WO2013114856A1 - エジェクタ - Google Patents

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WO2013114856A1
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passage
space
diffuser
pressure
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PCT/JP2013/000453
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山田 悦久
西嶋 春幸
達博 鈴木
高野 義昭
秀也 松井
佳之 横山
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株式会社デンソー
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    • F25B2500/00Problems to be solved
    • F25B2500/18Optimization, e.g. high integration of refrigeration components

Definitions

  • the present disclosure relates to an ejector that is a momentum transporting pump that decompresses a fluid and transports the fluid by a suction action of a working fluid ejected at high speed.
  • This type of ejector includes a nozzle portion that decompresses the refrigerant condensed and liquefied by the refrigerant condenser after being compressed to a high pressure by a compressor when applied to a refrigeration cycle, and a low-pressure side refrigerant that flows out of the refrigerant evaporator And a diffuser part that mixes the refrigerant sucked from the suction part and the refrigerant sucked from the suction part to increase the pressure.
  • the nozzle portion of the ejector of Patent Document 1 ejects the first nozzle that decompresses and expands the liquid refrigerant that has flowed from the refrigerant condenser, and the refrigerant that has become a gas-liquid two-phase by the first nozzle, and decompresses and expands again. And a second nozzle.
  • the refrigerant is expanded into a gas-liquid two-phase by the first nozzle and further decompressed and expanded by the second nozzle, so that the outlet speed of the refrigerant flowing out from the second nozzle can be increased, and the nozzle efficiency is improved. It can be made to.
  • a diffuser part (a boosting part) is coaxially arranged on an extension line in the axial direction of the nozzle part.
  • Patent Document 2 describes that the ejector efficiency can be improved by relatively reducing the spread angle of the diffuser portion arranged in this way.
  • the nozzle efficiency is the energy conversion efficiency when the pressure energy of the refrigerant is converted into kinetic energy in the nozzle portion, and the ejector efficiency is the energy conversion efficiency of the entire ejector.
  • the diffuser portion having a relatively small spread angle disclosed in Patent Literature 2 to the ejector of Patent Literature 1, the efficiency of the ejector is improved and the diffuser portion can be used even when the refrigeration cycle has a low load.
  • the refrigerant may be sufficiently pressurized.
  • the length of the nozzle part in the axial direction of the ejector as a whole becomes longer, so that the size of the ejector may become unnecessarily large at the normal load of the refrigeration cycle. is there.
  • the first object of the present disclosure is to provide an ejector that can exhibit high nozzle efficiency regardless of load fluctuations in the refrigeration cycle without increasing the size of the physique.
  • a second object of the present disclosure is to provide an ejector that can improve the nozzle efficiency and can operate in accordance with the load of the refrigeration cycle.
  • an ejector applied to a vapor compression refrigeration cycle which includes a refrigerant inlet into which a refrigerant flows, a swirling space that swirls the refrigerant that flows in from the refrigerant inlet, and an outflow from the swirling space
  • the decompression space for decompressing the decompressed refrigerant the suction passage communicating with the refrigerant flow downstream side of the decompression space and sucking the refrigerant from the outside, the injected refrigerant injected from the decompression space, and the suction passage
  • a body member having a pressurizing space for mixing and boosting the suction refrigerant is provided.
  • the ejector further includes a passage forming member having at least a portion disposed in the decompression space and the boosting space, an inner peripheral surface of a portion of the body member forming the decompression space, and an outer peripheral surface of the passage forming member.
  • a nozzle passage that functions as a nozzle portion that decompresses and injects the refrigerant that has flowed out of the swirling space, an inner peripheral surface of a portion of the body member that forms the pressure increasing space, and an outer periphery of the passage forming member
  • a diffuser passage that is formed in a space between the surfaces and functions as a diffuser section that mixes and injects the injected refrigerant and the suction refrigerant.
  • the passage forming member has a shape whose cross-sectional area expands in a direction away from the decompression space.
