通路断面積および前記吸引冷媒出口の通路断面積の合計値よりも小さく形成されているエジェクタである。

これによれば、駆動機構（３７）が通路形成部材（３５）を変位させるので、適用された冷凍サイクル装置（１０）の負荷変動に応じて、ノズル通路（１３ａ）の通路断面積を調整することができる。

この際、通路形成部材（３５）が、同軸上に配置された上流側作動棒（３５１ａ）によって支持されているので、駆動機構（３７）が通路形成部材（３５）を変位させても、通路形成部材（３５）の中心軸が傾いてしまうことを抑制することができる。従って、通路形成部材（３５）の中心軸が傾いてしまうことで、エジェクタ効率が不安定となってしまうことを抑制することができる。

さらに、上流側作動棒（３５１ａ）が流入空間（３０ａ）側へ延びるとともに、上流側作動棒（３５１ａ）の中心軸と流入空間（３０ａ）の中心軸が同軸上に配置されているので、流入空間（３０ａ）内の冷媒に旋回流れが生じにくく、流入空間（３０ａ）内に気柱が発生しない構成とすることができる。従って、気柱の形態が不安定となってしまうことで、エジェクタ効率が不安定となってしまうことがない。

また、流入空間（３０ａ）内の冷媒に旋回流れが生じにくいので、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる際の混合損失の増加を抑制することができる。これにより、エジェクタ効率を向上させることができる。

すなわち、請求項１に記載のエジェクタによれば、適用された冷凍サイクル装置（１０）の負荷変動によらず、安定的に高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。

さらに、通路形成部材は、少なくとも一部が昇圧用空間の内部に配置されており、ボデーのうち昇圧用空間を形成する部位の内周面と通路形成部材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させて昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路（１３ｃ）である。

これによれば、適用された冷凍サイクル装置（１０）の負荷変動に応じて、ディフューザ通路（１３ｃ）の通路断面積を調整することができる。従って、適用された冷凍サイクル装置（１０）の負荷変動によらず、より一層、安定的に高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。
また、請求項７に記載の発明は、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、
液相冷媒を流入させる流入空間（３０ａ）、流入空間から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引用通路を介して吸引された吸引冷媒と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の内部に配置されて、ボデーとの間に冷媒通路を形成する通路形成部材（３５）と、通路形成部材を変位させる駆動機構（３７）と、を備え、
ボデーのうち減圧用空間を形成する部位の内周面と通路形成部材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、
通路形成部材には、流入空間側へ延びてボデーに摺動可能に支持された上流側作動棒（３５１ａ）が連結されており、
流入空間の中心軸、上流側作動棒の中心軸、および通路形成部材の中心軸（ＣＬ）は、同軸上に配置されており、
通路形成部材は、冷媒流れ上流側から下流側へ向かって中心軸に垂直な断面積が拡大した後に縮小する形状に形成されており、ボデーのうち減圧用空間を形成する部位には、ノズル通路に通路断面積を最も縮小させる最小通路面積部（３０ｍ）が形成されており、通路形成部材の最大外径部（３０ｎ）は、最小通路面積部よりも冷媒流れ上流側に配置されているエジェクタである。
これによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
また、請求項１０に記載の発明は、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、
液相冷媒を流入させる流入空間（３０ａ）、流入空間から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引用通路を介して吸引された吸引冷媒と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の内部に配置されて、ボデーとの間に冷媒通路を形成する通路形成部材（３５）と、通路形成部材を変位させる駆動機構（３７）と、を備え、
ボデーのうち減圧用空間を形成する部位の内周面と通路形成部材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、
通路形成部材には、流入空間側へ延びてボデーに摺動可能に支持された上流側作動棒（３５１ａ）が連結されており、
流入空間の中心軸、上流側作動棒の中心軸、および通路形成部材の中心軸（ＣＬ）は、同軸上に配置されており、
通路形成部材には、ノズル通路の通路断面積を拡大させる側に凹んだ凹み部（３５ａ、３５ｂ）が形成されているエジェクタである。
これによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。

また、通路形成部材（３５）には、ディフューザ通路（１３ｃ）の下流側へ延びてボデーに摺動可能に支持された下流側作動棒（３５１ｂ）が連結されていてもよい。これによれば、上流側作動棒（３５１ａ）および下流側作動棒（３５１ｂ）によって、通路形成部材（３５）を中心軸の両端側で支持することができるので、より一層確実に、通路形成部材（３５）の中心軸が傾いてしまうことを抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

第１実施形態の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ＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図２のＩＶ部の模式的な拡大図である。 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。 図４のＶＩ部の模式的な拡大図である。 比較例のエジェクタの図６に対応する部位の模式的な拡大図である。 冷媒が角を曲がる際に発生する衝撃波の特性とエントロピ生成量を説明するための説明図である。 第２実施形態のエジェクタ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模式的な拡大断面図である。 第４実施形態の混合通路を示す模式的な拡大断面図である。 第５実施形態のノズル通路を示す模式的な拡大断面図である。 第６実施形態のエジェクタの模式的な拡大断面図である。 第７実施形態のエジェクタの模式的な拡大断面図である。 第８実施形態のエジェクタの軸方向断面図である。 他の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８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、冷媒減圧装置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ており、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。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、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ＨＦＯ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。この冷媒には、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。

エジェクタ式冷凍サイクル１０の構成機器のうち、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。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によって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前方側に配置されている。

より具体的には、放熱器１２は、凝縮部１２ａ、レシーバ部１２ｂ、および過冷却部１２ｃを有する、いわゆるサブクール型の凝縮器として構成されている。

凝縮部１２ａ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用の熱交換部である。レシーバ部１２ｂは、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冷媒容器である。過冷却部１２ｃは、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用の熱交換部である。

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（すなわち、送風空気量）が制御される電動送風機である。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冷媒を減圧させて下流側へ流出させる冷媒減圧装置としての機能を果たす。さらに、エジェクタ１３は、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（すなわち、蒸発器１４出口側冷媒）を吸引して輸送する冷媒輸送装置としての機能を果たす。

これに加えて、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器としての機能も兼ね備えている。換言すると、本実施形態のエジェクタ１３は、エジェクタと気液分離器とを一体化（すなわち、モジュール化）させた、気液分離機能付きエジェクタとして構成されている。

エジェクタ１３は、圧縮機１１および放熱器１２とともに、エンジンルーム内に配置されている。なお、図１における上下の各矢印は、エジェクタ１３を車両に搭載した状態における上下の各方向を示したものであり、他のエジェクタ式冷凍サイクル１０の構成機器を車両に搭載した状態における上下の各方向は、これに限定されない。

エジェクタ１３の具体的構成については、図２〜図４を用いて説明する。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。図２、図３はいずれもエジェクタ１３の軸方向断面図であり、図２は、図３のＩＩ−ＩＩ断面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。

また、図４は、エジェクタ１３の内部に形成された冷媒通路を説明するための模式的な一部拡大断面図であって、図２、図３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。

本実施形態のエジェクタ１３は、図２、図３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。

より具体的には、ボデー３０は、アッパーボデー３１１、ロワーボデー３１２、気液分離ボデー３１３等を有している。これらの各ボデー３１１〜３１３は、エジェクタ１３の外殻を形成するとともに、内部に他の構成部材を収容するハウジングとしての機能を果たす。ハウジング用のボデー３１１〜３１３は、金属製（本実施形態では、アルミニウム合金製）の中空部材で形成されている。なお、ハウジング用のボデー３１１〜３１３は、樹脂にて形成されていてもよい。

アッパーボデー３１１とロワーボデー３１２とを組み合わせることによって形成される内部空間には、後述するノズル３２、ディフューザボデー３３等のボデー３０の構成部材が固定されている。

アッパーボデー３１１には、冷媒流入口３１ａ、冷媒吸引口３１ｂといった複数の冷媒流入口が形成されている。冷媒流入口３１ａは、放熱器１２から流出した冷媒を流入させる冷媒流入口である。冷媒吸引口３１ｂは、蒸発器１４から流出した冷媒を吸引する冷媒流入口である。

気液分離ボデー３１３には、液相冷媒流出口３１ｃ、気相冷媒流出口３１ｄといった複数の冷媒流入出口が形成されている。液相冷媒流出口３１ｃは、気液分離ボデー３１３内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冷媒流出口である。気相冷媒流出口３１ｄは、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冷媒流出口である。

ノズル３２は、金属製（本実施形態では、ステンレス製）の円筒状部材で形成されている。ノズル３２は、図２、図３に示すように、アッパーボデー３１１の軸方向一端側（ロワーボデー３１２の反対側）の底面に配置されている。ノズル３２は、アッパーボデー３１１に形成された穴部に圧入によって固定されており、アッパーボデー３１１とノズル３２との隙間から冷媒が漏れることはない。

