JP6555203B2 - 蒸発器ユニット - Google Patents

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Description

本発明は、エジェクタ式冷凍サイクルに適用される蒸発器ユニットに関する。
従来、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であるエジェクタ式冷凍サイクルが知られている。さらに、特許文献1には、この種のエジェクタ式冷凍サイクルに適用される蒸発器ユニットが開示されている。この特許文献1の蒸発器ユニットは、エジェクタ、流出側蒸発部、吸引側蒸発部等を一体化(ユニット化)させたものである。
より具体的には、特許文献1の蒸発器ユニットの流出側蒸発部は、送風空気流れ上流側に配置されたエジェクタの昇圧部(ディフューザ部)から流出した冷媒を蒸発させる熱交換部である。吸引側蒸発部は、送風空気流れ下流側に配置されて蒸発させた冷媒をエジェクタの冷媒吸引口側へ流出させる熱交換部である。また、エジェクタは、筒状のエジェクタタンクに収容された状態で、流出側蒸発部および吸引側蒸発部に一体化されている。
特許文献1の蒸発器ユニットでは、流出側蒸発部および吸引側蒸発部を、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器で構成している。そして、エジェクタタンク、流出側蒸発部にて冷媒の分配あるいは集合を行う流出側タンク、および吸引側蒸発部にて冷媒の分配あるいは集合を行う吸引側タンクを、互いに平行に配置して接合することによって、エジェクタ、流出側蒸発部、吸引側蒸発部等を一体化させている。
さらに、特許文献1の蒸発器ユニットでは、各タンクの接合部に各タンクの内部に形成された空間同士を連通させる冷媒連通路を形成して、エジェクタ、流出側蒸発部、および吸引側蒸発部を接続している。
例えば、エジェクタタンクと流出側タンクとの接合部に、エジェクタタンク内のエジェクタから流出した冷媒を流入させる空間(エジェクタ流出側空間)と流出側タンク内の流出側蒸発部の各流出側チューブへ冷媒を分配する空間(流出側分配空間)とを連通させる冷媒連通路を形成している。そして、この冷媒連通路を介して、エジェクタから流出した冷媒を流出側蒸発部へ流入させている。
特開2011−220551号公報
ところで、特許文献1の蒸発器ユニットでは、エジェクタタンクおよび流出側タンクが、流出側蒸発器の複数のチューブ(流出側チューブ)の積層方向へ延びる形状に形成されている。さらに、エジェクタタンク内部のエジェクタ流出側空間と流出側タンク内部の流出側分配空間とを連通させる冷媒連通路が、エジェクタタンクおよび流出側タンクの長手方向に並んで複数箇所に設けられている。
このように複数箇所に冷媒連通路が設けられていると、エジェクタから流出した冷媒を、複数の冷媒連通路から均等に流入させることが難しくなってしまう。
その理由は、エジェクタから流出した冷媒は、エジェクタ流出側空間内の一部の領域に偏在しやすいからである。例えば、エジェクタから流出した冷媒の慣性力が所定の値となる運転条件では、エジェクタ流出側空間のエジェクタから離れた側に冷媒が偏在しやすくなる。一方、エジェクタから流出した冷媒の流速が遅くなる運転条件では、エジェクタ流出側空間のエジェクタに近い側に冷媒が偏在しやすくなる。
さらに、エジェクタ流出側空間内の一部の領域に偏在する冷媒は、近接配置された冷媒連通路を介して、流出側分配空間へ流入しやすい。このため、流出側分配空間内の冷媒にも分布が生じてしまい、流出側分配空間から各流出側チューブへ均等な流量の冷媒を流入させることができなくなってしまう。
その結果、流出側蒸発器にて冷却された送風空気に温度分布を生じさせてしまう。延いては、蒸発器ユニット全体として、冷却された送風空気に温度分布を生じさせてしまう。
本発明は、上記点に鑑み、エジェクタ式冷凍サイクルに適用される蒸発器ユニットにて冷却された送風空気に生じる温度分布を抑制することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項1に記載の発明は、冷媒を減圧させるノズル部(15a)、並びに、ノズル部から噴射される高速度の噴射冷媒の吸引作用によって冷媒を吸引する冷媒吸引口(15c)、および噴射冷媒と冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(15d)が形成されたボデー部(15b)を有するエジェクタ(15)と、昇圧部から流出した冷媒を蒸発させる流出側蒸発部(17)と、冷媒を蒸発させて冷媒吸引口側へ流出させる吸引側蒸発部(18)と、を備え、
流出側蒸発部は、冷媒を流通させる複数の流出側チューブ(71)、および複数の流出側チューブを流通する冷媒の集合あるいは分配を行う流出側タンク(72、73)を有し、流出側タンクは、複数の流出側チューブの積層方向に延びる形状に形成されており、流出側タンク内には、昇圧部から流出した冷媒を流出側チューブへ分配する流出側分配空間(72b)が形成されており、エジェクタは、流出側タンクと平行に延びる形状に形成されたエジェクタタンク(23)に収容されており、エジェクタタンク内には、昇圧部から流出した冷媒を流入させるエジェクタ流出側空間(23c)が形成されており、
流出側分配空間の内部には、流出側分配空間を仕切る仕切板(93)が配置されており、仕切板は、流出側タンクの長手方向に延びて、流出側分配空間を、エジェクタ流出側空間から流出した冷媒を流入させるエジェクタ側分配空間(721b)、および流出側チューブへ冷媒を流出させるチューブ側分配空間(722b)に仕切っており、
仕切板には、エジェクタ側分配空間とチューブ側分配空間とを連通させる連通穴(93d)が形成されており、
仕切板を長手方向に向かって5等分して、エジェクタに近い側から順に第1領域(EF1)、第2領域(EF2)、第3領域(EF3)、第4領域(EF4)、第5領域(EF5)と定義したときに、連通穴は、第1領域、第3領域、第5領域における開口面積が、それぞれ第2領域、第4領域における開口面積よりも大きく形成されている蒸発器ユニットである。
これによれば、仕切板(93)が配置されているので、エジェクタ流出側空間(23c)内の冷媒を、一旦、エジェクタ側分配空間(721)へ流入させることができる。従って、エジェクタ流出側空間(23c)内の冷媒が一部の領域に偏在していても、偏在した冷媒が、近接配置された流出側チューブ(71)へ直接流入してしまうことを抑制することができる。
さらに、仕切板(93)の連通穴(93d)のうち、エジェクタ(15)に近い第1領域(EF1)における開口面積、仕切板(93)の長手方向中央部に位置付けられる第3領域(EF3)における開口面積、エジェクタ(15)から離れた第5領域(EF5)における開口面積が、他の領域の開口面積よりも大きく形成されている。
これにより、エジェクタ流出側空間(23c)内の冷媒がいずれの領域に偏在していても、連通穴(93d)の開口面積の大きな部位を介して、チューブ側分配空間(722b)内の全域に流出させやすい。従って、チューブ側分配空間(722b)から複数の流出側チューブ(71)へ均等な流量の冷媒を流入させやすい。
その結果、本請求項に記載の発明によれば、エジェクタ式冷凍サイクル(10)に適用される蒸発器ユニット(20)にて冷却された送風空気に生じる温度分布を抑制することができる。
ここで、本請求項の連通穴(93d)は、単数の穴で形成されていてもよいし、複数の穴で形成されていてもよい。
連通穴(93d)が複数の穴で形成されている場合は、第1領域(EF1)、第3領域(EF3)、第5領域(EF5)に配置された穴の合計開口面積が、第2領域(EF2)、第4領域(EF4)に配置された穴の合計開口面積よりも大きくなるように、複数の穴の開口形状あるいは配置態様を変化させればよい。
一方、連通穴(93d)が単数の穴で形成されている場合は、第1領域(EF1)、第3領域(EF3)、第5領域(EF5)における連通穴(93d)の開口面積が、第2領域(EF2)、第4領域(EF4)における連通穴(93d)の開口面積よりも大きくなるように、連通穴(93d)の開口形状を変化させればよい。
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実施形態の蒸発器ユニットの外観斜視図である。 第1実施形態の蒸発器ユニットのエジェクタタンク、上部流出側タンク、上部吸引側タンクの斜視図である。 第1実施形態の板状部材の上面図である。 第1実施形態の蒸発器ユニットのエジェクタタンク、上部流出側タンク、上部吸引側タンクを組み付けた状態における図3のV−V拡大断面図である。 第1実施形態の蒸発器ユニットのエジェクタタンク、上部流出側タンク、上部吸引側タンクを組み付けた状態における図3のVI−VI拡大断面図である。 第1実施形態の蒸発器ユニットのエジェクタタンク、上部流出側タンク、上部吸引側タンクを組み付けた状態における図3のVII−VII拡大断面図である。 第1実施形態の蒸発器ユニットのジョイント部の模式的な分解斜視図である。 第1実施形態の蒸発器ユニットのジョイント部の第2プレートの拡大平面図である。 第1実施形態の蒸発器ユニットにおける冷媒流れを説明するための説明図である。 第1実施形態の板状部材の第2流出側連通穴の開口位置を説明するための上面図である。 第2流出側連通穴の数と温度差ΔTとの関係を示すグラフである。 第2実施形態の板状部材の上面図である。 第3実施形態の板状部材の上面図である。 第4実施形態の蒸発器ユニットのエジェクタタンク、上部流出側タンク、上部吸引側タンクの斜視図である。 第5実施形態の板状部材の上面図である。 第6実施形態の板状部材の上面図である。 第7実施形態の板状部材の上面図である。 第8実施形態の板状部材の上面図である。 第9実施形態の板状部材の上面図である。 第10実施形態の板状部材の上面図である。
(第1実施形態)
以下、図1〜図12を用いて、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態の蒸発器ユニット20は、図1の全体構成図に示すように、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、冷却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、本実施形態の蒸発器ユニット20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HFC系冷媒(具体的には、R134a)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。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いる。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圧縮して吐出するものである。より具体的には、本実施形態の圧縮機11は、1つのハウジング内に固定容量型の圧縮機構、および圧縮機構を駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機である。
この圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。また、電動モータは、図示しない空調制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式のものを採用してもよい。
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側冷媒と冷却ファン12cから送風された車室外空気(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、放熱器12は、凝縮部12aおよびレシーバ部12bを有する、いわゆるレシーバ一体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12c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。
冷却ファン12cは、空調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。
放熱器12のレシーバ部12bの冷媒出口には、温度式膨張弁13の入口側が接続されている。温度式膨張弁13は、放熱器12のレシーバ部12bから流出した冷媒を減圧させるとともに、サイクルを循環する冷媒の循環冷媒流量を調整する冷媒流量調整機構である。本実施形態の温度式膨張弁13は、蒸発器ユニット20出口側冷媒の過熱度が予め定めた基準過熱度に近づくように循環冷媒流量を調整する。
このような温度式膨張弁13としては、蒸発器ユニット20から流出した冷媒の温度と圧力とに応じて変位する変位部材(ダイヤフラム)を有する感温部を備え、この変位部材の変位に応じて蒸発器ユニット20出口側冷媒の過熱度が基準過熱度に近づくように弁開度を調整する機械的機構を採用することができる。
温度式膨張弁13の出口には、蒸発器ユニット20のジョイント部24に設けられた冷媒流入口24a側が接続されている。蒸発器ユニット20は、図1の破線で囲まれたサイクル構成機器を一体化(ユニット化)させたものである。より具体的には、蒸発器ユニット20は、分岐部14、エジェクタ15、流出側蒸発器17、吸引側蒸発器18、固定絞り19等を一体化させたものである。
まず、蒸発器ユニット20を構成する各構成機器について説明する。分岐部14は、冷媒流入口24aから流入した冷媒の流れを分岐し、分岐された一方の冷媒をエジェクタ15のノズル部15aの入口側へ流出させ、分岐された他方の冷媒を固定絞り19の入口側へ流出させるものである。
エジェクタ15は、分岐部14にて分岐された一方の冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる冷媒減圧装置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冷媒を吸引(輸送)して循環させる冷媒循環装置(冷媒輸送装置)としての機能を果たすものである。
より具体的には、エジェクタ15は、ノズル部15aおよびボデー部15bを有して構成されている。ノズル部15aは、冷媒の流れ方向に向かって徐々に先細る略円筒状の金属(本実施形態では、ステンレス合金または真鍮)等で形成されており、内部に形成された冷媒通路(絞り通路)にて冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるものである。
ノズル部15aの内部に形成された冷媒通路には、冷媒通路面積が最も縮小した喉部が形成され、さらに、この喉部から冷媒を噴射する冷媒噴射口へ向かって冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部が形成されている。つまり、ノズル部15aは、ラバールノズルとして構成されている。
さらに、本実施形態では、ノズル部15aとして、エジェクタ式冷凍サイクル10の通常運転時に、冷媒噴射口から噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるように設定されたものが採用されている。もちろん、ノズル部15aを先細ノズルで構成してもよい。
ボデー部15bは、略円筒状の金属(本実施形態では、アルミニウム合金)で形成されており、内部にノズル部15aを支持固定する固定部材として機能するとともに、エジェクタ15の外殻を形成するものである。より具体的には、ノズル部15aは、ボデー部15bの長手方向一端側の内部に収容されるように圧入にて固定されている。従って、ノズル部15aとボデー部15bとの固定部の隙間から冷媒が漏れることはない。
また、ボデー部15bの外周面のうち、ノズル部15aの外周側に対応する部位には、その内外を貫通してノズル部15aの冷媒噴射口と連通するように設けられた冷媒吸引口15cが形成されている。冷媒吸引口15cは、ノズル部15aから噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、後述する吸引側蒸発器18から流出した冷媒をエジェクタ15の内部へ吸引する貫通穴である。
さらに、ボデー部15bの内部には、吸引通路15e、およびディフューザ部15dが形成されている。吸引通路15eは、冷媒吸引口15cから吸引された吸引冷媒をノズル部15aの冷媒噴射口側へ導く冷媒通路である。ディフューザ部15dは、冷媒吸引口15cからエジェクタ15の内部へ流入した吸引冷媒と噴射冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部である。
吸引通路15eは、ノズル部15aの先細り形状の先端部周辺の外周側とボデー部15bの内周側との間の空間によって形成されており、吸引通路15eの冷媒通路面積は、冷媒流れ方向に向かって徐々に縮小している。これにより、吸引通路15eを流通する吸引冷媒の流速を徐々に増加させて、ディフューザ部15dにて吸引冷媒と噴射冷媒が混合する際のエネルギ損失(混合損失)を減少させている。
ディフューザ部15dは、吸引通路15eの出口に連続するように配置されて、冷媒通路面積が徐々に拡大するように形成されている。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させながら、その流速を減速させて噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力を上昇させる機能、すなわち、混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を果たす。
より具体的には、ディフューザ部15dを形成するボデー部15bの内周壁面の断面形状は、複数の曲線を組み合わせて形成されている。そして、ディフューザ部15dの冷媒通路断面積の広がり度合が冷媒流れ方向に向かって徐々に大きくなった後に再び小さくなっていることで、冷媒を等エントロピ的に昇圧させることができる。
ディフューザ部15dの冷媒出口には、流出側蒸発器17の冷媒入口側が接続されている。流出側蒸発器17は、送風ファン20aから車室内へ向けて送風された送風空気とディフューザ部15dから流出した低圧冷媒とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する吸熱用熱交換器である。
送風ファン20aは、空調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。流出側蒸発器17の冷媒出口には、蒸発器ユニット20のジョイント部24に設けられた冷媒流出口24bを介して、圧縮機11の吸入口側が接続されている。
固定絞り19は、分岐部14にて分岐された他方の冷媒を低圧冷媒となるまで減圧させる減圧手段である。本実施形態では、固定絞り19として、オリフィスを採用している。固定絞り19の出口には、吸引側蒸発器18の冷媒入口側が接続されている。
吸引側蒸発器18は、送風ファン20aから車室内へ向けて送風されて流出側蒸発器17を通過した送風空気と固定絞り19から流出した低圧冷媒とを熱交換させ、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する吸熱用熱交換器である。吸引側蒸発器18の冷媒出口には、エジェクタ15の冷媒吸引口15c側が接続されている。
つまり、蒸発器ユニット20では、流出側蒸発器17および吸引側蒸発器18が、送風空気の空気流れに対して直列的に配置されており、吸引側蒸発器18は、流出側蒸発器17に対して送風空気の空気流れの風下側に配置されている。
さらに、流出側蒸発器17は、エジェクタ15のディフューザ部15dから流出した冷媒を蒸発させる流出側蒸発部を構成している。吸引側蒸発器18は、固定絞り19から流出した冷媒を蒸発させ、蒸発させた冷媒をエジェクタ15の冷媒吸引口15c側へ流出させる吸引側蒸発部を構成している。
次に、図2〜図9を用いて、蒸発器ユニット20を構成する各構成機器の一体化について説明する。なお、図2、図3における上下の各矢印は、本実施形態の蒸発器ユニット20を車両に搭載した状態における上下の各方向を示している。
本実施形態の流出側蒸発器17および吸引側蒸発器18は、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器で構成されている。具体的には、流出側蒸発器17は、冷媒を流通させる複数の流出側チューブ71、および複数の流出側チューブ71の両端部に接続されて流出側チューブ71を流通する冷媒の集合あるいは分配を行う一対の流出側タンク72、73を有している。
流出側チューブ71は、伝熱性に優れる金属(本実施形態では、エジェクタ15のボデー部15bと同じアルミニウム合金)で形成されている。さらに、流出側チューブ71は、内部を流通する冷媒の流れ方向(すなわち、流出側チューブ71の長手方向)に垂直な断面形状が扁平形状に形成された扁平チューブで構成されている。
それぞれの流出側チューブ71は、外表面の平坦面(扁平面)同士が互いに平行となるように、一定の間隔を開けて積層配置されている。これにより、隣り合う流出側チューブ71同士の間に、送風空気が流通する空気通路が形成される。つまり、流出側蒸発器17では、複数の流出側チューブ71が積層配置されることによって、冷媒と送風空気とを熱交換させる熱交換部(熱交換コア部)が形成されている。
さらに、隣り合う流出側チューブ71同士の間に形成される空気通路には、冷媒と送風空気との熱交換を促進するフィン74が配置されている。フィン74は、流出側チューブ71と同じ材質の薄板材を波状に曲げ成形することによって形成されたコルゲートフィンであり、その頂部が流出側チューブ71の平坦面にろう付け接合されている。
流出側タンク72、73は、流出側チューブ71と同じ材質の有底筒状部材で形成されている。流出側タンク72、73は、流出側チューブ71の積層方向に延びる形状に形成されている。流出側タンク72、73の内部には、各流出側チューブ71に対して冷媒を分配するための分配空間、および各流出側チューブ71から流出した冷媒を集合させるための集合空間が形成されている。
以下の説明では、説明の明確化のため、流出側タンクのうち、鉛直方向上方側に配置されるものを上部流出側タンク72と記載し、鉛直方向下方側に配置されるものを下部流出側タンク73と記載する。