  • the refrigerant pressure on the swivel center side in the swirl space is reduced to the pressure that becomes the saturated liquid phase refrigerant or the pressure at which the refrigerant boils at a reduced pressure (causes cavitation).
  • the refrigerant whose pressure has been reduced can be caused to flow into the decompression space.
  • the refrigerant can be surely boiled in the vicinity of the minimum passage area in the nozzle passage, and the energy conversion efficiency (corresponding to the nozzle efficiency) in the nozzle passage can be improved. it can.
  • the cross-sectional area is formed to increase as the passage forming member moves away from the decompression space
  • the shape of the diffuser passage expands along the outer periphery of the passage forming member as it moves away from the decompression space. It can be. Therefore, expansion of the dimension of the direction corresponding to the axial direction of a nozzle part can be suppressed, and the enlargement of the physique as the whole ejector can be suppressed.
  • the first aspect of the present disclosure it is possible to provide an ejector that can exhibit high nozzle efficiency without causing an increase in the size of the physique and regardless of load fluctuations in the refrigeration cycle.
  • the passage forming member is not limited to a member that is strictly formed only from a shape in which the cross-sectional area increases as the distance from the decompression space increases, and the cross-sectional area increases at least partially as the distance from the decompression space increases.
  • the shape which expands the shape which can be made into the shape which can be made into the shape which spreads outside as the shape of a diffuser channel
  • the passage forming member may have a conical shape whose cross-sectional area increases in a direction away from the decompression space, and the nozzle passage, the suction passage, and the diffuser passage are the shafts of the passage forming member.
  • the cross-sectional shape in the cross section perpendicular to the direction may be annular.
  • the sectional shape of the nozzle passage, the suction passage and the diffuser passage is formed in an annular shape, the refrigerant flows through these passages from the outer peripheral side of the shaft of the passage forming member to the inner peripheral side, or It can be formed in a shape in which the refrigerant flows from the inner peripheral side to the outer peripheral side. Therefore, passage arrangement that effectively utilizes the internal space of the body member is possible, and the size of the entire ejector can be further prevented from increasing in size.
  • the passage forming member may have a conical shape whose cross-sectional area increases in a direction away from the decompression space, and the diffuser passage is annular in a cross section perpendicular to the axial direction of the passage forming member.
  • the refrigerant flowing through the diffuser passage may swirl in the same direction as the refrigerant swirling in the swirling space.
  • the cross-sectional shape of the diffuser passage is formed in an annular shape, and furthermore, since the refrigerant flowing through the diffuser passage flows while swirling, the flow path for boosting the refrigerant can be formed in a spiral shape. Therefore, the enlargement of the physique as the whole ejector can be further suppressed by suppressing the expansion of the passage forming member in the axial direction.
  • a drive unit that displaces the passage forming member may be provided.
  • the passage forming member may have a conical shape in which a cross-sectional area increases as the distance from the decompression space increases, and the suction passage and the diffuser passage have an annular cross-sectional shape in a cross section perpendicular to the axial direction of the passage forming member. You may have.
  • the suction passage may have a shape in which the refrigerant flows from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the shaft of the passage forming member.
  • the diffuser passage may have a shape in which the refrigerant flows from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the shaft of the passage forming member, and the suction passage and the diffuser passage may be provided along the outer periphery of the drive unit. At least a part of the drive unit may be disposed between the suction passage and the diffuser passage in the axial direction of the passage forming member.
  • the passage forming member can be displaced according to the load fluctuation of the refrigeration cycle, and the refrigerant passage areas of the nozzle passage and the diffuser passage can be adjusted. Therefore, it is possible to supply an amount of refrigerant corresponding to the load of the refrigeration cycle, and it is possible to provide an ejector that can operate according to the load of the refrigeration cycle.
  • the drive unit since at least a part of the drive unit may be disposed at a position sandwiched between the suction passage and the diffuser passage, the space formed between the suction passage and the diffuser passage can be used effectively. . As a result, the enlargement of the physique as the whole ejector can be further suppressed.