ノズル３２の内部には、冷媒流入口３１ａから流入した冷媒を流入させる流入空間３０ａが形成されている。流入空間３０ａは、略円柱状の回転体形状に形成されている。流入空間３０ａの中心軸は、後述する通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。図２、図３から明らかなように、本実施形態の中心軸ＣＬは略水平方向に延びている。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）周りに回転させた際に形成される立体形状である。

また、アッパーボデー３１１には、冷媒流入口３１ａから流入した冷媒を流入空間３０ａ側へ導く冷媒流入通路３１ｅが形成されている。冷媒流入通路３１ｅは、流入空間３０ａの中心軸方向から見たときに、径方向に延びる形状に形成され、流入空間３０ａへ流入する冷媒を、流入空間３０ａの中心軸に向かって流入させるように形成されている。

ノズル３２の内部であって、流入空間３０ａの冷媒流れ下流側には、流入空間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、２つの円錐台形状の空間の頂部側同士を結合させた回転体形状に形成されている。この減圧用空間３０ｂの中心軸も、通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。

減圧用空間３０ｂの内部には、円錐状に形成された通路形成部材３５の頂部側が配置されている。通路形成部材３５は、ボデー３０の内部に形成された冷媒通路内に配置された弁体部である。通路形成部材３５は、中心軸ＣＬ方向に変位することによって、冷媒通路の通路断面積を変化させる機能を果たす。

より具体的には、通路形成部材３５は、冷媒に対して耐性を有する樹脂製（本実施形態では、ナイロン６またはナイロン６６製）の円錐状部材で形成されている。通路形成部材３５は、減圧用空間３０ｂから離れるに伴って（すなわち、冷媒流れ下流側へ向かって）、外径が拡大する円錐形状に形成されている。

また、通路形成部材３５の内部には、その底面側から略円錐台状の空間が形成されている。つまり、通路形成部材３５は、杯状（すなわち、カップ状）に形成されている。さらに、通路形成部材３５には、シャフト３５１が連結されている。シャフト３５１は、金属製（本実施形態では、ステンレス製）の円柱棒状部材で形成されている。シャフト３５１の中心軸は、通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。

シャフト３５１は、通路形成部材３５にインサート成形されている。これにより、通路形成部材３５とシャフト３５１は一体化されている。さらに、シャフト３５１は、上流側作動棒３５１ａおよび下流側作動棒３５１ｂを有している。従って、上流側作動棒３５１ａの中心軸と下流側作動棒３５１ｂの中心軸も同軸上に配置されている。

上流側作動棒３５１ａは、通路形成部材３５の頂部から流入空間３０ａを貫通するように延びて、アッパーボデー３１１の軸受穴に摺動可能に支持されている。また、下流側作動棒３５１ｂは、通路形成部材３５の頂部から後述するディフューザ通路１３ｃの下流側へ向かって延びて、ロワーボデー３１２に設けられた支持部材３６の軸受穴に摺動可能に支持されている。つまり、シャフト３５１は、軸方向の両端側でボデー３０に摺動可能に支持されている。

支持部材３６は、金属製（本実施形態では、アルミニウム合金）の円筒状部材で形成され、図示しない固定部材を介してロワーボデー３１２に固定されている。さらに、支持部材３６の内部には、下流側作動棒３５１ｂに対して流入空間３０ａ側へ向かう荷重をかけるコイルバネ３６ａが収容されている。コイルバネ３６ａの荷重は、支持部材３６に設けられた調整ネジによって調整することができる。

上流側作動棒３５１ａの流入空間３０ａ側の先端部は、駆動機構３７に連結されている。駆動機構３７は、シャフト３５１および通路形成部材３５を軸方向に変位させるための駆動力を出力するものである。駆動機構３７の詳細については後述する。

次に、通路形成部材３５の頂部側（すなわち、流入空間３０ａ側）の外周面とノズル３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位の内周面との間に形成されて、流入空間３０ａから流出した冷媒が流通する冷媒通路について説明する。

この冷媒通路は、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である。ノズル通路１３ａは、軸方向垂直断面の形状が円環状（円形状から同軸上に配置された小径の円形状を除いた形状）に形成されている。ノズル通路１３ａには、図４に示すように、先細部１３１および末広部１３２が形成されている。

先細部１３１は、ノズル通路１３ａのうち通路断面積が最も縮小した最小通路面積部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。

つまり、本実施形態のノズル通路１３ａでは、ラバールノズルと同様に通路断面積が変化する。これにより、ノズル通路１３ａでは、冷媒を減圧させるとともに、冷媒の流速を超音速となるように増速させて噴射している。

次に、アッパーボデー３１１の内部のノズル３２よりも冷媒流れ下流側には、図２、図３に示すように、ディフューザボデー３３が配置されている。ディフューザボデー３３は、金属製（本実施形態では、アルミニウム合金性）の円筒状部材で形成されている。ディフューザボデー３３は、内部に形成された貫通穴３３ａにノズル３２の冷媒噴射口１３ｅ側を収容できるように、複数の部材に分割されていてもよい。

ディフューザボデー３３は、その外周側がアッパーボデー３１１の内周側面に圧入されることによって、アッパーボデー３１１に固定されている。なお、ディフューザボデー３３とアッパーボデー３１１との間には、図示しないシール部材としてのＯ−リングが配置されており、これらの部材の隙間から冷媒が漏れることはない。

ディフューザボデー３３の中心部には、軸方向に貫通する貫通穴３３ａが形成されている。貫通穴３３ａは略円錐台状の回転体形状に形成されており、その中心軸が通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。さらに、本実施形態では、ノズル３２の冷媒噴射口１３ｅ側の先端部が、ディフューザボデー３３の貫通穴３３ａの内部まで延びている。

そして、ディフューザボデー３３の貫通穴３３ａの内周面とノズル３２の先端部の外周面との間には、冷媒吸引口３１ｂから吸引された冷媒を減圧用空間３０ｂ（すなわち、ノズル通路１３ａ）の冷媒流れ下流側へ導く吸引用通路１３ｂが形成されている。このため、中心軸ＣＬ方向から見たときに、吸引用通路１３ｂの最下流部となる吸引冷媒出口１３ｆは、冷媒噴射口１３ｅの外周側に円環状に開口している。

ディフューザボデー３３の貫通穴３３ａのうち、吸引用通路１３ｂ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１３ａから噴射された噴射冷媒と吸引用通路１３ｂから吸引された吸引冷媒と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の下方側が配置されている。ディフューザボデー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は、混合通路１３ｄ、およびディフューザ通路１３ｃが形成されている。混合通路１３ｄは、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる冷媒通路である。ディフューザ通路１３ｃは、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる冷媒通路である。

混合通路１３ｄは、ディフューザ通路１３ｃの冷媒流れ上流側に配置されている。混合通路１３ｄは、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されている。具体的には、図４に示すように、ディフューザボデー３３のうち混合通路１３ｄを形成する壁面が中心軸ＣＬを含む軸方向断面に描く線は、冷媒流れ下流側へ向かって通路形成部材３５側に近づくように傾斜している。これにより、混合通路１３ｄの通路断面積は、冷媒流れ下流側へ向かって縮小している。

さらに、混合通路１３ｄの最小通路断面積は、冷媒噴射口１３ｅの通路断面積および吸引冷媒出口１３ｆの通路断面積の合計値よりも小さく形成されている。

ディフューザ通路１３ｃ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、ディフューザ通路１３ｃでは、混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換することができる。従って、ディフューザ通路１３ｃは、ディフューザ部（昇圧部）としての機能を果たす。また、混合通路１３ｄおよびディフューザ通路１３ｃは、いずれも中心軸に垂直な断面形状が円環状に形成されている。

ここで、図４に示すように、ノズル通路１３ａは、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３２のうち減圧用空間３０ｂを形成する部位と交わる範囲に形成される冷媒通路と定義してもよい。ディフューザ通路１３ｃは、通路形成部材３５の外周面から法線方向に延びる線分がディフューザボデー３３のうち昇圧用空間３０ｅを形成する部位と交わる範囲に形成される冷媒通路と定義してもよい。

図４の断面図における吸引用通路１３ｂの吸引冷媒出口１３ｆは、通路形成部材３５の外周面の法線方向に延びる線分であって、ノズル３２の冷媒噴射口１３ｅの先端部からディフューザボデー３３へ至る線分で定義してもよい。

混合通路１３ｄは、ノズル通路１３ａ、吸引用通路１３ｂ、およびディフューザ通路１３ｃを接続する冷媒通路と定義してもよい。さらに、混合通路１３ｄの最小通路断面積は、混合通路１３ｄの冷媒流れ最下流部（すなわち、ディフューザ通路１３ｃの冷媒流れ最上流部）における通路断面積となる。