吸引側蒸発器18の基本的構成は、流出側蒸発器17と同等である。従って、吸引側蒸発器18は、冷媒を流通させる複数の吸引側チューブ81、フィン74、複数の吸引側チューブ81の両端部に接続されて吸引側チューブ81を流通する冷媒の集合あるいは分配を行う一対の吸引側タンク82、83を有している。以下の説明では、吸引側タンクのうち、鉛直方向上方側に配置されるものを上部吸引側タンク82と記載し、鉛直方向下方側に配置されるものを下部吸引側タンク83と記載する。
ここで、本実施形態では、吸引側チューブ81として、流出側チューブ71と同じ扁平チューブが採用されている。本実施形態の蒸発器ユニット20では、このような部品の共通化により、蒸発器ユニット20全体としての製造コストの低減を図っている。
また、本実施形態の上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82は、図3、図5〜図7に示すように、共通するプレートヘッダ91およびタンクヘッダ92を接合することによって、一体的に形成されている。
プレートヘッダ91には、その表裏を貫通する複数のスリット穴が形成されている。このスリット穴は、プレートヘッダ91の長手方向に2列に配置されている。そして、送風空気流れ上流側に配置された一方の列のスリット穴には流出側チューブ71が接続され、送風空気流れ下流側に配置された他方の列のスリット穴には吸引側チューブ81が接続されている。
このため、プレートヘッダ91は、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82のチューブ側の部位(図3では、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82の下方側の部位)を形成している。
タンクヘッダ92は、プレートヘッダ91に組み合わされることによって、内部に分配空間および集合空間を形成するものである。さらに、タンクヘッダ92は、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82のチューブから離れた側である反チューブ側の部位(図3では、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82の上方側の部位)を形成している。
下部流出側タンク73および下部吸引側タンク83も同様に、共通部材であるタンクヘッダおよびプレートヘッダによって形成されている。そして、流出側チューブ71、吸引側チューブ81、流出側タンク72、73、吸引側タンク82、83(具体的には、プレートヘッダ91、タンクヘッダ92)、フィン74等をろう付け接合することによって、流出側蒸発器17および吸引側蒸発器18が一体化されている。
なお、図2では、図示および説明の明確化のため、流出側蒸発器17の一部の構成(流出側チューブ71および上部流出側タンク72)については、吸引側蒸発器18の対応する構成に括弧付きの符号を付して示している。
また、図2では、フィン74を吸引側蒸発器18の一部にのみ図示しているが、フィン74は、流出側蒸発器17においては隣り合う流出側チューブ71間の略全域に渡って配置されている。さらに、吸引側蒸発器18においては隣り合う吸引側チューブ81間の略全域に渡って配置されている。
また、本実施形態では、図3、図5〜図7に示すように、タンクヘッダ92とプレートヘッダ91との間に図4に示す板状部材93が配置されている。この板状部材93は、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82の内部空間を、各チューブ71、81に近い側のチューブ側の空間(図3では、下方側の空間)および各チューブ71、81に遠い側の反チューブ側の空間(図3では、上方側の空間)に仕切るものである。
板状部材93には、板状部材93からチューブ側あるいは反チューブ側へ突出して、上部流出側タンク72の内部空間および上部吸引側タンク82の内部空間を区画するセパレータ821a〜821c、721が設けられている。板状部材93および各セパレータ821a〜821c、721は、流出側チューブ71と同じ材質で形成されている。
より具体的には、板状部材93のうち、上部吸引側タンク82の内部に位置付けられる部位には、図3に示すように、上部吸引側タンク82の長手方向一端側から順に、反チューブ側に突出する第1セパレータ821a、チューブ側に突出する第2セパレータ821b、チューブ側に突出する第3セパレータ821cがろう付けにて接合されている。
さらに、図4に示すように、板状部材93のうち、上部吸引側タンク82の内部に位置付けられる部位であって、第1セパレータ821aよりも一端側の部位には、板状部材93の表裏を貫通する複数の第1吸引側連通穴93aが形成されている。また、第3セパレータ821cよりも他端側の部位には、板状部材93の表裏を貫通する複数の第2吸引側連通穴93bが形成されている。
このため、上部吸引側タンク82の内部空間は、図2、図3に示すように、実質的に、上部吸引側の一端側空間82a、チューブ側空間82b、反チューブ側空間82c、上部吸引側の他端側空間82dの4つの空間に区画されている。なお、反チューブ側空間82cおよび上部吸引側の他端側空間82dは、直接に連通している。
また、板状部材93のうち、上部流出側タンク72の内部に位置付けられる部位には、図3に示すように、上部流出側タンク72の略中央部に、チューブ側および反チューブ側の双方へ突出する流出側セパレータ721が設けられている。
さらに、図4に示すように、板状部材93のうち、上部流出側タンク72の内部に位置付けられる部位であって、流出側セパレータ721よりも一端側の部位には、板状部材93の表裏を貫通する複数の第1流出側連通穴93cが形成されている。また、流出側セパレータ721よりも他端側の部位には、板状部材93の表裏を貫通する複数の第2流出側連通穴93dが形成されている。
このため、上部流出側タンク72の内部空間は、実質的に、流出側集合空間72aおよび流出側分配空間72bに区画されている。
次に、板状部材93に形成された複数の各連通穴93a〜93dについて説明する。図4に示すように、各連通穴93a〜93dは、それぞれ開口面積が同等の円形状に形成されている。
第1吸引側連通穴93aは2つ形成されている。第2吸引側連通穴93bは6つ形成されており、それぞれの第2吸引側連通穴93bは、互いに上部吸引側タンク82の長手方向に等間隔に配置されている。なお、等間隔に配置されているとは、隣り合う第1流出側連通穴93cの中心点同士の距離が一定となっていることを意味している。
第1流出側連通穴93cは11つ形成されており、それぞれの第1流出側連通穴93cは、互いに上部流出側タンク72の長手方向に等間隔に配置されている。これに対して、第2流出側連通穴93dは7つ形成されており、それぞれの第2流出側連通穴93dは、互い上部流出側タンク72の長手方向に不等間隔で配置されている。
より詳細には、図4に示すように、板状部材93のうち流出側分配空間72bを上下に仕切る部位を長手方向に5等分して、エジェクタ15のディフューザ部15dの冷媒出口に近い側から順に、第1領域EF1、第2領域EF2、第3領域EF3、第4領域EF4、第5領域EF5と定義する。
本実施形態の第2流出側連通穴93dは、第1領域EF1、第2領域EF2、第3領域EF3における開口面積が、それぞれ第2領域EF2における開口面積、および第4領域EF4における開口面積の双方よりも大きく形成されるように配置されている。
このような配置は、本実施形態のように、7つの第2流出側連通穴93dを形成する場合には、上部流出側タンク72の長手方向に等間隔に11つの第2流出側連通穴93dを配置し、エジェクタ15のディフューザ部15dの冷媒出口に近い側から3つ目、4つ目、8つ目、9つ目の第2流出側連通穴93dを閉塞すること等によって実現することができる。
さらに、本実施形態では、図4に示すように、第3領域EF3における開口面積が、他の領域(すなわち、第1領域EF1、第2領域EF2、第3領域EF3、第4領域EF4)における開口面積よりも大きく形成されている。
また、本実施形態では、図4に示すように、隣り合う第2流出側連通穴93dの中心点同士の距離(すなわち、間隔)の最大値HLが、予め定めた基準本数(本実施形態では、4本)の流出側チューブ71が積層配置された際の積層距離以下となっている。ここで、積層距離とは、基準本数の流出側チューブ71が積層配置された際に、積層方向両端部に配置された流出側チューブ71の対応する部位同士の距離を意味している。
以上の説明から明らかなように、本実施形態の板状部材93のうち流出側分配空間72bを上下に仕切る部位は、仕切板である。さらに、第2流出側連通穴93dは、連通穴である。
次に、エジェクタ15は、図2、図3に示すように、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82の長手方向に延びる有底筒状部材で形成されたエジェクタタンク23の内部に収容されている。エジェクタタンク23は、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82と同じ材質で形成された断面半円弧状の2つの金属製の分割部材を組み合わせることによって筒状に形成されている。
エジェクタタンク23は、長手方向から見たときに、図5〜図7に示すように、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82の間の谷部に配置されている。そして、エジェクタタンク23の外周側面が、上部流出側タンク72の外周側面および上部吸引側タンク82の外周側面にろう付け接合されることによって、エジェクタ15およびエジェクタタンク23が、流出側蒸発器17および吸引側蒸発器18に一体化されている。
また、エジェクタタンク23が、流出側蒸発器17および吸引側蒸発器18にろう付け接合される際に、エジェクタ15の外周壁面がエジェクタタンク23の内周壁面にろう付け接合される。これにより、エジェクタタンク23の内部空間は、図2、図3に示すように、エジェクタ入口側空間23a、エジェクタ吸引側空間23b、エジェクタ流出側空間23cの3つの空間に区画されている。
エジェクタ入口側空間23aは、ノズル部15aの冷媒流れ上流側に配置された空間であって、エジェクタ15のノズル部15aに対して、エジェクタタンク23の長手方向一端側に形成されている。また、エジェクタ入口側空間23aは、ジョイント部24に設けられた冷媒流入口24aに連通している。
エジェクタ流出側空間23cは、ディフューザ部15dから流出した冷媒を流入させる空間である。エジェクタ流出側空間23cは、エジェクタタンク23の長手方向他端側、すなわちディフューザ部15dの冷媒流れ下流側に配置されている。
エジェクタ吸引側空間23bは、冷媒吸引口15cへ吸引される冷媒を流入させる空間である。エジェクタ吸引側空間23bは、エジェクタタンク23の長手方向中央部のエジェクタ15の外周側に配置されている。
従って、エジェクタ吸引側空間23bは、エジェクタタンク23の長手方向両端側からエジェクタ入口側空間23aおよびエジェクタ流出側空間23cに挟まれるように配置されている。さらに、エジェクタ15の冷媒吸引口15cは、エジェクタ吸引側空間23b内で開口している。