  • the term “formed in a conical shape” in the above claims is not limited to the meaning that the passage forming member is formed in a complete conical shape, and a shape close to a cone or a conical shape in part. It also includes the meaning of being formed.
  • the axial cross-sectional shape is not limited to an isosceles triangle, but the two sides sandwiching the apex are convex on the inner peripheral side, the two sides are convex on the outer peripheral side, and the cross-sectional shape It is meant to include those having a semicircular shape.
  • the drive unit includes a sealed space in which a temperature-sensitive medium whose pressure changes with a temperature change is sealed, and a pressure-responsive member that is displaced according to the pressure of the temperature-sensitive medium in the sealed space.
  • the pressure responsive member may be coupled to the passage forming member.
  • the temperature-sensitive medium may change in pressure when the temperature of the refrigerant flowing through the suction passage and the temperature of the refrigerant flowing through the diffuser passage are transmitted.
  • the enclosed space constituting the drive unit by disposing the enclosed space constituting the drive unit at a position sandwiched between the suction passage and the diffuser passage, the temperature of the refrigerant flowing through the suction passage and the temperature of the refrigerant flowing through the diffuser passage are sensed. It is possible to change the pressure in the enclosed space with good transmission to the warm medium.
  • the passage forming member can be displaced according to the temperature of the refrigerant flowing through the suction passage and the temperature of the refrigerant flowing through the diffuser passage, thereby changing the refrigerant passage areas of the nozzle passage and the diffuser passage.
  • the decompression space, the suction passage, the pressurization space, and the passage forming member may all have a rotating body shape, and their axes may be arranged coaxially. .
  • the pressure reducing space, the suction passage, the pressure increasing space, and the passage forming member formed in the shape of a rotating body are arranged coaxially with each other, the nozzle whose axial vertical cross section is formed in an annular shape
  • the passage, the suction passage, and the diffuser passage can be easily formed.
  • the body member may have a gas-liquid separation space that separates the gas-liquid of the refrigerant flowing out from the diffuser passage.
  • the volume of the gas-liquid separation space is reduced compared to the case where the gas-liquid separation means is arranged outside the body member. can do. That is, since the refrigerant flowing out from the diffuser passage and flowing into the gas-liquid separation space has already swirled, efficient gas-liquid separation can be performed by the action of the centrifugal force of this swirling flow. Therefore, an increase in the size of the ejector having a gas-liquid separation function can be suppressed.
  • an ejector is applied to a vapor compression refrigeration cycle, and a low-pressure refrigerant having a pressure lower than that of the high-pressure refrigerant and a nozzle portion that decompresses and expands the high-pressure refrigerant flowing from the high-pressure side of the refrigeration cycle.
  • a nozzle having a suction part that sucks by the suction force of the jetted refrigerant ejected from the nozzle part, and an internal channel that is disposed downstream of the nozzle part and whose cross-sectional area gradually expands toward the downstream side
  • a diffuser part that decelerates and increases the pressure of the mixed refrigerant in which the refrigerant jetted from the part and the low-pressure refrigerant sucked from the suction part are mixed; and is disposed upstream of the nozzle part to rotate the high-pressure refrigerant.
  • the swirling space for allowing the gas-liquid mixed phase refrigerant to flow into the nozzle portion so that a larger amount of gas-phase refrigerant exists on the inner peripheral side than the outer peripheral side of the virtual swirling center line, and the nozzle portion and the diffuser portion The channel area And a surface area varying mechanism to further possible.
  • the high-pressure refrigerant is swirled in the swirling space so that more gas phase refrigerant exists on the inner peripheral side than on the outer peripheral side of the swirling center line.
  • the vicinity of the swirl center line is in a two-phase separation state of a gas single phase and the surroundings are a liquid single phase. That is, the refrigerant pressure on the turning center side is reduced to a pressure at which the refrigerant boils under reduced pressure (causes cavitation).