さらに、ノズル通路１３ａ、吸引用通路１３ｂ、ディフューザ通路１３ｃ、および混合通路１３ｄは、通路形成部材３５の外周面とボデー３０（具体的には、ノズル３２、およびディフューザボデー３３）の内周面との間に形成されている。

このため、中心軸ＣＬと通路形成部材３５の外周面との間の角度、および中心軸ＣＬとボデー３０の内周面との間の角度を調整することで、仮に冷媒流れ下流側に向かって通路断面積を一定に形成したとしても、各通路の径方向の幅（流路幅）等を冷媒流れ下流側に向かって増加させることも減少させることもできる。

次に、駆動機構３７について説明する。駆動機構３７は、通路形成部材３５を変位させることによって、ノズル通路１３ａの最小通路面積部３０ｍ等の冷媒通路断面積を変化させるものである。図２、図３に示すように、駆動機構３７は、アッパーボデー３１１の外側であって、上流側作動棒３５１ａの軸方向延長線上に配置されている。駆動機構３７は、ダイヤフラム３７１、アッパーカバー３７２、ロワーカバー３７３等を有している。

アッパーカバー３７２は、ダイヤフラム３７１とともに、封入空間３７ａの一部を形成する封入空間形成部材である。アッパーカバー３７２は、金属（本実施形態では、ステンレス）で形成されたカップ状部材である。

封入空間３７ａは、温度変化に伴って圧力変化する感温媒体が封入された空間である。より詳細には、封入空間３７ａ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封入密度となるように封入された空間である。

従って、本実施形態の感温媒体としては、Ｒ１２３４ｙｆを主成分とする媒体（例えば、Ｒ１２３４ｙｆとヘリウムとの混合媒体）を採用することができる。さらに、感温媒体の封入密度は、後述するようにサイクルの通常作動時に通路形成部材３５を適切に変位させることができるように設定されている。

ロワーカバー３７３は、ダイヤフラム３７１とともに、導入空間３７ｂを形成する導入空間形成部材である。ロワーカバー３７３は、アッパーカバー３７２と同様の金属部材で形成されている。導入空間３７ｂは、図示しない連通路を介して、冷媒吸引口３１ｂから吸引された吸引冷媒を導入させる空間である。

アッパーカバー３７２およびロワーカバー３７３は、かしめ等により外周縁部同士が固定されている。さらに、ダイヤフラム３７１の外周側縁部は、アッパーカバー３７２とロワーカバー３７３との間に挟持される。これにより、ダイヤフラム３７１が、アッパーカバー３７２とロワーカバー３７３との間に形成される空間を封入空間３７ａと導入空間３７ｂとに仕切っている。

ダイヤフラム３７１は、封入空間３７ａの内圧と吸引用通路１３ｂを流通する吸引冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する圧力応動部材である。従って、ダイヤフラム３７１は弾性に富み、かつ耐圧性および気密性に優れる材質で形成されていることが望ましい。

そこで、本実施形態では、ダイヤフラム３７１として、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製の金属薄板を採用している。また、基布（ポリエステル）入りのＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）やＨＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）等のゴム製の基材で形成されたものを採用してもよい。

ダイヤフラム３７１の導入空間３７ｂ側には、金属（本実施形態では、アルミニウム合金）で形成された円板状のプレート部材３７４が配置されている。プレート部材３７４は、ダイヤフラム３７１に接触するように配置されている。さらに、プレート部材３７４には、上流側作動棒３５１ａの先端部が連結されている。従って、本実施形態のシャフト３５１および通路形成部材３５は、駆動機構３７（具体的には、ダイヤフラム３７１）から受ける荷重とコイルバネ３６ａから受ける荷重との合計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ＳＨ）が上昇すると、封入空間３７ａに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間３７ａ内の内圧から導入空間３７ｂ内の内圧を差し引いた圧力差が大きくなる。これにより、ダイヤフラム３７１が導入空間３７ｂ側へ変位して、上流側作動棒３５１ａが駆動機構３７から受ける荷重が増加する。

従って、蒸発器１４出口側冷媒の温度（過熱度ＳＨ）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に変位する。

一方、蒸発器１４出口側冷媒の温度（過熱度ＳＨ）が低下すると、封入空間３７ａに封入された感温媒体の飽和圧力が低下し、封入空間３７ａ内の内圧から導入空間３７ｂ内の内圧を差し引いた圧力差が小さくなる。これにより、ダイヤフラム３７１が封入空間３７ａ側へ変位して、上流側作動棒３５１ａが駆動機構３７から受ける荷重が減少する。

従って、蒸発器１４出口側冷媒の温度（過熱度ＳＨ）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に変位する。

つまり、本実施形態の駆動機構３７は、機械的機構で構成されており、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度ＳＨに応じて、ダイヤフラム３７１が通路形成部材３５を変位させる。そして、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、最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積を調整している。なお、基準過熱度ＫＳＨは、前述のコイルバネ３６ａの荷重を調整することによって、変更することができる。

さらに、本実施形態では、駆動機構３７の外周側に、駆動機構３７を覆うカバー部材３７５を配置している。これにより封入空間３７ａ内の感温媒体がエンジンルーム内の外気温の影響を受けてしまうことを抑制している。

次に、図２、図３に示すように、ロワーボデー３１２には、混合冷媒流出口３１ｇが形成されている。混合冷媒流出口３１ｇは、ディフューザ通路１３ｃから流出した気液混合状態の冷媒を気液分離ボデー３１３内に形成された気液分離空間３０ｆ側へ流出させる冷媒流出口である。混合冷媒流出口３１ｇの通路断面積は、ディフューザ通路１３ｃの最下流部の通路断面積よりも小さく形成されている。

気液分離ボデー３１３は、円筒状に形成されている。気液分離ボデー３１３の内部には、気液分離空間３０ｆが形成されている。気液分離空間３０ｆは、略円筒状の回転体形状の空間として形成されている。気液分離ボデー３１３および気液分離空間３０ｆの中心軸は上下方向に延びている。このため、気液分離ボデー３１３と気液分離空間３０ｆと中心軸は、通路形成部材３５等の中心軸に直交している。

さらに、気液分離ボデー３１３は、ロワーボデー３１２の混合冷媒流出口３１ｇから気液分離空間３０ｆ内へ流入した冷媒が、気液分離空間３０ｆの外周側の壁面に沿って流入するように配置されている。これにより、気液分離空間３０ｆでは、冷媒が中心軸周りに旋回することで生じる遠心力の作用によって、冷媒の気液を分離している。

気液分離ボデー３１３の軸中心部には、気液分離空間３０ｆに対して同軸上に配置されて、上下方向へ延びる円筒状のパイプ３１３ａが設けられている。そして、気液分離ボデー３１３の底面側の筒状側面には、気液分離空間３０ｆにて分離された液相冷媒を気液分離空間３０ｆの外周側壁面に沿って流出させる液相冷媒流出口３１ｃが形成されている。さらに、パイプ３１３ａの下方側端部には、気液分離空間３０ｆにて分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒流出口３１ｄが形成されている。

また、気液分離空間３０ｆ内のパイプ３１３ａの根元部（すなわち、気液分離空間３０ｆ内の最下方側の部位）には、気液分離空間３０ｆとパイプ３１３ａ内に形成された気相冷媒通路とを連通させるオイル戻し穴３１３ｂが形成されている。オイル戻し穴３１３ｂは、液相冷媒に溶け込んだ冷凍機油を、液相冷媒とともに気相冷媒流出口３１ｄを介して圧縮機１１内へ戻すための連通路である。

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の吸入口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、処理を行う。そして、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、内気温センサ、外気温センサ、日射センサ、蒸発器温度センサ、吐出圧力センサ等の複数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。

より具体的には、内気温センサは、車室内温度を検出する内気温検出部である。外気温センサは、外気温を検出する外気温検出部である。日射センサは、車室内の日射量を検出する日射量検出部である。蒸発器温度センサは、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検出部である。吐出圧力センサは、放熱器１２出口側冷媒の圧力を検出する出口側圧力検出部である。

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部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部を構成している。

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ことによって、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する構成が吐出能力制御部を構成している。もちろん、吐出能力制御部を、制御装置に対して別体の制御装置で構成してもよい。

次に、上記構成における本実施形態の作動を図５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。これにより、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５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５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５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５のｈ点）の過熱度が基準過熱度ＫＳＨに近づくように調整される。

さらに、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５のｈ点）が、冷媒吸引口３１ｂおよび吸引用通路１３ｂ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５のｃ点→ｄ点、ｈ１点→ｄ点）。