また、エジェクタタンク23、上部流出側タンク72、および上部吸引側タンク82内に区画された各空間は、エジェクタタンク23、上部流出側タンク72、および上部吸引側タンク82の接合部に形成された各冷媒連通路等を介して、互いに連通している。
具体的には、図5に示すように、エジェクタタンク23内の長手方向一端側に形成されるエジェクタ入口側空間23a、および上部吸引側タンク82内の長手方向一端側に形成される上部吸引側の一端側空間82aは、互いに連通している。
この際、本実施形態では、エジェクタタンク23のうちエジェクタ入口側空間23aを形成する部位に設けられた連通路の開口縁部にバーリング加工を施すことによって、上部吸引側タンク82へ向かって突出するバーリング部(換言すると、突出部)を形成している。そして、このバーリング部を、上部吸引側タンク82のうち一端側空間82aを形成する部位に設けられた連通穴に嵌め込んだ状態で、ろう付け接合を行っている。
さらに、エジェクタ15のうち、エジェクタ入口側空間23aを形成する部位であって、上部吸引側タンク82の一端側空間82aに連通する部位には、オリフィスとして機能する固定絞り19が配置されている。
ここで、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10のように、分岐部14にて冷媒の流れを分岐するサイクルでは、分岐部14にて分岐される冷媒の流量比Ge/Gnozを適切な値に調整することによって、サイクルに高い成績係数(COP)を発揮させることができる。
そこで、本実施形態では、COPが極大値に近づくように、ノズル部15aおよび固定絞り19の流量特性を決定している。なお、Gnozは、分岐部14からエジェクタ15のノズル部15a側へ流入させる冷媒流量であり、Geは、分岐部から固定絞り19側へ流入させる冷媒流量である。
また、図6に示すように、エジェクタタンク23内の長手方向中央部に形成されるエジェクタ吸引側空間23b、および上部吸引側タンク82内の長手方向中央部に形成される反チューブ側空間82cは、吸引側連通路82fを介して、互いに連通している。従って、反チューブ側空間82cは、エジェクタ吸引側空間23bを介して、エジェクタ15の冷媒吸引口15cに連通している。
また、図7に示すように、エジェクタタンク23内の長手方向他端側に形成されるエジェクタ流出側空間23c、および上部流出側タンク72内の長手方向他端側に形成される流出側分配空間72bは、互いに連通している。
より具体的には、流出側分配空間72bは、板状部材93によって、上下方向に2つの空間に仕切られている。ここで、板状部材93に仕切られた反チューブ側の空間をエジェクタ側分配空間721bと定義し、チューブ側の空間をチューブ側分配空間722bと定義すると、エジェクタ流出側空間23cは、エジェクタ側分配空間721bに連通している。
エジェクタ流出側空間23cと流出側分配空間72b(すなわち、エジェクタ側分配空間721b)とを連通させる冷媒連通路72cは、図2、図3に示すように、複数(本実施形態では、5つ)設けられており、エジェクタタンク23および上部流出側タンク72の長手方向に並んで配置されている。
本実施形態では、それぞれの冷媒連通路72cの通路面積を略同等に設定している。さらに、前述した第2流出側連通穴93dの合計開口面積は、複数の冷媒連通路72cの合計開口面積以上に設定されている。
また、図2に示すように、下部吸引側タンク83の内部の長手方向略中央部には、下部吸引側セパレータ831が配置されている。これにより、下部吸引側タンク83の内部空間は、下部吸引側の一端側空間83a、下部吸引側の他端側空間83bの2つの空間に区画されている。
次に、ジョイント部24について説明する。ジョイント部24は、温度式膨張弁13の出口側に接続される冷媒流入口24a、および圧縮機11の吸入口側に接続される冷媒流出口24bが設けられた接続用部材である。ジョイント部24は、流出側蒸発器17および吸引側蒸発器18と同じ材質で形成されており、エジェクタタンク23、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82の一端側の側面にろう付け接合されている。
また、このジョイント部24は、図8の分解斜視図に示すように、冷媒流入口24aおよび冷媒流出口24bが形成されたブロック部材241と、複数枚のプレート部材(本実施形態では、第1〜第4プレート部材242、243、244、245の4枚のプレート部材)とを積層することによって構成されている。
第1〜第4プレート部材242〜245には、各プレート部材242〜245を積層した際に、冷媒流入口24aから流入した冷媒をエジェクタタンク23のエジェクタ入口側空間23a側へ導く冷媒通路を形成する第1〜第4流入通路穴242a、243a、244a、245aが形成されている。
さらに、第1〜第4プレート部材242〜245には、各プレート部材242〜245を積層した際に、上部流出側タンク72の流出側集合空間72aから流出した冷媒を、冷媒流出口24bへ導く冷媒通路を形成する第1〜第4流出通路穴242b、243b、244b、245bが形成されている。
複数枚のプレート部材242〜245のうち、ブロック部材241からエジェクタタンク23側へ向かって2枚目に配置される第2プレート243の第2流入通路穴243aは、図9の拡大平面図に示すように、円弧状穴243cおよび円形状穴243dによって形成されている。この円弧状穴243cの冷媒流れ最下流部は、円形状穴243dの外周部の接線方向に延びる形状に形成されている。
これにより、第1プレート242の第1流入通路穴242aを介して、第2プレート243の第2流入通路穴243aへ流入した冷媒は、図9の実線矢印に示すように、円弧状穴243cに沿って流れて円形状穴243dへ流入する。さらに、円形状穴243dへ流入した冷媒は、円形状穴243dの外周側壁面に沿って旋回しながら、第3、第4プレート244、245の第3、第4流入通路穴244a、245aへ流入する。
第3、第4プレート244、245の第3、第4流入通路穴244a、245aへ流入した冷媒は、旋回流れの遠心力の作用によって、遠心分離方式の気液分離手段と同様に、旋回中心側に気相冷媒が偏在し、外周側に液相冷媒が偏在した二相分離状態となる。そして、二相分離状態となった冷媒が、エジェクタタンク23のエジェクタ入口側空間23aへ流入する。
次に、以上の如く一体化された蒸発器ユニット20内に形成される冷媒流路を、図10の説明図を用いて説明する。ジョイント部24の冷媒流入口24aから流入した冷媒は、図10の矢印R1に示すように、エジェクタタンク23のエジェクタ入口側空間23aへ流入する。
エジェクタ入口側空間23aへ流入した冷媒は、矢印R2に示すようにエジェクタ15のノズル部15aへ流入する冷媒流れ、および矢印R12に示すように固定絞り19を介して上部吸引側タンク82の一端側空間82aへ流入する冷媒流れに分流される。つまり、本実施形態の分岐部14は、エジェクタ入口側空間23aの内部に形成されている。
この際、本実施形態では、エジェクタ入口側空間23aへ流入した冷媒が旋回しているので、エジェクタ入口側空間23aの外周側に偏在する液相冷媒を固定絞り19側へ優先的に流出させることができる。さらに、残余の気液二相冷媒をエジェクタ15のノズル部15a側へ優先的に流入させることができる。
このため、本実施形態では、ジョイント部24の第2〜第4流入通路穴243a、244a、245aによって形成される冷媒通路が、分岐部14を形成するエジェクタ入口側空間23a内の冷媒に旋回流れを生じさせる旋回流発生手段を構成している。
エジェクタ15のノズル部15aへ流入した冷媒は、冷媒吸引口15cから吸引された吸引冷媒と合流して、ディフューザ部15dから流出する。ディフューザ部15dから流出した冷媒は、矢印R3に示すように、エジェクタタンク23のエジェクタ流出側空間23cへ流入する。
エジェクタ流出側空間23cへ流入した冷媒は、破線矢印R4に示すように、前述した冷媒連通路72cを介して、流出側分配空間72bのエジェクタ側分配空間721bへ流入する。さらに、エジェクタ側分配空間721bへ流入した冷媒は、板状部材93の第2流出側連通穴93dを介して、チューブ側分配空間722bへ流入する。
この際、エジェクタ側分配空間721b側からチューブ側分配空間722b側へ流れる冷媒は、板状部材93に形成された第2流出側連通穴93dを介して、第1領域EF1(流出側分配空間72bのエジェクタ15に近い領域)側、第3領域EF3(流出側分配空間72bの長手方向中央部)側、第5領域EF5(流出側分配空間72bのエジェクタ15から離れた領域)側に分配されやすい。
特に、第2流出側連通穴93dの開口面積が最も大きい第3領域EF3(流出側分配空間72bの長手方向中央部)側に分配されやすい。
チューブ側分配空間722bへ流入した冷媒は、破線矢印R5に示すように、流出側分配空間72bに接続された流出側チューブ71群を上方側から下方側へ通過して、下部流出側タンク73へ流入する。下部流出側タンク73へ流入した冷媒は、下部流出側タンク73の長手方向他端側から一端側へ移動し、流出側集合空間72aに接続された流出側チューブ71群へ流入する。
流出側集合空間72aに接続された流出側チューブ71群へ流入した冷媒は、破線矢印R6に示すように、当該流出側チューブ71群を下方側から上方側へ通過して、上部流出側タンク72の流出側集合空間72aへ流入する。流出側集合空間72aへ流入した冷媒は、板状部材93に第1流出側連通穴93cが形成されていることにより、破線矢印R7に示すように、ジョイント部24の冷媒流出口24bから流出する。
この際、本実施形態では、温度式膨張弁13の作用によって蒸発器ユニット20出口側冷媒の過熱度が基準過熱度に近づくように調整されるので、流出側集合空間72a内の冷媒も、過熱度を有する気相冷媒となる。従って、流出側蒸発器17には、図10の斜線ハッチングで示すように、過熱度を有する気相冷媒が流通する風上側過熱度領域SH1が形成される。
また、エジェクタ入口側空間23aから固定絞り19を介して上部吸引側の一端側空間82aへ流入した冷媒は、板状部材93に第1吸引側連通穴93aが形成されていることにより、一端側空間82aに接続された吸引側チューブ81群へ流入する。そして、矢印R13→矢印R14→矢印R15→矢印R16の順にW字状に3回方向転換して、上部吸引側の他端側空間82dへ流入する。
より具体的には、上部吸引側の一端側空間82aへ流入した冷媒は、上部吸引側の一端側空間82a→吸引側チューブ81群(矢印R13)→下部吸引側の一端側空間83a→別の吸引側チューブ81群(矢印R14)→チューブ側空間82b→さらに別の吸引側チューブ81群(矢印R15)→下部吸引側の他端側空間83b→さらに別の吸引側チューブ81群(矢印R16)→上部吸引側の他端側空間82dの順に流れる。
上部吸引側の他端側空間82dへ流入した冷媒は、板状部材93に第2吸引側連通穴93bが形成されていることにより、矢印R17に示すように、反チューブ側空間82cを介して、エジェクタ15の冷媒吸引口15c側へ導かれる。
この際、本実施形態では、冷媒吸引口15cから吸引される冷媒が過熱度を有する気相冷媒となる。従って、吸引側蒸発器18には、図10の網掛ハッチングで示すように、過熱度を有する気相冷媒が流通する風下側過熱度領域SH2が形成される。このため、送風空気の流れ方向から見たときに、風上側過熱度領域SH1および風下側過熱度領域SH2は、重合しないように互いにずれて配置されている。