  • the flow becomes a two-phase spray state in the vicinity of the minimum flow path area of the nozzle portion, and the two-phase sound speed is reached.
  • the refrigerant accelerated to the two-phase sonic velocity can continue an ideal two-phase spray flow from the minimum flow area of the nozzle portion to the outlet of the divergent flow passage, and the flow velocity of the refrigerant injected at the outlet of the divergent flow passage. Can be increased. As a result, the nozzle efficiency of the nozzle portion can be improved and the ejector efficiency can be improved.
  • the pressure energy by the diffuser portion can be obtained by utilizing all the pressure energy of the liquid phase refrigerant flowing into the ejector. it can.
  • the high-pressure refrigerant may be a liquid-phase refrigerant.
  • the high-pressure refrigerant is a liquid phase refrigerant
  • the refrigerant is in a swirl flow path as described above, and the vicinity of the swirl center line is in a gas single phase, and the surroundings are in a liquid single phase two-phase separation state.
  • the flow from the minimum flow area of the nozzle part to the outlet of the divergent flow part is in a two-phase spray state
  • This effect is greater than when the high-pressure refrigerant is a gas-liquid two-phase.
  • the area variable mechanism may be capable of simultaneously changing the flow path area between the nozzle part and the diffuser part.
  • the flow passage areas of the nozzle portion and the diffuser portion are changed at the same time, so that the flow of the refrigerant flowing through the nozzle portion and the diffuser portion is not disturbed.
  • the member that changes the flow path area between the nozzle portion and the diffuser portion can be formed by one member, and the configuration of the area variable mechanism can be simplified.
  • the expansion ratio of the flow passage cross-sectional area of the diffuser portion may be set so as to increase sequentially toward the downstream side, and the area variable mechanism is along the inner walls of the nozzle portion and the diffuser portion.
  • You may provide the channel
  • the internal flow path of the diffuser part provided along the outer peripheral surface of the passage forming member may be provided so as to expand in a direction intersecting the axial direction of the diffuser part.
  • the length of the diffuser portion in the axial direction can be reduced, and a compact ejector can be realized.
  • the high-pressure refrigerant swirled by the swirling space maintains the swirling state in the nozzle portion and the diffuser portion, and flows out in a direction intersecting the axial direction of the diffuser portion. Therefore, the mixed refrigerant flowing out from the diffuser part is subjected to centrifugal separation by the swirling flow, and the liquid refrigerant having a high density is discharged to the side farther from the axis than the gas refrigerant having a low density. . That is, the ejector itself can have an effective gas-liquid separation function.
  • a gas-liquid separator that separates the gas-liquid of the mixed refrigerant flowing out from the diffuser unit may be provided.
  • a compact ejector in which the gas-liquid separator is integrally formed can be realized.
  • the swirling flow of the refrigerant in the swirling space is also maintained in the nozzle portion and the diffuser portion. Therefore, the mixed refrigerant flowing out from the diffuser part is subjected to centrifugal separation by the swirling flow, and the liquid refrigerant having a high density flows out to the side farther from the axis than the gas refrigerant having a low density.
  • the refrigerant separated from the gas-liquid in the diffuser part can immediately flow into the gas-liquid separator, Effective gas-liquid separation can be performed.
  • a liquid storage part that stores the refrigerant separated by the gas-liquid separator may be provided, and the liquid storage part may be formed integrally with the gas-liquid separator.
  • the refrigeration cycle 10 is mounted on a vehicle for an air conditioner, and includes a compressor 11, a condenser 12, an ejector 100, a gas-liquid separator 13, a liquid storage unit 14, and an evaporator 16, which are refrigerant pipes. Are connected by.
  • the operation of the compressor 11 is controlled by a control device (not shown).
  • the compressor 11 is a fluid machine that sucks the gas-phase refrigerant in the gas-liquid separator 13, compresses it to high temperature and high pressure, and discharges it to the condenser 12 side.
  • the compressor 11 is a vehicle travel engine via an electromagnetic clutch and a belt (not shown). Is driven to rotate.