ここで、本実施形態の吸引用通路１３ｂの最下流部は、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、吸引用通路１３ｂを通過する吸引冷媒は、その圧力を低下させながら（図５のｈ点→ｈ１点）、流速を増加させる。

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５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５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、エジェクタ１３から蒸発器１４へ至る冷媒流路を流通する際に圧力損失を伴って蒸発器１４へ流入する（図５のｇ点→ｇ１点）。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５のｇ１点→ｈ点）。これにより、送風空気が冷却される。

一方、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５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。

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。

さらに、本実施形態のエジェクタ１３では、駆動機構３７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通路形成部材３５を変位させて、ノズル通路１３ａの通路断面積、およびディフューザ通路１３ｃの通路断面積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、内部に形成された冷媒通路（具体的には、ノズル通路１３ａ、およびディフューザ通路１３ｃ）の通路断面積を変化させて、エジェクタ１３を適切に作動させることができる。

ここで、本実施形態のエジェクタ１３のように、エジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動に応じて通路形成部材３５を変位させる構成では、通路形成部材３５の中心軸ＣＬが、流入空間３０ａ、減圧用空間３０ｂ、昇圧用空間３０ｅ等の中心軸に対して傾いてしまうおそれがある。

そして、通路形成部材３５の中心軸ＣＬが傾いてしまうと、断面円環状の冷媒通路の通路断面積が周方向に変化してしまうため、高いエジェクタ効率を安定的に発揮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１３では、通路形成部材３５とシャフト３５１の上流側作動棒３５１ａが一体化されて、通路形成部材３５の中心軸ＣＬと上流側作動棒３５１ａの中心軸が同軸上に配置されている。これにより、駆動機構３７がシャフト３５１とともに通路形成部材３５を変位させても、通路形成部材３５の中心軸ＣＬが傾いてしまうこと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、下流側作動棒３５１ｂを備えているので、通路形成部材３５を中心軸ＣＬの両端側で支持することができる。従って、より一層確実に、通路形成部材３５の中心軸ＣＬが傾いてしまうことを抑制することができる。その結果、エジェクタ効率が不安定となってしまうこと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、上流側作動棒３５１ａが流入空間３０ａを貫通して、上流側作動棒３５１ａの中心軸と流入空間３０ａの中心軸が同軸上に配置されている。これによれば、流入空間３０ａ内の冷媒が中心軸周りに旋回しにくいだけでなく、仮に旋回してしまったとしても、流入空間３０ａの中心部に従来技術で説明した気柱が発生してしまうことを抑制することができる。

従って、通路形成部材３５の中心軸ＣＬが傾いて気柱の形態が不安定になってしまうこともない。その結果、エジェクタ効率が不安定となってしまうことを抑制することができる。さらに、流入空間３０ａ内の冷媒に中心軸周りの旋回流れが生じにくいので、混合通路１３ｄにて噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる際に、噴射冷媒と吸引冷媒との流れ方向の相違によって生じる混合損失の増加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、図４に示すように、混合通路１３ｄの通路断面積が、冷媒流れ下流側へ向かって縮小している。これによれば、混合通路１３ｄ、およびディフューザ通路１３ｃにて生じる損失を抑制することができる。

このことをより詳細に説明する。エジェクタ１３では、ノズル通路１３ａから混合通路１３ｄへ噴射される噴射冷媒は、液滴の慣性力の為、壁近傍の液体積割合が小さくなり、流速が流路中央より大きい傾向がある。つまり、ノズル通路１３ａから噴射された直後の噴射冷媒のうち液滴の流速は二相音速よりも大きく、ガス（すなわち、噴射冷媒のうち気相冷媒）の流速はガス音速より大きくなる場合がある。一方、吸引用通路１３ｂから混合通路１３ｄへ吸引される吸引冷媒の流速は音速よりも小さい。つまり、混合通路１３ｄへ吸引された直後の吸引冷媒は亜音速状態となっている。

この場合、混合通路１３ｄ内の冷媒には、図６の太破線に示すように、超音速状態の冷媒と亜音速状態の冷媒との間に速度境界層が形成され、混合通路１３ｄ内で流路断面積が流れ方向に減少する流れ（すなわち、先細流れ）になり、超音速のガス冷媒のマッハ数は低下する為、図６の二重細線に示すような斜め衝撃波が生じる。この衝撃波の後流のマッハ数が１を超える場合には、さらに図６の細線に示すような膨張波が発生し、そのさらに後流で衝撃波が発生するが、先細流れとすることで、その衝撃波の間隔を短くすることができ、発生回数も抑制できる（図６では２回発生）。

一方、図７のように、混合通路１３ｄ内の冷媒流れが先細流れとならない比較例のエジェクタであって、通路形成部材３５が細破線で示すノズル通路１３ａの出口側の稜線と交わらないような形状においては、上記衝撃波の発生回数が増加しやすく（図７では、３回発生）、面積拡大区間（すなわち、ディフューザ通路１３ｃ）で衝撃波が発生する場合には、この衝撃波上流のマッハ数は１以上の為、面積拡大により減圧膨張し、エジェクタの圧力上昇量が低下する。

一般的な衝撃波のエントロピー生成量の式（Ｆ１）を用いて、衝撃波の損失（エントロピー生成量）を説明する。

式（Ｆ１）において、ｓ：エントロピ、γ：比熱比、Ｒ：気体定数、β：衝撃波角、Ｍ：マッハ数であり、添え字の１は衝撃波前、２は衝撃波後の物理量を表す。

このように、圧力上昇に対し損失となるエントロピー生成量は衝撃波角度とマッハ数が大きくなると増加する傾向にある。また、このエントロピー生成量は衝撃波の発生回数分大きくなる。

そして、本実施形態の混合通路１３ｄでは、噴射冷媒が図８の上段の実線矢印で示すように、Ｎ１→Ｎ２の順に２回衝撃波を発生させながら亜音速状態へ移行する。一方、比較例では、噴射冷媒が図８の上段の破線矢印に示すように、ｎ１→ｎ２→ｎ３の順で、本実施形態よりも高いマッハ数で３回衝撃波を発生させながら亜音速状態へ移行する。

したがって、本実施形態のように混合通路１３ｄ内の冷媒流れを先細流れとし、流れのマッハ数を減少させることで、図８の下段に示すように、衝撃波によるエントロピー生成量（衝突を繰り返すことによって積算されるエネルギ損失）を低減させることができ、エネルギ変換効率を向上できる。

その結果、本実施形態のエジェクタ１３によれば、適用されたエジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動によらず、安定的に高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。また、上記の如く、混合損失の増加を抑制できることは、吸引用通路１３ｂの吸引冷媒出口１３ｆがノズル通路１３ａの冷媒噴射口１３ｅの外周側に環状に開口しているエジェクタ１３において極めて有効である。

また、本実施形態のエジェクタ１３では、上流側作動棒３５１ａの中心軸および下流側作動棒３５１ｂの中心軸が、互いに同軸上に配置されているので、通路形成部材３５およびシャフト３５１をエジェクタ１３の内部に組み付ける際の組み付け性を向上させることができる。

さらに、上流側作動棒３５１ａの先端部が駆動機構３７のプレート部材３７４に連結されているので、通路形成部材３５と駆動機構３７とを複数の作動棒を介して連結する場合に対して容易に連結することができる。

また、本実施形態のエジェクタ１３では、流入空間３０ａの中心軸方向から見たときに、冷媒流入通路３１ｅが、流入空間３０ａへ流入する冷媒を流入空間３０ａの中心軸に向かって流入させるように形成されている。これによれば、より一層、流入空間３０ａ内の冷媒に中心軸周りの旋回流れが発生してしまうことを抑制することができる。

さらに、本実施形態では、流入空間３０ａ、減圧用空間３０ｂ、昇圧用空間３０ｅの中心部に、上流側作動棒３５１ａ、通路形成部材３５といった剛体が配置されている。従って、流入空間３０ａ、減圧用空間３０ｂ、昇圧用空間３０ｅによって形成される全ての冷媒通路の軸方向垂直断面形状が円環状となる。

このため、これらの冷媒通路を流通する冷媒には、外周側壁面の壁面との摩擦および内周側の壁面との摩擦の双方の摩擦が生じるので、旋回流れが促進されてしまうことがない。

また、本実施形態のエジェクタ１３では、混合通路１３ｄの最小通路断面積は、冷媒噴射口１３ｅの通路断面積および吸引冷媒出口１３ｆの通路断面積の合計値よりも小さく形成されている。これによれば、混合通路１３ｄにおける噴射冷媒と混合冷媒との混合性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では、混合冷媒流出口３１ｇの通路断面積がディフューザ通路１３ｃの最下流部の通路断面積よりも小さく形成されており、さらに、ディフューザ通路１３ｃから流出した気液混合状態の冷媒を気液分離空間３０ｆの外周側の壁面に沿って流入させている。これによれば、気液分離空間３０ｆにて生じる冷媒の圧力損失を低減させることができる。