次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10の電気制御部について説明する。図示しない空調制御装置は、CPU、ROM、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、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、処理を行い、出力側に接続された各種制御対象機器11、12c、20a等の作動を制御する。
また、空調制御装置には、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、蒸発器ユニット20から吹き出される吹出空気温度(蒸発器温度)を検出する蒸発器温度センサ等のセンサ群が接続され、これらの空調用センサ群の検出値が入力される。
さらに、空調制御装置の入力側には、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空調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、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、本実施形態の空調制御装置は、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、空調制御装置のうち、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エジェクタ式冷凍サイクル10の作動について説明する。操作パネルの空調作動スイッチが投入(ON)されると、空調制御装置が、圧縮機11、冷却ファン12c、送風ファン20a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は、放熱器12へ流入する。放熱器12へ流入した冷媒は、凝縮部12aにて冷却ファン12cから送風された外気と熱交換して凝縮する。凝縮部12aにて冷却された冷媒は、レシーバ部12bにて気液分離される。
レシーバ部12bにて分離された液相冷媒は、温度式膨張弁13へ流入して減圧される。この際、温度式膨張弁13の弁開度は、蒸発器ユニット20出口側冷媒の過熱度が基準過熱度に近づくように調整される。温度式膨張弁13にて減圧された冷媒は、蒸発器ユニット20の冷媒流入口24aへ流入する。
蒸発器ユニット20へ流入した冷媒の流れは、エジェクタタンク23のエジェクタ入口側空間23a内に形成される分岐部14にて分岐される。分岐された一方の冷媒は、エジェクタ15のノズル部15aへ流入して等エントロピ的に減圧されて噴射される。そして、この噴射冷媒の吸引作用によって、吸引側蒸発器18から流出した冷媒が、エジェクタ15の冷媒吸引口15cから吸引される。
ノズル部15aから噴射された噴射冷媒および冷媒吸引口15cから吸引された吸引冷媒は、エジェクタ15のディフューザ部15dへ流入する。ディフューザ部15dでは、冷媒通路面積の拡大により、冷媒の速度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との混合冷媒の圧力が上昇する。
ディフューザ部15dから流出した冷媒は、流出側蒸発器17へ流入する。流出側蒸発器17へ流入した冷媒は、送風ファン20aによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風ファン20aによって送風された送風空気が冷却される。流出側蒸発器17から流出した冷媒は、蒸発器ユニット20の冷媒流出口24bを介して、圧縮機11へ吸入されて再び圧縮される。
一方、分岐部14にて分岐された他方の冷媒は、固定絞り19へ流入して等エンタルピ的に減圧され、吸引側蒸発器18へ流入する。吸引側蒸発器18へ流入した冷媒は、流出側蒸発器17通過後の送風空気から吸熱して蒸発する。これにより流出側蒸発器17通過後の送風空気がさらに冷却される。吸引側蒸発器18から流出した冷媒は、エジェクタ15の冷媒吸引口15cから吸引される。
以上の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10によれば、蒸発器ユニット20にて、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。
さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、流出側蒸発器17下流側の冷媒を冷媒流出口24bから流出させるので、圧縮機11にエジェクタ15のディフューザ部15dにて昇圧された冷媒を吸入させることができる。
従って、エジェクタ式冷凍サイクル10では、蒸発器における冷媒蒸発圧力と吸入冷媒の圧力が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)の向上させることができる。
また、本実施形態の蒸発器ユニット20では、流出側蒸発器17における冷媒蒸発圧力をディフューザ部15dにて昇圧された冷媒圧力とし、エジェクタ15の冷媒吸引口15cに接続される吸引側蒸発器18における冷媒蒸発圧力をノズル部15aにて減圧された直後の低い冷媒圧力とすることができる。
従って、風流れ方向から見たときに、各蒸発器における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を確保して、送風空気を効率的に冷却することができる。
この際、本実施形態の蒸発器ユニット20では、送風空気の流れ方向から見たときに、風上側過熱度領域SH1および風下側過熱度領域SH2が、重合しないように互いにずれて配置されている。従って、蒸発器ユニット20にて冷却された送風空気の温度分布の抑制を狙うことができる。
ところが、本実施形態の蒸発器ユニット20のように、エジェクタ流出側空間23cと流出側分配空間72bとを連通させる冷媒連通路72cが、エジェクタタンク23および上部流出側タンク72の長手方向に並んで複数箇所に設けられている構成では、複数の冷媒連通路72cへ均等に流入させることが難しい。従って、蒸発器ユニット20にて冷却された送風空気の温度分布を抑制することができなくなってしまう。
その理由は、エジェクタ15から流出した冷媒は、エジェクタ流出側空間23c内の一部の領域に偏在しやすいからである。
例えば、エジェクタ式冷凍サイクル10の熱負荷が比較的低く、循環冷媒流量が比較的少なく、エジェクタ15から流出した冷媒の慣性力が所定の値となる運転条件では、筒状のエジェクタタンク23の底面側の部位が樋(とい)のように機能して、エジェクタ15から流出した冷媒がエジェクタ15から離れた側へ導かれる。その結果、ディフューザ部15dから流出した冷媒は、エジェクタ流出側空間23cのエジェクタ15から離れた側(すなわち、長手方向他端側)に偏在しやすくなる。
また、冬場等のようにエジェクタ式冷凍サイクル10の熱負荷が極めて低く、循環冷媒流量が極低流量となり、エジェクタ15から流出した冷媒の流速も極めて低くなる運転条件では、冷媒がエジェクタ15から離れた側へ到達しない。その結果、ディフューザ部15dから流出した冷媒は、エジェクタ流出側空間23cのエジェクタ15に近い側(すなわち、長手方向一端側)に冷媒が偏在しやすくなる。
さらに、エジェクタ流出側空間23c内の一部の領域に偏在する冷媒は、近接配置された冷媒連通路72cを介して、流出側分配空間72bへ流入する。このため、流出側分配空間72b内の冷媒にも分布が生じ、流出側分配空間72bから各流出側チューブ71へ均等な流量の冷媒を流入させることができなくなってしまう。そのため、流出側蒸発器17にて冷却された送風空気の温度分布を抑制することができなくなってしまう。
その結果、送風空気の流れ方向から見たときに、風上側過熱度領域SH1および風下側過熱度領域SH2をずらして配置しても、蒸発器ユニット20全体として、冷却された送風空気の温度分布を充分に抑制できなくなってしまうおそれがある。
これに対して、本実施形態の蒸発器ユニット20では、仕切板として機能する板状部材93を有しているので、流出側分配空間72bをエジェクタ側分配空間721bおよびチューブ側分配空間722bに仕切ることができる。これにより、エジェクタタンク23のエジェクタ流出側空間23c内の冷媒を、一旦、エジェクタ側分配空間721bへ流入させることができる。
従って、エジェクタ流出側空間23c内の冷媒が一部の領域に偏在していても、偏在した冷媒が、近接配置された流出側チューブ71へ直接流入してしまうことを抑制することができる。
さらに、板状部材93に形成された第2流出側連通穴93dのうち、エジェクタ15に近い第1領域EF1における開口面積、エジェクタ流出側空間23cの長手方向中央部に位置付けられる第3領域EF3における開口面積、およびエジェクタ15から離れた第5領域EF5における開口面積が、いずれも第2領域EF2における開口面積、および第4領域EF4における開口面積よりも大きく形成されている。
これにより、エジェクタ流出側空間23c内の冷媒がいずれの領域に偏在していても、第2流出側連通穴93dのうち開口面積の大きな部位を介して、エジェクタ流出側空間23c内の冷媒をチューブ側分配空間722b内の全域に流出させやすい。従って、チューブ側分配空間722bから複数の流出側チューブ71へ略均等な流量の冷媒を流入させやすい。
その結果、本実施形態の蒸発器ユニット20によれば、冷却された送風空気に生じる温度分布を抑制することができる。
ここで、図11、図12を用いて、本実施形態の蒸発器ユニット20による温度分布抑制効果を、より具体的に説明する。まず、図11は、前述の図4に対応する図面であって、第2流出側連通穴93dを、他の連通穴(第2吸引側連通穴93b、第1流出側連通穴93c等)と同様に、長手方向に等間隔に配置した場合の仮想的な第2流出側連通穴93d−1〜93d−4の位置を破線で示したものである。
なお、図11では、仮想的な第2流出側連通穴は、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部(すなわち、長手方向他端側の端部)に近い順に、それぞれ93d−1、93d−2、93d−3、93d−4の符号で示している。そして、以下の条件で、仮想的な第2流出側連通穴93d−1〜93d−4を開口あるいは閉塞させる。
条件1:第2流出側連通穴93d−1〜93d−4を開口させる(第2流出側連通穴93dの数=11個)。
条件2:第2流出側連通穴93d−1を閉塞し、第2流出側連通穴93d−2〜93d−4を開口させる(第2流出側連通穴93dの数=10個)。
条件3:第2流出側連通穴93d−1、93d−2を閉塞し、第2流出側連通穴93d−3、93d−4を開口させる(第2流出側連通穴93dの数=9個)。
条件4:第2流出側連通穴93d−1〜93d−3を閉塞し、第2流出側連通穴93d−4を開口させる(第2流出側連通穴93dの数=8個)。
条件5:第2流出側連通穴93d−1〜93d−4を閉塞する(第2流出側連通穴93dの数=7個)。