  • the compressor 11 is, for example, a swash plate type variable displacement compressor in which a discharge capacity is changed by inputting a control signal from a control device to an electromagnetic displacement control valve.
  • the compressor 11 may be an electric compressor that is rotationally driven by an electric motor. In the case of an electric compressor, the discharge capacity is varied depending on the rotation speed of the electric motor.
  • the condenser 12 exchanges heat between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 and the vehicle exterior air (hereinafter referred to as “outside air”) forcedly blown by a cooling fan (not shown), so that the heat of the high-pressure refrigerant is obtained. Is a heat exchanger that releases (cools) the air to the outside air to condense and liquefy the refrigerant.
  • the condenser 12 functions as a heat radiator which cools a high pressure refrigerant
  • the refrigerant outflow side of the condenser 12 is connected to an inflow portion 141 (details will be described later) of the ejector 100.
  • the ejector 100 is a decompression means for decompressing the liquid-phase refrigerant (high-pressure refrigerant) flowing out from the condenser 12, and is used for fluid transportation that circulates the refrigerant by suction action (entrainment action) of the refrigerant flow ejected at high speed. It is also a refrigerant circulation means. As shown in FIG. 2, the ejector 100 includes a nozzle unit 110, a suction unit 120, a diffuser unit 130, a swirling space 140, and an area variable mechanism 150.
  • the nozzle unit 110 takes in the liquid-phase refrigerant flowing out of the condenser 12 through a swirling space 140 described later, and reduces the passage area toward the downstream side of the refrigerant flow to convert the pressure energy of the refrigerant into velocity energy. Thus, it is expanded under reduced pressure in an isentropic manner.
  • the nozzle part 110 includes a tapered portion 111 in which the flow path tapers toward the downstream side, and a divergent portion 112 that is disposed on the downstream side of the tapered detail 111 and that the flow path expands toward the downstream side. .
  • a portion where the tapered portion 111 and the divergent portion 112 are connected is a nozzle throat portion (minimum passage area portion) 113 in which the flow path area is most reduced.
  • coolant flow direction of the nozzle part 110 is defined as the axis line 114.
  • the suction part 120 is a flow path formed in a direction intersecting the nozzle part 110, and is arranged so as to communicate with the refrigerant outlet of the nozzle part 110 (the outlet part of the divergent part 112) from the outside of the ejector 100. ing.
  • the refrigerant inlet side of the evaporator 16 is connected to the cold inlet side of the suction unit 120.
  • the diffuser unit 130 includes a high-speed refrigerant (injected refrigerant) ejected from the nozzle unit 110 on the downstream side of the nozzle unit 110 and the suction unit 120, and a gas-phase refrigerant (from the suction unit 120 (evaporator 16)). Suction refrigerant), the flow of the mixed refrigerant is decelerated, speed energy is converted into pressure energy, and the pressure is increased.
  • injected refrigerant injected refrigerant
  • suction unit 120 evaporator 16
  • the diffuser portion 130 is formed in a shape (so-called diffuser shape) in which the flow passage cross-sectional area of the refrigerant is gradually increased toward the downstream side (so-called diffuser shape), thereby having the above-described boosting function.
  • the enlargement ratio of the flow passage cross-sectional area of the diffuser portion 130 is set, for example, in a trumpet shape so as to increase sequentially toward the downstream side.
  • a gas-liquid separator 13 is connected to the refrigerant outlet side of the diffuser unit 130.
  • the swirl space 140 is disposed on the upstream side of the nozzle unit 110, and swirls the liquid refrigerant flowing out of the condenser 12, and is on the outer peripheral side of a virtual swirl flow center line (hereinafter, swirl center line). This is a flow path through which the gas-liquid mixed phase refrigerant flows into the nozzle part 110 such that a larger amount of the gas-phase refrigerant exists on the inner peripheral side.
  • the swirling space 140 is formed by, for example, a flat cylindrical space.