このことをより詳細に説明すると、混合冷媒流出口３１ｇでは、通路断面積の縮小によって冷媒の静圧低下が生じるものの、混合冷媒流出口３１ｇから気液分離空間３０ｆ内へ流入する冷媒は、気液分離ボデー３１３の内周壁面（すなわち、気液分離空間３０ｆの外周側の壁面）に沿って流入する。

このため、混合冷媒流出口３１ｇから気液分離空間３０ｆ内へ流入する気相冷媒は、気液分離空間３０ｆ内へ流入した際の体積の急拡大が抑制されるので、体積拡大によるエネルギ損失を抑制できる。一方、混合冷媒流出口３１ｇから気液分離空間３０ｆ内へ流入する液相冷媒については、比較的影響の少ない壁面摩擦分しかエネルギ損失が生じない。

従って、混合冷媒流出口３１ｇから比較的体積の大きい気液分離空間３０ｆ内へ流入した冷媒の運動エネルギが、大きく損失してしまうことなく圧力エネルギに変換されて、冷媒の静圧が回復する。これにより、気液分離空間３０ｆにて生じる冷媒の圧力損失を低減させることができる。

さらに、この圧力回復によって、気液分離空間３０ｆ内の圧力と圧縮機１１の吸入口側の圧力との圧力差を確保することができる。これにより、液相冷媒に溶け込んだ冷凍機油を、オイル戻し穴３１３ｂを介して、確実に圧縮機１１の吸入口側へ戻すことができる。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態のエジェクタ１３に対して、図９の拡大断面図に示すように、通路形成部材３５の頂部側にノズル通路１３ａの通路断面積を拡大させる側に凹んだ凹み部を形成した例を説明する。なお、図９は、第１実施形態で説明した図４に対応する図面である。また、図９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。

具体的には、本実施形態の凹み部は、通路形成部材３５の頂部側に形成されて、通路形成部材３５の円錐状側面を中心軸ＣＬに垂直な方向に貫通する貫通穴３５ａで構成されている。貫通穴３５ａは、ノズル通路１３ａの最小通路面積部３０ｍよりも冷媒流れ上流側に位置付けられるように形成されている。

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。従って、本実施形態のエジェクタ１３およびエジェクタ式冷凍サイクル１０においても第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の通路形成部材３５には、貫通穴３５ａが設けられているので、ノズル通路１３ａの冷媒通路断面積を急拡大させて沸騰核を生成することができる。従って、ノズル通路１３ａにおける冷媒の沸騰を促進して、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、本実施形態のエジェクタ１３では、貫通穴３５ａが設けられているので、断面円環状に形成されるノズル通路１３ａの周方向の圧力分布を抑制することができる。従って、仮に、通路形成部材３５の中心軸ＣＬが傾いてしまったとしても、エジェクタ効率が大きく低下してしまうことを抑制することができる。また、貫通穴３５ａの数は１つに限定されることなく、周方向に複数設けられて、等角度間隔に配置されていてもよい。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態のエジェクタ１３に対して、図１０の拡大断面図に示すように、通路形成部材３５の頂部側にノズル通路１３ａの通路断面積を拡大させる側に凹んだ凹み部を形成した例を説明する。なお、図１０は、第１実施形態で説明した図４に対応する図面である。

具体的には、本実施形態の凹み部は、通路形成部材３５の頂部側に形成されて、通路形成部材３５の中心軸ＣＬ周りの全周に亘って形成された溝部３５ｂで構成されている。溝部３５ｂは、ノズル通路１３ａの最小通路面積部３０ｍよりも冷媒流れ上流側に位置付けられるように形成されている。

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。従って、本実施形態のエジェクタ１３およびエジェクタ式冷凍サイクル１０においても第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の通路形成部材３５には、溝部３５ｂが設けられているので、ノズル通路１３ａの冷媒通路断面積を急拡大させて沸騰核を生成することができる。従って、ノズル通路１３ａにおける冷媒の沸騰を促進して、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、本実施形態のエジェクタ１３では、溝部３５ｂが設けられているので、仮に、通路形成部材３５の中心軸ＣＬが傾いてしまったとしても、傾きに応じて沸騰核の生成量が調整される。これにより、第２実施形態と同様に、断面円環状に形成されるノズル通路１３ａの周方向の圧力分布を抑制することができる。

なお、本実施形態のエジェクタ１３では、溝部３５ｂを通路形成部材３５の中心軸周りの全周に亘って形成した例を説明したが、溝部３５ｂの形状はこれに限定されない。複数の円環状の溝部を中心軸周りの全周に亘って形成してもよいし、複数の溝部を通路形成部材３５の中心軸周りに不連続的に円環状に形成してもよい。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態のエジェクタ１３に対して、図１１に示すように、混合通路１３ｄの形状を変更した例を説明する。

具体的には、本実施形態の通路形成部材３５のうち混合通路１３ｄを形成する壁面が中心軸ＣＬを含む断面に描く線は、冷媒流れ下流側へ向かってディフューザボデー３３側に近づくように傾斜している。これにより、混合通路１３ｄの通路断面積は、冷媒流れ下流側へ向かって縮小している。

なお、図１１は、第１実施形態で説明した図６に対応する模式的な拡大断面図である。また、図１１では、説明の明確化のために、第１実施形態の通路形成部材３５の円錐状側面に対応する断面形状を細破線で示している。

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。従って、本実施形態のエジェクタ１３およびエジェクタ式冷凍サイクル１０においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

つまり、本実施形態では、通路形成部材３５の円錐状側面を傾斜させることによって、混合通路１３ｄの通路断面積を冷媒流れ下流側へ向かって縮小させている。このように混合通路１３ｄを形成しても、第１実施形態と同様に、ディフューザ通路１３ｃの昇圧性能を安定化させて、エジェクタ効率が不安定となってしまうことを抑制することができるとともに、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる際に生じる混合損失を抑制することができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態のエジェクタ１３に対して、図１２に示すように、通路形成部材３５等の形状を変更した例を説明する。なお、図１２は、本実施形態のエジェクタ１３の拡大断面図であって、第１実施形態で説明した図４のＸＩ部に対応する部位の模式的な拡大断面図である。

具体的には、本実施形態のエジェクタ１３では、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａを形成する壁面が中心軸ＣＬを含む断面に描く線（以下、内側線という。）３５０は、ノズル通路１３ａ側に尖った形状を含んでいる。より詳細には、この内側線３５０は、複数の直線あるいは曲線を組み合わせた形状となっており、ノズル通路１３ａ側に凸となる角部３５０ａ、３５０ｂを形成している。

また、本実施形態のエジェクタ１３では、ノズル３２のうちノズル通路１３ａを形成する壁面が中心軸ＣＬを含む断面に描く線（以下、外側線という。）３２０は、ノズル通路１３ａ側に尖った形状を含んでいる。より詳細には、この外側線３２０は、複数の直線あるいは曲線を組み合わせた形状となっており、ノズル通路１３ａ側に凸となる角部３２０ａ、３２０ｂを形成している。

さらに、内側線３５０および外側線３２０は、中心軸ＣＬを含む断面に仮想的に定めた仮想基準線に対して線対称となるように形成されている。

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。従って、本実施形態のエジェクタ１３およびエジェクタ式冷凍サイクル１０においても第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の通路形成部材３５には、角部３５０ａ、３５０ｂが形成されているので、ノズル通路１３ａを流通する冷媒の流れ方向を転向させてノズル通路１３ａの中心軸側に沸騰核を生成することができる。つまり、角部３５０ａ、３５０ｂを沸騰起点として、ノズル通路１３ａにおける冷媒の沸騰を促進することができる。

同様に、ノズル３２には、角部３２０ａ、３２０ｂが形成されているので、ノズル通路１３ａを流通する冷媒の流れ方向を転向させてノズル通路１３ａの外周側に沸騰核を生成することができる。つまり、角部３２０ａ、３２０ｂを沸騰起点として、ノズル通路１３ａにおける冷媒の沸騰を促進することができる。

また、本実施形態では内側線と外側線が、基準線に対して線対称となるように形成されているので、ノズル通路１３ａを流通する冷媒に対して、内周側および外周側の双方から同時に沸騰核を供給することができる。従って、ノズル通路１３ａを流通する冷媒に均等に沸騰核を供給しやすい。

その結果、ノズル通路１３ａにおける冷媒の沸騰を効果的に促進させて、より一層、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。