従って、条件1〜条件5の順で、第2流出側連通穴93dの開口数が減少して、第2流出側連通穴93dの合計開口面積も減少する。さらに、条件1は、従来技術の蒸発器ユニットに対応する条件であり、条件5は、本実施形態の蒸発器ユニット20に相当する条件である。
次に、図12では、条件1〜条件5における蒸発器ユニット20から吹き出される送風空気の最高温度から最低温度を減算した温度差ΔTを示している。
図12から明らかなように、第2流出側連通穴93dの開口数、すなわち第2流出側連通穴93dの合計開口面積が減少すると、温度差ΔTを縮小させることができる。つまり、本実施形態の板状部材93によれば、温度差ΔTが目標値以下となるように合計開口面積を縮小させることができる。これにより、蒸発器ユニット20にて冷却された送風空気に温度分布が生じてしまうこと効果的に抑制することができる。
また、本実施形態の蒸発器ユニット20では、複数の第2流出側連通穴93dを、エジェクタタンク23および上部流出側タンク72の長手方向に互いに不等間隔で配置し、第1領域EF1、第3領域EF3、第5領域EF5に第2流出側連通穴93dを形成することによって、合計開口面積を調整している。
このような第2流出側連通穴93dの配置は、前述の図11および条件1〜条件5で説明したように、等間隔で配置される第2流出側連通穴93dの一部を閉塞することで容易に実現することができる。換言すると、複数の第2流出側連通穴93dを穴開け加工する際に、等間隔に配置される第2流出側連通穴93dの一部を間引きして加工することによって、容易に実現することができる。
また、本実施形態の蒸発器ユニット20では、第2流出側連通穴93dの第3領域EF3における開口面積が、他の領域における開口面積よりも大きく形成されている。これによれば、エジェクタ流出側空間23c内の冷媒がいずれの領域に偏在していても、チューブ側分配空間722b内の長手方向中央部へ流入させやすい。そして、チューブ側分配空間722b内では、中央部から両端側へ冷媒を流すことができるので、チューブ側分配空間722b内の全域に冷媒を良好に分配することができる。
また、本実施形態の蒸発器ユニット20では、第2流出側連通穴93dの合計開口面積が、エジェクタ流出側空間23cと流出側分配空間72bとを連通させる冷媒連通路72cの合計通路面積以上に設定されている。従って、一部の第2流出側連通穴93dを間引きしても、冷媒が蒸発器ユニット20内を流通する際に生じる圧力損失を不必要に増加させてしまうことがない。
また、本実施形態の蒸発器ユニット20では、隣り合う第2流出側連通穴93dの中心点同士の間隔の最大値HLが、予め定めた基準本数(本実施形態では、4本)の流出側チューブ71が積層配置された際の積層距離以下となっている。従って、隣り合う第2流出側連通穴93dが離れ過ぎて、一部の流出側チューブに冷媒が供給されなくなってしまうこと抑制することができる。
また、本実施形態の蒸発器ユニット20では、流出側蒸発器17および吸引側蒸発器18をタンクアンドチューブ型の熱交換器で構成し、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82を、共通するプレートヘッダ91およびタンクヘッダ92によって、形成している。さらに、板状部材93を、プレートヘッダ91とタンクヘッダ92とに挟み混むことによって、流出側分配空間72b内に固定している。
これによれば、板状部材93を流出側分配空間72b内に容易に固定することができ、流出側分配空間72bを板状部材93によってエジェクタ側分配空間721bとチューブ側分配空間722bとに容易に仕切ることができる。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図13に示すように、複数の第2流出側連通穴93dを板状部材93の長手方向に間隔を開けて配置するとともに、それぞれの第2流出側連通穴93dの開口面積を変化させている。
より詳細には、本実施形態では、第1領域EF1に配置された第2流出側連通穴93dの開口面積、第3領域EF3に配置された第2流出側連通穴93dの開口面積、および第5領域EF5に配置された第2流出側連通穴93dの開口面積が、いずれも第2領域EF2に配置された第2流出側連通穴93dの開口面積、および第4領域EF4に配置された第2流出側連通穴93dの開口面積よりも大きく形成されている。
なお、図13は、第1実施形態で説明した図4に対応する図面であって、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、以下の図面においても同様である。
その他の蒸発器ユニット20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、本実施形態のように第2流出側連通穴93dを形成しても、第1実施形態で説明した条件5と同様に合計開口面積を調整することができる。従って、本実施形態の蒸発器ユニット20においても、第1実施形態と同様に、冷却された送風空気に温度分布が生じてしまうことを効果的に抑制することができる。
(第3実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図14に示すように、板状部材93に1つの第2流出側連通穴93dを形成している。なお、図14は、第1実施形態で説明した図4に対応する図面である。
本実施形態では、第1領域EF1〜第5領域EF5における第2流出側連通穴93dの開口形状を変化させることによって、第1領域EF1における開口面積、第2領域EF2における開口面積、第3領域EF3における開口面積が、それぞれ第2領域EF2における開口面積、および第4領域EF4における開口面積の双方よりも大きくなっている。
その他の蒸発器ユニット20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、本実施形態のように第2流出側連通穴93dを形成しても、第1実施形態で説明した条件5と同様に合計開口面積を調整することができる。従って、本実施形態の蒸発器ユニット20においても、第1実施形態と同様に、冷却された送風空気に温度分布が生じてしまうことを効果的に抑制することができる。
(第4実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図15に示すように、複数(本実施形態では、5つ)の冷媒連通路72cのうち、板状部材93の第1領域EF1、第3領域EF3、第5領域EF5に近接配置された冷媒連通路72cの開口面積を、第2領域EF2および第4領域EF4に近接配置された冷媒連通路72cの開口面積よりも大きく形成している。なお、図15は、第1実施形態で説明した図3に対応する図面である。
その他の蒸発器ユニット20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、エジェクタタンク23のエジェクタ流出側空間23c内の冷媒を、冷媒連通路72cを介して流出側分配空間72bのエジェクタ側分配空間721bへ流入させる際に、板状部材93の第1領域EF1側、第3領域EF3側、第5領域EF5側に流入させやすい。
これにより、エジェクタ側分配空間721bへ流入した冷媒を、第2流出側連通穴93dを介して、チューブ側分配空間722bへ流入させる際に、より一層、チューブ側分配空間722b内の全域に均等に分配して流入させやすくなる。その結果、冷却された送風空気に生じる温度分布をより一層効果的に抑制することができる。
(第5実施形態)
上述の実施形態では、エジェクタ流出側空間23c内の冷媒がいずれの領域に偏在していても、冷却された送風空気に生じる温度分布を抑制可能な蒸発器ユニット20について説明した。ところが、同等の仕様の蒸発器ユニット20であっても、仕向地(使用される場所)によってエジェクタ式冷凍サイクル10の運転条件が異なると、エジェクタ流出側空間23c内の冷媒の偏在しやすい領域が変化する。
例えば、比較的湿度の低い仕向地で利用される車両用空調装置では、除湿暖房運転が実行されにくいので、サイクルの循環冷媒流量が極低流量となることも少ない。このため、エジェクタ15から流出した冷媒は、エジェクタ流出側空間23c内のエジェクタ15から離れた側(すなわち、長手方向他端側)に偏在しやすいものの、エジェクタ15に近い側(すなわち、長手方向一端側)には偏在しにくくなる
このようにエジェクタ流出側空間23c内において冷媒が偏在しやすい領域を予め把握することができる場合には、冷媒が偏在しやすい領域に応じて、板状部材93の第2流出側連通穴93dを変化させることが望ましい。
そこで、本実施形態では、エジェクタ15から流出した冷媒がエジェクタ流出側空間23c内のエジェクタ15から離れた側に偏在しやすい条件で利用される蒸発器ユニット20について説明する。具体的には、本実施形態の蒸発器ユニット20では、図16に示すように、第1実施形態に対して、板状部材93の第2流出側連通穴93dの形状を変更している。なお、図16は、第1実施形態で説明した図4に対応する図面である。
本実施形態の第2流出側連通穴93dは、図16に示すように、それぞれ第1実施形態と同等の円形状に形成されている。第2流出側連通穴93dは、板状部材93の長手方向に不等間隔で配置されている。
さらに、板状部材93の長手方向に垂直な方向から見たときに、エジェクタ15のディフューザ部15dに近い側に配置される第2流出側連通穴93dの間隔が、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの間隔よりも狭くなっている。
従って、複数の第2流出側連通穴93dのうち、エジェクタ15のディフューザ部15dの冷媒出口から予め定めた基準距離KL内に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積は、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部から基準距離KL内に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積よりも大きくなっている。
このため、流出側分配空間72bのうち、エジェクタ側分配空間721b側からチューブ側分配空間722b側へ流れる冷媒は、ディフューザ部15dの冷媒出口に近い側に配置される第2流出側連通穴93dを流通しやすい。
なお、基準距離KLは、上述した合計開口面積の関係を満たすように任意に決定することができる。つまり、全ての基準距離KLにおいて、上述した合計開口面積の関係を満たしているわけではない。その他の蒸発器ユニット20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。
本実施形態の蒸発器ユニット20では、エジェクタ15のディフューザ部15dの冷媒出口に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積が、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積よりも大きくなっている。
従って、エジェクタ流出側空間23cからエジェクタ側分配空間721bへ流入した冷媒を、チューブ側分配空間722bのうちディフューザ部15dの冷媒出口に近い側に導きやすい。