  • the swirl space 140 is provided with a pipe-shaped inflow portion 141 that is connected to the cylindrical outer periphery in a tangential direction and communicates with the swirl space 140.
  • the cylindrical virtual axis line of the swirl space 140 is defined as the axis line 142, more specifically, the axis line 142, the axis line 114, and the axis line 142 are parallel to the virtual axis line 114 of the nozzle part.
  • the swirl space 140 is arranged with respect to the nozzle unit 110 so that the two coincide with each other, and the swirl space 140 is connected to communicate with the nozzle unit 110.
  • the refrigerant outlet side of the condenser 12 is connected to the refrigerant inlet side of the inflow portion 141.
  • the ratio A of the channel cross-sectional area of the inflow portion 141 to the channel cross-sectional area of the nozzle throat 113 and the ratio B of the channel cross-sectional area of the swirling space 140 to the channel cross-sectional area of the nozzle throat 113 are determined in advance.
  • the predetermined value is set.
  • the area variable mechanism 150 is a mechanism unit that changes the flow path area between the nozzle unit 110 and the diffuser unit 130, and includes a passage forming member 151 and a driving unit (not shown) that drives the channel forming member 151.
  • the passage forming member 151 is formed in a conical shape, and has a curved surface along the inner peripheral surface of the divergent portion 112 and the diffuser portion 130 as an outer peripheral surface thereof, and is arranged so that the tip side faces the nozzle portion 110 side. The divergent section 112 and the diffuser section 130 are inserted.
  • the passage forming member 151 is disposed in a space (pressure reduction space) in which the nozzle portion 110 is formed and in a space (pressure increase space) in which the diffuser portion 130 is formed. Further, a gap is formed between the outer peripheral surface of the passage forming member 151 and the inner peripheral surfaces of the divergent portion 112 and the diffuser portion 130, and this gap is formed inside the nozzle portion 110 (the divergent portion 112) and the diffuser portion 130. It is formed as a flow path.
  • the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the space forming the nozzle portion 110 (decompression space) and the outer peripheral surface of the passage forming member 151 functions as a nozzle portion that decompresses and injects the refrigerant.
  • a refrigerant passage that forms a flow path (nozzle passage) and is formed between an inner peripheral surface of a space (a pressurizing space) that forms the diffuser portion 130 and an outer peripheral surface of the passage forming member 151 is an injection refrigerant and a suction refrigerant.
  • An internal flow path (diffuser passage) that functions as a diffuser part that mixes and boosts the pressure is configured.
  • the diffuser portion 130 is formed in a trumpet shape as described above, and the passage forming member 151 is formed with a curved surface along the inner peripheral surface of the diffuser portion 130.
  • the internal flow path is formed so as to expand in a direction intersecting the axial direction of the diffuser portion 130. That is, the internal flow path of the diffuser part 130 is a flow path that faces the centrifugal direction from the axial direction from the upstream side toward the downstream side.
  • the downstream side of the internal flow path of the diffuser part 130 is not limited to the centrifugal direction that is completely orthogonal to the axis.
  • the drive unit slides the passage forming member 151 in the direction of the axis 114, and includes a temperature sensing unit, an operating rod, and an elastic member.
  • the temperature-sensing part is the temperature and pressure of the liquid-phase refrigerant supplied from the condenser 12 via the inflow part 141 to the ejector 100, or the vapor-phase refrigerant supplied from the evaporator 16 via the suction part 120 to the ejector 100.
  • the volume in the pressure chamber defined by the diaphragm expands and contracts.
  • the operating rod is a rod-like member arranged so as to be parallel to the axis 114, one end side being connected to the diaphragm and the other end side being connected to the passage forming member 151.
  • the operating rod moves in the direction of the axis 114 in accordance with the expansion and contraction of the temperature sensing part (diaphragm), and slides the passage forming member 151 in the direction of the axis 114.
  • the elastic member is arranged so as to urge the passage forming member 151 from the side opposite to the operating rod, and for example, a spring is used.