（第６実施形態）
本実施形態では、第１実施形態のエジェクタ１３に対して、図１３に示すように、通路形成部材３５の頂部側に環状部材３５２を配置した例を説明する。なお、図１３は、第１実施形態で説明した図４に対応する模式的な拡大断面図である。また、本実施形態では、ノズル３２のノズル通路１３ａを形成する部位のうち、最も内径の小さい部位を最小内径部３０ｑとする。

具体的には、環状部材３５２は、通路形成部材３５と同じ材質で形成された円環状部材である。環状部材３５２の外形は、２つの円錐台の底面側同士を結合させた回転体形状に形成されている。

環状部材３５２は、中心軸方向の略中央部に最大外径部３０ｎを有し、冷媒流れ最下流部に最小外径部３０ｐを有する形状に形成されている。なお、本実施形態では、環状部材３５２と通路形成部材３５とを別部材で形成しているが、通路形成部材３５等をボデー３０の内部に組付可能であれば、環状部材３５２と通路形成部材３５とを一体的に形成してもよい。

次に、本実施形態のノズル通路１３ａについて説明する。通路形成部材３５の頂部側には、環状部材３５２が配置されている。このため、ノズル通路１３ａの軸中心ＣＬ側（すなわち、通路形成部材３５および環状部材３５２側）の壁面が軸方向断面に描く形状は、図１３に示すように、環状部材３５２の上流側から最大外径部３０ｎへ至る範囲では冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬから離れる形状となっている。

さらに、最大外径部３０ｎから最小外径部３０ｐへ至る範囲では冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬへ近づく形状となっている。最小外径部３０ｐから冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬから離れる形状となっている。

一方、ノズル通路１３ａの軸中心ＣＬの反対側（すなわち、ノズル３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位側）の壁面が軸方向断面に描く形状は、図１３に示すように、流入空間３０ａ側から最小内径部３０ｑへ至る範囲では冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬへ近づく形状となっている。さらに、最小内径部３０ｑから冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬから離れる形状となっている。

このため、本実施形態のノズル通路１３ａの先細部１３１は、図１３に示すように、第１先細部１３１ａ、第２先細部１３１ｂに大別される。

第１先細部１３１ａは、環状部材３５２の冷媒流れ上流部側から最大外径部３０ｎへ至る範囲に形成されて、通路断面積が徐々に縮小する冷媒通路である。第２先細部１３１ｂは、環状部材３５２の最大外径部３０ｎからノズル３２の最小内径部３０ｑへ至る範囲に形成されて、第１先細部１３１ａの直後の通路断面積を拡大させた後に縮小させる冷媒通路である。

つまり、本実施形態では、環状部材３５２の最大外径部３０ｎ、およびノズル３２の最小内径部３０ｑによって、ノズル通路１３ａの通路断面積を冷媒流れ下流側に向かって徐々に縮小させた後に、少なくとも一部の冷媒の流れ方向を急転向させるスロート部が形成されている。

さらに、環状部材３５２の最大外径部３０ｎは、冷媒流れ最上流側に配置された最上流側スロート部である。そして、最大外径部３０ｎが形成されていることによって、ノズル通路１３ａは中心軸ＣＬ側へ通路断面積を拡大させる形状になっている。また、最大外径部３０ｎは、ノズル通路１３ａのうち亜音速状態の冷媒が流通する領域に配置されている。

一方、ノズル３２の最小内径部３０ｑは、最上流側スロート部よりも冷媒流れ下流側に配置された下流側スロート部である。最小内径部３０ｑは、ノズル通路１３ａの通路断面積を通路形成部材３５の中心軸ＣＬから離れる側に拡大させる形状に形成されている。

つまり、本実施形態のノズル通路１３ａは、複数（本実施形態では、２つ）のスロート部（喉部）を有する二段絞り型のラバールノズルとして機能するように通路断面積が変化する。これにより、ノズル通路１３ａでは、冷媒を減圧させるとともに、冷媒の流速を超音速となるように増速させて噴射している。

さらに、本実施形態のノズル通路１３ａでは、最上流側スロート部（すなわち、環状部材３５２の最大外径部３０ｎ）によって形成される冷媒通路の最小通路断面積が、下流側スロート部（すなわち、ノズル３２の最小内径部３０ｑ）によって形成される冷媒通路の最小通路断面積よりも小さくなるように、環状部材３５２およびノズル３２の寸法が設定されている。

このため、駆動機構３７が通路形成部材３５を変位させて、ノズル通路１３ａを閉塞させる際には、環状部材３５２の最大外径部３０ｎがノズル３２に接触する。

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。従って、本実施形態のエジェクタ１３およびエジェクタ式冷凍サイクル１０においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

つまり、本実施形態のエジェクタ１３では、最上流側スロート部を構成する環状部材３５２の最大外径部３０ｎが、ノズル通路１３ａのうち亜音速状態の冷媒が流通する領域に形成されており、最大外径部３０ｎがノズル通路１３ａの通路断面積を急拡大させて剥離渦を発生させるエッジとして機能する。従って、ノズル通路１３ａを流通する液相冷媒中に沸騰核を生成することができる。

さらに、最上流側スロート部を構成する環状部材３５２の最大外径部３０ｎが、通路形成部材３５側（すなわち、中心軸ＣＬ側）に形成されている。そして、ノズル通路１３ａの少なくとも一部の形状が、冷媒の流れ方向を通路形成部材３５の中心軸ＣＬ側へ転向させる形状に形成されている。

これによれば、ノズル通路１３ａを流通する液相冷媒に中心軸ＣＬ側から沸騰核を供給することができる。従って、流入空間３０ａ内の冷媒に気柱等が生成されていなくても、ノズル通路１３ａを流通する冷媒の沸騰を促進することができ、エジェクタ効率を向上させることができる。

これに加えて、本実施形態のエジェクタ１３では、下流側スロート部を構成するノズル３２の最小内径部３０ｑが、ノズル３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位に形成されている。そして、ノズル通路１３ａの少なくとも一部の形状が、冷媒の流れ方向を通路形成部材３５の中心軸ＣＬから離れる側へ転向させる形状に形成されている。

これによれば、ノズル通路１３ａを流通する液相冷媒に外周側からも沸騰核を供給することができる。従って、より一層、ノズル通路１３ａを流通する冷媒の沸騰を促進することができる。

また、本実施形態のエジェクタ１３では、環状部材３５２の最大外径部３０ｎによって形成される冷媒通路の最小通路断面積が、ノズル３２の最小内径部３０ｑによって形成される冷媒通路の最小通路断面積よりも小さくなっている。

従って、最大外径部３０ｎによって形成される冷媒通路の通路断面積を変化させることで、ノズル通路１３ａを流通する冷媒の流量を調整することができる。さらに、最大外径部３０ｎによって形成される冷媒通路には亜音速の冷媒が流通し、冷媒は最大外径部３０ｎの下流側で超音速の臨界状態となるので、最大外径部３０ｎによって形成される冷媒通路おいて冷媒流量を精度良く調整することができる。

（第７実施形態）
本実施形態では、第６実施形態のエジェクタ１３に対して、図１４の拡大断面図に示すように、通路形成部材３５の頂部側の環状部材３５３の形状、並びに、ノズル３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位の形状を変更した例を説明する。なお、図１４は、第６実施形態で説明した図１３に対応する図面である。

より具体的には、本実施形態の環状部材３５３の外形は、２つの円錐台の頂部側同士を結合させた回転体形状に形成されている。従って、本実施形態の環状部材３５３は、冷媒流れ最上流側に最大外径部３０ｎを有し、中心軸方向の略中央部に最小外径部３０ｐを有する形状に形成されている。さらに、本実施形態のシャフト３５１の上流側作動棒３５１ａの外径は、最大外径部３０ｎと同等の太さになっている。

従って、ノズル通路１３ａの軸中心ＣＬ側（通路形成部材３５および環状部材３５３側）の軸方向断面形状は、図６に示すように、環状部材３５３の最上流側の最大外径部３０ｎから最小外径部３０ｐへ至る範囲では冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬへ近づく形状となる。最小外径部３０ｐから冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬから離れる形状となっている。

一方、本実施形態のノズル３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位は、上流側最小内径部３０ｑと下流側最小内径部３０ｒの２つの縮径部を有している。上流側最小内径部３０ｑの内径は、下流側最小内径部３０ｒの内径よりも小さい。

従って、ノズル通路１３ａの軸中心ＣＬの反対側（ノズル３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位側）の軸方向断面形状は、図１４に示すように、流入空間３０ａ側から上流側最小内径部３０ｑへ至る範囲では、冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬへ近づく形状となる。上流側最小内径部３０ｑから下流側最小内径部３０ｒへ至る範囲では、冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬから離れた後に近づく形状となる。下流側最小内径部３０ｒから冷媒流れ下流側に向かって、中心軸ＣＬから離れる形状となっている。