つまり、エジェクタ側分配空間721bに流入した冷媒がディフューザ部15dから離れた側に偏在していても、第2流出側連通穴93dを介して、エジェクタ側分配空間721b内の冷媒をチューブ側分配空間722bの全域に略均等に流入させやすい。これにより、チューブ側分配空間722bから複数の流出側チューブ71へ略均等な流量の冷媒を流入させることができる。
その結果、本実施形態の蒸発器ユニット20によれば、冷却された送風空気に生じる温度分布を極めて効果的に抑制することができる。
換言すると、本実施形態の蒸発器ユニットは、第1実施形態と同様の構成を備え、
連通穴(第2流出側連通穴93d)のうち、昇圧部(ディフューザ部15d)の冷媒出口に近い側に配置される連通穴(第2流出側連通穴93d)の開口面積が、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される連通穴(第2流出側連通穴93d)の開口面積よりも大きくなっていることを特徴としている。
これによれば、エジェクタ15から流出した冷媒がエジェクタ流出側空間23c内のエジェクタ15から離れた側に偏在しやすい条件で利用される蒸発器ユニット20において、冷却された送風空気に生じる温度分布を効果的に抑制することができる。
さらに、本実施形態の蒸発器ユニット20では、連通穴(第2流出側連通穴93d)は、複数設けられており、複数の連通穴(第2流出側連通穴93d)は、流出側タンク72、73の長手方向に互いに不等間隔で配置されており、昇圧部(ディフューザ部15d)の冷媒出口に近い側に配置される連通穴(第2流出側連通穴93d)の間隔が、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される連通穴(第2流出側連通穴93d)の間隔よりも狭く形成されていることを特徴としている。
このような連通穴(第2流出側連通穴93d)の配置は、複数の第2流出側連通穴93dを板状部材93に穴開け加工して形成する際に、等間隔に配置される第2流出側連通穴93dの一部を間引きして加工することによって、容易に実現することができる。
(第6実施形態)
本実施形態では、第5実施形態に対して、図17に示すように、複数の第2流出側連通穴93dを板状部材93の長手方向に等間隔に配置するとともに、ディフューザ部15dの冷媒出口に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積を、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積よりも大きく形成している。
より詳細には、本実施形態では、ディフューザ部15dの冷媒出口に近い側から、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側へ向かって、複数の第2流出側連通穴93dの開口面積を小さく形成している。なお、図17は、第5実施形態の図16に対応する図面である。
その他の蒸発器ユニット20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5実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10においても第5実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第7実施形態)
本実施形態では、第5実施形態に対して、図18に示すように、板状部材93に1つの第2流出側連通穴93dを形成している。
より具体的には、本実施形態の第2流出側連通穴93dは、流出側分配空間72bの長手方向中央部よりもディフューザ部15dの冷媒出口に近い側の部位の開口面積が、長手方向中央部よりもエジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側の部位の開口面積よりも大きく形成されている。なお、図18は、第5実施形態で説明した図16に対応する図面である。
その他の蒸発器ユニット20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5実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10においても第5実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第8実施形態)
第5実施形態で説明したように、車両用空調装置の仕向地が異なるとエジェクタ式冷凍サイクル10の運転条件が異なるので、エジェクタ流出側空間23c内の冷媒の偏在しやすい領域も変化する。
本実施形態では、エジェクタ15から流出した冷媒がエジェクタ流出側空間23c内のエジェクタ15に近い側に偏在しやすい条件で利用される蒸発器ユニット20について説明する。具体的には、本実施形態の蒸発器ユニット20では、図19に示すように、第1実施形態に対して、板状部材93の第2流出側連通穴93dの形状を変更している。なお、図19は、第1実施形態で説明した図4に対応する図面である。
本実施形態の第2流出側連通穴93dは、図19に示すように、それぞれ第1実施形態と同等の円形状に形成されている。第2流出側連通穴93dは、板状部材93の長手方向に不等間隔で配置されている。
さらに、板状部材93の長手方向に垂直な方向から見たときに、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの間隔が、エジェクタ15のディフューザ部15dに近い側に配置される第2流出側連通穴93dの間隔よりも狭くなっている。
従って、複数の第2流出側連通穴93dのうち、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部から第5実施形態と同様に定めた基準距離KL内に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積は、エジェクタ15のディフューザ部15dの冷媒出口から基準距離KL内に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積よりも大きくなっている。
このため、流出側分配空間72bのうち、エジェクタ側分配空間721b側からチューブ側分配空間722b側へ流れる冷媒は、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される第2流出側連通穴93dを流通しやすい。その他の蒸発器ユニット20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。
本実施形態の蒸発器ユニット20では、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積が、エジェクタ15のディフューザ部15dの冷媒出口に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積よりも大きくなっている。
従って、エジェクタ流出側空間23cからエジェクタ側分配空間721bへ流入した冷媒を、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に導きやすい。
つまり、エジェクタ側分配空間721bに流入した冷媒がエジェクタ15に近い側に偏在していても、第2流出側連通穴93dを介して、エジェクタ側分配空間721b内の冷媒をチューブ側分配空間722bの全域に略均等に流入させやすい。これにより、チューブ側分配空間722bから複数の流出側チューブ71へ略均等な流量の冷媒を流入させることができる。
その結果、本実施形態の蒸発器ユニット20によれば、冷却された送風空気に生じる温度分布を極めて効果的に抑制することができる。
換言すると、本実施形態の蒸発器ユニットは、第1実施形態と同様の構成を備え、
連通穴(第2流出側連通穴93d)のうち、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される連通穴(第2流出側連通穴93d)の開口面積が、昇圧部(ディフューザ部15d)の冷媒出口に近い側に配置される連通穴(第2流出側連通穴93d)の開口面積よりも大きくなっていることを特徴としている。
これによれば、エジェクタ15から流出した冷媒がエジェクタ流出側空間23c内のエジェクタ15に近い側に偏在しやすい条件で利用される蒸発器ユニット20において、冷却された送風空気に生じる温度分布を効果的に抑制することができる。
さらに、本実施形態の蒸発器ユニット20では、連通穴(第2流出側連通穴93d)は、複数設けられており、複数の連通穴(第2流出側連通穴93d)は、流出側タンク72、73の長手方向に互いに不等間隔で配置されており、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される連通穴(第2流出側連通穴93d)の間隔が、昇圧部(ディフューザ部15d)の冷媒出口に近い側に配置される連通穴(第2流出側連通穴93d)の間隔よりも狭く形成されていることを特徴としている。
このような連通穴(第2流出側連通穴93d)の配置は、複数の第2流出側連通穴93dを板状部材93に穴開け加工して形成する際に、等間隔に配置される第2流出側連通穴93dの一部を間引きして加工することによって、容易に実現することができる。
(第9実施形態)
本実施形態では、第8実施形態に対して、図20に示すように、複数の第2流出側連通穴93dを板状部材93の長手方向に等間隔に配置するとともに、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積を、ディフューザ部15dの冷媒出口に近い側に配置される第2流出側連通穴93dの合計開口面積よりも大きく形成している。
より詳細には、本実施形態では、ディフューザ部15dの冷媒出口に近い側から、エジェクタタンク23の冷媒流れ下流側へ向かって、複数の第2流出側連通穴93dの開口面積を大きく形成している。なお、図20は、第8実施形態の図19に対応する図面である。
その他の蒸発器ユニット20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8実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10においても第8実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第10実施形態)
本実施形態では、第8実施形態に対して、図21に示すように、板状部材93に1つの第2流出側連通穴93dを形成している。
より具体的には、本実施形態の第2流出側連通穴93dは、長手方向中央部よりもエジェクタタンク23の冷媒流れ下流側の端部に近い側の部位の開口面積が、流出側分配空間72bの長手方向中央部よりもディフューザ部15dの冷媒出口に近い側の部位の開口面積よりも大きく形成されている。なお、図21は、第8実施形態で説明した図19に対応する図面である。
その他の蒸発器ユニット20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8実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10においても第8実施形態と同様の効果を得ることができる。