また、本実施形態では、第２先細部１３１ｂは、冷媒流れ下流側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。さらに、本実施形態の末広部１３２には、上流側最小内径部３０ｑ、および下流側最小内径部３０ｒの２つのスロート部が形成されている。つまり、本実施形態では、最上流側スロート部よりも冷媒流れ下流側に配置された下流側スロート部が２つ形成されている。

つまり、本実施形態のノズル通路１３ａは、複数のスロート部（喉部）を有する多段絞り型のノズルとして機能するように通路断面積が変化する。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の構成は、第１２実施形態と同様である。

また、本実施形態のエジェクタ１３のノズル通路１３ａでは、冷媒を多段階に減圧させる。すなわち、本実施形態の第１先細部１３１ａでは、亜音速状態の液相冷媒が減圧される。本実施形態の第２先細部１３１ｂは、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積が徐々に縮小する先細形状となっている。このため、第２先細部１３１ｂでは、冷媒は亜音速のまま減圧されて加速される。

第２先細部１３１ｂへ流入した冷媒には、第２先細部１３１ｂの最上流部を形成する環状部材３５３の最大外径部３０ｎがエッジとなって剥離渦が生じ、中心軸ＣＬ側の冷媒に沸騰核が生成される。末広部１３２へ流入した冷媒には、末広部１３２の最上流部を形成するノズル３２の上流側最小内径部３０ｑがエッジとなって剥離渦が生じ、外周側の冷媒に沸騰核が生成される。

上流側最小内径部３０ｑの近傍では、沸騰促進された冷媒に閉塞（チョーキング）が生じる。このチョーキングによって冷媒が音速に到達する。さらに、下流側最小内径部３０ｒがエッジとなって、沸騰核が生成されることで、より一層、冷媒の沸騰促進がなされて、冷媒噴射口１３ｅから噴射される。

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の基本的な作動は、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１３およびエジェクタ式冷凍サイクル１０においても第６実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、複数のスロート部は、第６実施形態のように２つ限定されることなく、本実施形態のように、３つ以上設けられていてもよい。

（第８実施形態）
本実施形態では、第１実施形態のエジェクタ１３に対して、図１５に示すように、エジェクタ１３の構成を簡素化させた例を説明する。なお、図１５は、第１実施形態で説明した図２に対応する軸方向断面図である。

本実施形態のエジェクタ１３では、第１実施形態に対して、通路形成部材３５の形状を変更している。本実施形態の通路形成部材３５は、冷媒流れ上流側から下流側へ向かって中心軸に垂直な断面積が拡大した後に縮小する形状に形成されている。より具体的には、本実施形態の通路形成部材３５の外形は、円錐台状部材と円錐状部材の底面同士を結合させた回転体形状に形成されている。

このため、通路形成部材３５の中心軸方向の略中央部には、最大外径部３０ｎが形成されている。最大外径部３０ｎは、第６実施形態で説明した最上流側スロート部としての機能を果たす。通路形成部材３５の少なくとも一部は、ノズル３２内に形成された減圧用空間３０ｂの内部に配置されている。

本実施形態のノズル３２は、アッパーボデー３１１に一体的に形成されている。ノズル３２には、ノズル通路１３ａの通路断面積を最も縮小させる最小通路面積部３０ｍが形成されている。最小通路面積部３０ｍは、第６実施形態で説明した下流側スロート部としての機能を果たす。

通路形成部材３５の最大外径部３０ｎは、最小通路面積部３０ｍよりも冷媒流れ上流側に位置付けられる。そして、通路形成部材３５の外周面とノズル３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位の内周面との間に形成されるノズル通路１３ａは、第１実施形態と同様に、ラバールノズルと同様に通路断面積が変化する。

つまり、ノズル通路１３ａのうち通路断面積が最も縮小した最小通路面積部３０ｍよりも冷媒流れ上流側に形成される部位が、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先細部となる。そして、最小通路面積部３０ｍから冷媒流れ下流側に形成される部位が、冷媒流れ下流側へ向かって通路断面積が徐々に拡大する末広部となる。

最大外径部３０ｎよりも冷媒流れ上流側に配置される円錐台状部の頂部側には、シャフト３５１の上流側作動棒３５１ａが一体的、かつ、同軸上に連結されている。上流側作動棒３５１ａには、ステッピングモータ３７０に連結されている。ステッピングモータ３７０は、通路形成部材３５を変位させる駆動機構である。ステッピングモータ３７０は、制御装置から出力される制御信号（制御パルス）によって、その作動が制御される。

また、通路形成部材３５の最大外径部３０ｎの外径は、ノズル３２の最小通路面積部３０ｍの内径よりも大きく形成されている。このため、ステッピングモータ３７０が通路形成部材３５を変位させてノズル通路１３ａを閉塞させる際には、通路形成部材３５の最大外径部３０ｎがノズル３２に接触する。

また、ノズル通路１３ａの冷媒流れ下流側に配置される混合通路１３ｄの通路断面積は、冷媒流れ下流側へ向かって縮小している。さらに、混合通路１３ｄの最小通路断面積は、冷媒噴射口１３ｅの通路断面積および吸引冷媒出口１３ｆの通路断面積の合計値よりも小さく形成されている。

また、本実施形態の通路形成部材３５は、少なくとも一部が減圧用空間３０ｂ内に配置されているものの、昇圧用空間３０ｅ内には配置されていない。従って、本実施形態のエジェクタ１３では、図１５に示すように、昇圧用空間３０ｅの形状が、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されている。そして、昇圧用空間３０ｅが、ディフューザ通路１３ｃとしての機能を果たす。

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。従って、本実施形態のエジェクタ１３およびエジェクタ式冷凍サイクル１０においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態では、通路形成部材３５を昇圧用空間３０ｅ内に配置することなく減圧用空間３０ｂ内に配置している。従って、減圧用空間３０ｂおよび昇圧用空間３０ｅ内の双方に配置する場合に対して、通路形成部材３５の小型化を図ることできる。これにより、エジェクタ１３全体としての小型化、および構成の簡素化を図ることができる。

また、本実施形態のエジェクタ１３では、下流側作動棒３５１ｂが廃止されているものの、通路形成部材３５に上流側作動棒３５１ａが一体的、かつ、同軸上に連結されている。従って、第１実施形態と同様に、通路形成部材３５の中心軸ＣＬが減圧用空間３０ｂ、昇圧用空間３０ｅ等の中心軸に対して傾いてしまうこと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、通路形成部材３５の小型化を図ることできる。これにより、通路形成部材３５が冷媒から受ける荷重（すなわち、動圧の作用）が小さくなるので、より一層、通路形成部材３５の中心軸ＣＬが傾いてしまうことを抑制することができる。

また、本実施形態のエジェクタでは、混合通路１３ｄの通路断面積が、冷媒流れ下流側へ向かって縮小している。従って、第１実施形態と同様に、ディフューザ通路１３ｃの昇圧性能を安定化させて、エジェクタ効率が不安定となってしまうことを抑制することができるとともに、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させる際に生じる混合損失を抑制することができる。

より詳細には、速度境界層にて反射して中心軸ＣＬ側へ進行する圧縮波は、通路形成部材３５等が存在していなくても、混合通路１３ｄの中心軸上（いわゆる、すべり面上）にて、反対側から進行してくる圧縮波と衝突して反射して外周側に転向する。従って、混合通路１３ｄ内に通路形成部材３５が配置されていなくても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、通路形成部材３５に最上流側スロート部としての機能を果たす最大外径部３０ｎが形成されている。従って、ノズル通路１３ａを流通する液相冷媒に中心軸ＣＬ側から沸騰核を供給することができる。さらに、ノズル３２に下流側スロート部としての機能を果たす最小通路面積部３０ｍが形成されている。従って、最小内径部３０ｑが、ノズル通路１３ａを流通する液相冷媒に外周側からも沸騰核を供給することができる。

その結果、流入空間３０ａ内の冷媒に気柱等が生成されていなくても、ノズル通路１３ａを流通する冷媒の沸騰を促進することができ、エジェクタ効率を向上させることができる。

（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）上述の各実施形態では、エジェクタ１３の通路形成部材３５の中心軸ＣＬを水平方向に配置した例を説明したが、エジェクタ１３の配置はこれに限定されない。例えば、図１６の全体構成図に示すように、通路形成部材３５の中心軸を鉛直方向に配置してもよい。この場合は、液相冷媒流出口３１ｃが気液分離ボデーの最下方側に配置されていることが望ましい。

（２）エジェクタ１３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、上流側作動棒３５１ａおよび下流側作動棒３５１ｂを共通する円柱状部材であるシャフト３５１によって形成した例を説明したが、上流側作動棒３５１ａおよび下流側作動棒３５１ｂを別部材で形成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、下流側作動棒３５１ｂを上流側作動棒３５１ａと同様に一本設けているが、下流側作動棒３５１ｂを複数本設けてもよい。上流側作動棒３５１ａの外径および下流側作動棒３５１ｂの外径は、同一の値に設定されていてもよいし、異なる値に設定されていてもよい。

また、エジェクタ１３のアッパーボデー３１１の軸受穴およびロワーボデー３１２の軸受穴の摩耗を抑制するために、それぞれの軸受穴に筒状の金属で形成された軸受部材を配置してもよい。

また、上述の実施形態では、上流側作動棒３５１ａに駆動機構３７のプレート部材３７４を連結した例を説明したが、下流側作動棒３５１ｂに駆動機構を連結してもよい。

また、上述の実施形態では、駆動機構３７が、蒸発器１４出口側冷媒の温度および圧力に応じて通路形成部材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ＳＨが基準過熱度ＫＳＨに近づくように、ノズル通路１３ａの通路断面積を調整した例を説明したが、駆動機構３７による通路断面積の調整はこれに限定されない。

例えば、放熱器１２出口側冷媒の温度および圧力に応じて通路形成部材３５を変位させることによって、放熱器１２出口側冷媒の過冷却度が予め定めた基準過冷却度に近づくように、ノズル通路１３ａの通路断面積を調整してもよい。

また、駆動機構３７は上述の実施形態で説明したものに限定されない。例えば、第１〜第７実施形態の駆動機構で採用した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、駆動機構として、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。

また、第８実施形態では、駆動機構として、電気的に作動するステッピングモータ３７０採用した例を説明したが、もちろん、第８実施形態で説明したエジェクタ１３の駆動機構として、第１〜第７実施形態で説明した機械的機構で構成される駆動機構３７を採用してもよい。

（３）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。

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、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。さらに、冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。

（４）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を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、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、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いる。これに対して、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用い、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する利用側熱交換器として用いてもよい。

（５）また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、第４実施形態の通路形成部材３５を、第２、第３、第５〜第７実施形態に適用してもよい。また、第５〜第８実施形態の通路形成部材３５に、第２実施形態で説明した凹み部（貫通穴３５ａ）を形成してもよい。

１０ エジェクタ式冷凍サイクル（冷凍サイクル装置）
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
３０ ボデー
３５ 通路形成部材
３５１ シャフト
３５１ａ 上流側作動棒
３５１ｂ 下流側作動棒

Claims (14)

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、
   液相冷媒を流入させる流入空間（３０ａ）、前記流入空間から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、前記減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および前記減圧用空間から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路を介して吸引された吸引冷媒と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の内部に配置されて、前記ボデーとの間に冷媒通路を形成する通路形成部材（３５）と、
   前記通路形成部材を変位させる駆動機構（３７）と、を備え、
   前記ボデーのうち前記減圧用空間を形成する部位の内周面と前記通路形成部材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、
   前記通路形成部材には、前記流入空間側へ延びて前記ボデーに摺動可能に支持された上流側作動棒（３５１ａ）が連結されており、
   前記流入空間の中心軸、前記上流側作動棒の中心軸、および前記通路形成部材の中心軸（ＣＬ）は、同軸上に配置されており、
   前記通路形成部材は、少なくとも一部が前記昇圧用空間の内部に配置されており、
   前記ボデーのうち前記昇圧用空間を形成する部位の内周面と前記通路形成部材の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記噴射冷媒および前記吸引冷媒を混合させて昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
   前記流入空間の中心軸方向から見たときに、前記吸引用通路の吸引冷媒出口（１３ｆ）は前記ノズル通路の冷媒噴射口（１３ｅ）の外周側に環状に開口しており、
   前記ボデーのうち前記昇圧用空間を形成する部位の内周面と前記通路形成部材の外周面との間に形成される冷媒通路であって、前記ディフューザ通路の冷媒流れ上流側には、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）が形成されており、
   前記混合通路の最小通路断面積は、前記冷媒噴射口の通路断面積および前記吸引冷媒出口の通路断面積の合計値よりも小さく形成されているエジェクタ。
2. 前記通路形成部材には、前記ディフューザ通路の下流側へ向かって延びて前記ボデーに摺動可能に支持された下流側作動棒（３５１ｂ）が連結されている請求項１に記載のエジェクタ。
3. 前記上流側作動棒の中心軸と前記下流側作動棒の中心軸は、同軸上に配置されている請求項２に記載のエジェクタ。
4. 前記駆動機構は、前記上流側作動棒および前記下流側作動棒の少なくとも一方に連結されている請求項２または３に記載のエジェクタ。
5. 前記ボデーのうち前記混合通路を形成する壁面が前記中心軸を含む断面に描く線は、冷媒流れ下流側に向かって前記通路形成部材側に近づくように傾斜している請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ。
6. 前記通路形成部材のうち前記混合通路を形成する壁面が前記中心軸を含む断面に描く線は、冷媒流れ下流側に向かって前記ボデー側に近づくように傾斜している請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタ。
7. 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、
   液相冷媒を流入させる流入空間（３０ａ）、前記流入空間から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、前記減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および前記減圧用空間から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路を介して吸引された吸引冷媒と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の内部に配置されて、前記ボデーとの間に冷媒通路を形成する通路形成部材（３５）と、
   前記通路形成部材を変位させる駆動機構（３７）と、を備え、
   前記ボデーのうち前記減圧用空間を形成する部位の内周面と前記通路形成部材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、
   前記通路形成部材には、前記流入空間側へ延びて前記ボデーに摺動可能に支持された上流側作動棒（３５１ａ）が連結されており、
   前記流入空間の中心軸、前記上流側作動棒の中心軸、および前記通路形成部材の中心軸（ＣＬ）は、同軸上に配置されており、
   前記通路形成部材は、冷媒流れ上流側から下流側へ向かって中心軸に垂直な断面積が拡大した後に縮小する形状に形成されており、
   前記ボデーのうち前記減圧用空間を形成する部位には、前記ノズル通路に通路断面積を最も縮小させる最小通路面積部（３０ｍ）が形成されており、
   前記通路形成部材の最大外径部（３０ｎ）は、前記最小通路面積部よりも冷媒流れ上流側に配置されているエジェクタ。
8. 前記ノズル通路の下流側には、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）が形成されており、
   前記混合通路の最小通路断面積は、前記ノズル通路の冷媒噴射口（１３ｅ）の通路断面積および前記吸引用通路の吸引冷媒出口（１３ｆ）の通路断面積の合計値よりも小さく形成されている請求項７に記載のエジェクタ。
9. 前記通路形成部材には、前記ノズル通路の通路断面積を拡大させる側に凹んだ凹み部（３５ａ、３５ｂ）が形成されている請求項１ないし８のいずれか１つに記載のエジェクタ。
10. 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、
    液相冷媒を流入させる流入空間（３０ａ）、前記流入空間から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、前記減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および前記減圧用空間から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路を介して吸引された吸引冷媒と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の内部に配置されて、前記ボデーとの間に冷媒通路を形成する通路形成部材（３５）と、
    前記通路形成部材を変位させる駆動機構（３７）と、を備え、
    前記ボデーのうち前記減圧用空間を形成する部位の内周面と前記通路形成部材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、
    前記通路形成部材には、前記流入空間側へ延びて前記ボデーに摺動可能に支持された上流側作動棒（３５１ａ）が連結されており、
    前記流入空間の中心軸、前記上流側作動棒の中心軸、および前記通路形成部材の中心軸（ＣＬ）は、同軸上に配置されており、
    前記通路形成部材には、前記ノズル通路の通路断面積を拡大させる側に凹んだ凹み部（３５ａ、３５ｂ）が形成されているエジェクタ。
11. 前記凹み部は、前記通路形成部材の円錐状側面を貫通する貫通穴（３５ａ）である請求項９または１０に記載のエジェクタ。
12. 前記凹み部は、前記通路形成部材の中心軸周りの全周に亘って形成された溝部（３５ｂ）である請求項９または１０に記載のエジェクタ。
13. 前記通路形成部材のうち前記ノズル通路を形成する壁面が前記中心軸を含む断面に描く線は、前記ノズル通路側に尖った形状を含んでいる請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のエジェクタ。
14. 前記ボデーには、冷媒流入口（３１ａ）から流入した冷媒を前記流入空間へ導く冷媒流入通路（３１ｅ）が形成されており、
    前記流入空間の中心軸方向から見たときに、前記冷媒流入通路は前記流入空間へ流入する冷媒を前記中心軸に向かって流入させる形状に形成されている請求項１ないし１３のいずれか１つに記載にエジェクタ。

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