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(1)上述の第1、第5、第8実施形態等では、板状部材93に形成された各連通穴93a〜93dとして円形状に形成されたものを採用しているが、各連通穴93a〜93dの形状はこれに限定されない。例えば、楕円形状、長円形状(平行に延びる2辺の端部を円弧で接続した形状)、多角形状等に形成されていてもよい。
(2)上述の第4実施形態では、第1領域EF1、第3領域EF3、第5領域EF5に近接配置された冷媒連通路72cの開口面積を、いずれも第2領域EF2および第4領域EF4に近接配置された冷媒連通路72cの開口面積よりも大きく形成した例を説明したが、冷媒連通路72cの開口面積はこれに限定されない。
すなわち、適用されるエジェクタ式冷凍サイクル10の運転条件に応じて、第1領域EF1、第3領域EF3、第5領域EF5に近接配置された冷媒連通路72cの開口面積を、いずれも第2領域EF2および第4領域EF4に近接配置された冷媒連通路72cの開口面積よりも小さく形成してもよい。
(3)上述の実施形態では、板状部材93によって、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82の内部空間の全域を、各チューブ71、81に近い側のチューブ側の空間と各チューブ71、81に遠い側の反チューブ側の空間に仕切った例を説明したが、上部流出側タンク72および上部吸引側タンク82の内部空間の全域を仕切る必要はない。
つまり、板状部材93のうち、上部吸引側タンク82の上部吸引側の一端側空間82a、上部吸引側の他端側空間82d、上部流出側タンク72の流出側集合空間72aを仕切る部位については必須の構成ではない。
従って、板状部材93として上部流出側タンク72の流出側分配空間72bのみを仕切るものを採用するとともに、上部吸引側タンク82を上部吸引側の一端側空間82a、チューブ側空間82b、反チューブ側空間82c、上部吸引側の他端側空間82dの4つの空間に区画する区画部材を配置してもよい。
(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、電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機11として、プーリ、ベルト等を介して車両走行用エンジンから伝達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を採用してもよい。さらに、エンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整可能な可変容量型圧縮機、あるいは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可能な固定容量型圧縮機を採用することができる。
また、上述の実施形態では、放熱器12として、レシーバ一体型の凝縮器を採用した例を説明したが、さらに、レシーバ部12bから流出した液相冷媒を過冷却する過冷却部を有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器を採用してもよい。この他にも、凝縮部12aのみからなる放熱器12、および放熱器12から流出した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を下流側へ流出させる受液器(レシーバ)を採用してもよい。
また、上述の実施形態では、エジェクタ15として、冷媒通路面積が変化しない固定ノズル部を有するものを採用した例を説明したが、もちろん、冷媒通路面積を変更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。可変ノズル部の具体例としては、例えば、可変ノズル部の通路内にニードル状あるいは円錐状の弁体部を挿入し、この弁体部を変位させることによって通路面積を調整する構成とすればよい。
また、上述の実施形態では、冷媒としてR134a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、R1234yf、R600a、R410A、R404A、R32、R407C、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、ろう付け接合することによって、各構成機器を一体化させた例を説明したが、各構成機器の一体化手段として、ねじ止め、かしめ、溶接、接着等の種々な手段を採用してもよい。さらに、各構成機器を一体化することなく、蒸発器ユニット20と同様に接続することで、エジェクタ式冷凍サイクルを構成することによるCOP向上効果を得ることもできる。
(6)上述の各実施形態では、本発明に係る蒸発器ユニット20を車両に搭載されるエジェクタ式冷凍サイクル10に適用した例を説明したが、蒸発器ユニット20の適用はこれに限定されない。例えば、定置用等のエジェクタ式冷凍サイクルに適用してもよい。
(7)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5〜第10実施形態に開示された蒸発器ユニット20において、隣り合う第2流出側連通穴93dの中心点同士の間隔の最大値HLが、基準本数(例えば、4本)の流出側チューブ71が積層配置された際の積層距離以下となっていることが望ましい。これによれば、第1実施形態と同様に、一部の流出側チューブに冷媒が供給されなくなってしまうこと抑制することができる。
また、第5〜第7実施形態に開示された蒸発器ユニット20において、複数の冷媒連通路72cのうち、ディフューザ部15dの冷媒出口に最も近い側に配置される冷媒連通路72cの通路面積が、他の冷媒連通路72cの通路面積よりも大きくなっていることが望ましい。
これによれば、ディフューザ部15dからエジェクタ流出側空間23cへ流出した冷媒が、ディフューザ部15dから離れた側に偏在していても、通路面積の異なる冷媒連通路72cを介して、エジェクタ流出側空間23c内の冷媒を流出側分配空間72bの全域に略均等に流入させやすい。
また、第8〜第10実施形態に開示された蒸発器ユニット20において、複数の冷媒連通路72cのうち、ディフューザ部15dの冷媒出口から最も遠い側に配置される冷媒連通路72cの通路面積が、他の冷媒連通路72cの通路面積よりも大きくなっていることが望ましい。
これによれば、ディフューザ部15dからエジェクタ流出側空間23cへ流出した冷媒が、ディフューザ部15dに近い側に偏在していても、通路面積の異なる冷媒連通路72cを介して、エジェクタ流出側空間23c内の冷媒を流出側分配空間72bの全域に略均等に流入させやすい。
15 エジェクタ
15a ノズル部
15b ボデー部
15d ディフューザ部(昇圧部)
17 流出側蒸発器
72 上部流出側タンク(流出側タンク)
72b 流出側分配空間
721b エジェクタ側分配空間
722b チューブ側分配空間
93 板状部材(仕切板)
93d 第2流出側連通穴(連通穴)

Claims (7)

  1. 冷媒を減圧させるノズル部(15a)、並びに、前記ノズル部から噴射される高速度の噴射冷媒の吸引作用によって冷媒を吸引する冷媒吸引口(15c)、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部(15d)が形成されたボデー部(15b)を有するエジェクタ(15)と、
    前記昇圧部から流出した冷媒を蒸発させる流出側蒸発部(17)と、
    冷媒を蒸発させて前記冷媒吸引口側へ流出させる吸引側蒸発部(18)と、を備え、
    前記流出側蒸発部は、冷媒を流通させる複数の流出側チューブ(71)、および前記複数の流出側チューブを流通する冷媒の集合あるいは分配を行う流出側タンク(72、73)を有し、
    前記流出側タンクは、前記複数の流出側チューブの積層方向に延びる形状に形成されており、
    前記流出側タンク内には、前記昇圧部から流出した冷媒を前記流出側チューブへ分配する流出側分配空間(72b)が形成されており、
    前記エジェクタは、前記流出側タンクと平行に延びる形状に形成されたエジェクタタンク(23)に収容されており、
    前記エジェクタタンク内には、前記昇圧部から流出した冷媒を流入させるエジェクタ流出側空間(23c)が形成されており、
    前記流出側分配空間の内部には、前記流出側分配空間を仕切る仕切板(93)が配置されており、
    前記仕切板は、前記流出側タンクの長手方向に延びて、前記流出側分配空間を、前記エジェクタ流出側空間から流出した冷媒を流入させるエジェクタ側分配空間(721b)、および前記流出側チューブへ冷媒を流出させるチューブ側分配空間(722b)に仕切っており、
    前記仕切板には、前記エジェクタ側分配空間と前記チューブ側分配空間とを連通させる連通穴(93d)が形成されており、
    前記仕切板を長手方向に向かって5等分して、前記エジェクタに近い側から順に第1領域(EF1)、第2領域(EF2)、第3領域(EF3)、第4領域(EF4)、第5領域(EF5)と定義したときに、
    前記連通穴は、前記第1領域、前記第3領域、前記第5領域における開口面積が、それぞれ前記第2領域、前記第4領域における開口面積よりも大きく形成されている蒸発器ユニット。
  2. 前記連通穴は、前記第3領域における開口面積が、それぞれ前記第1領域、前記第5領域における開口面積よりも大きく形成されている請求項1に記載の蒸発器ユニット。
  3. 前記連通穴は、複数の穴で形成されており、
    複数の前記穴の開口面積は互いに同一であり、
    複数の前記穴は、前記長手方向に互いに不等間隔で配置されている請求項1または2に記載の蒸発器ユニット。
  4. 前記連通穴は、複数の穴で形成されており、
    前記第1領域、前記第3領域、前記第5領域に配置された前記穴の開口面積が、前記第2領域、前記第4領域に配置された前記穴の開口面積よりも大きく形成されている請求項1または2に記載の蒸発器ユニット。
  5. 前記連通穴は、複数の穴で形成されており、
    複数の前記穴は、前記長手方向に間隔をあけて配置されており、
    前記間隔の最大値(HL)は、予め定めた基準本数の前記流出側チューブが積層配置された際の積層距離以下となっている請求項1ないし4のいずれか1つに記載の蒸発器ユニット。
  6. 前記エジェクタ流出側空間および前記エジェクタ側分配空間は、複数の冷媒連通路(72c)を介して連通しており、
    前記連通穴の開口面積は、前記複数の冷媒連通路(72c)の合計通路面積以上となっている請求項1ないし5のいずれか1つに記載の蒸発器ユニット。
  7. 前記エジェクタ流出側空間(23c)および前記エジェクタ側分配空間(721b)は、複数の冷媒連通路(72c)を介して連通しており、
    前記複数の冷媒連通路(72c)は、前記長手方向に並んで配置されており、
    前記仕切板の前記第1領域、前記第3領域、前記第5領域に近接配置された前記冷媒連通路の開口面積は、いずれも前記第2領域および前記第4領域に近接配置された前記冷媒連通路の開口面積よりも大きく形成されている請求項1ないし6のいずれか1つに記載の蒸発器ユニット。
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