  • the temperature sensing part expands.
  • the temperature sensing part moves the operating rod.
  • the passage forming member 151 is moved to the side where the gap between the nozzle part 110 and the diffuser part 130 becomes larger, and the flow path areas of the nozzle part 110 and the diffuser part 130 are increased.
  • the temperature sensing portion contracts, and the passage forming member 151 has a gap between the nozzle portion 110 and the diffuser portion 130 by the biasing force of the elastic member.
  • the flow path area of the nozzle part 110 and the diffuser part 130 is reduced by moving to a smaller side. Since the passage forming member 151 is formed by one member for the nozzle part 110 and the diffuser part 130, the flow passage areas of the nozzle part 110 and the diffuser part 130 are changed at the same time. .
  • the gas-liquid separator 13 is a gas-liquid separator that separates the mixed refrigerant flowing out from the diffuser portion 130 of the ejector 100 into two phases.
  • the ejector 100 described above and the gas-liquid separator 13 recover the loss of kinetic energy when the refrigerant is decompressed by the nozzle unit 110, and convert the recovered kinetic energy into pressure energy to compress the compressor 11. It can also be expressed that the power recovery device 15 for increasing the pressure of the suction refrigerant is formed.
  • the gas-liquid separator 13 is connected to the compressor 11 and the liquid storage unit 14. Among the refrigerant separated into the gas-liquid two phases by the gas-liquid separator 13, the gas-phase refrigerant is sucked into the compressor 11. Of the refrigerant separated into the gas-liquid two phases by the gas-liquid separator 13, the liquid-phase refrigerant flows out to the liquid storage unit 14.
  • the liquid storage unit 14 is a container body that stores the liquid-phase refrigerant among the gas-liquid two-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 13.
  • the liquid storage unit 14 has a cylindrical flow. A road is formed.
  • the refrigerant outflow side of the liquid storage unit 14 is connected to the refrigerant inflow side of the evaporator 16.
  • the liquid storage unit 14 is disposed between the gas-liquid separator 13 and the evaporator 16, that is, on the low pressure side of the refrigeration cycle 10.
  • the evaporator 16 is a heat exchanger that evaporates refrigerant flowing through the outside air introduced into the air-conditioning case of the air-conditioner by the blower or the heat absorption action from the air in the passenger compartment (hereinafter referred to as “inside air”).
  • the refrigerant outflow side of the evaporator 16 is connected to the suction part 120 of the ejector 100 by a refrigerant pipe.
  • a control device (not shown) is composed of a well-known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM and the like and its peripheral circuits.
  • Various control signals air conditioning operation switch, set temperature switch, etc.
  • the apparatus controls the operation of various devices (mainly the compressor 11) by performing various operations and processes based on the control program stored in the ROM using these input signals.
  • control current In control signal
  • the electromagnetic capacity control valve of the compressor 11 When a control current In (control signal) is output from the control device to the electromagnetic capacity control valve of the compressor 11 based on the control program, the discharge capacity of the compressor 11 is adjusted, and the compressor 11 performs gas-liquid separation. The gas-phase refrigerant is sucked from the vessel 13 and compressed and discharged.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant is cooled by the outside air to be condensed and liquefied.
  • the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the condenser 12 flows into the swirling space 140 from the inflow portion 141 of the ejector 100.
  • the liquid-phase refrigerant that has flowed into the swirl space 140 is connected so that the inflow portion 141 faces the tangential direction with respect to the cylindrical outer periphery of the swirl space 140. It turns into a swirling flow.
  • the turning center line substantially coincides with the axis 142.
  • the pressure in the vicinity of the swirling center line is lowered to a pressure at which the refrigerant boils under reduced pressure (causes cavitation) by the action of centrifugal force.
  • the surroundings can be in a liquid single-phase two-phase separation state.
  • the gas single-phase and liquid single-phase refrigerants are contained in the nozzle part 110 as refrigerants in a gas-liquid mixed phase state. To flow into.
  • the refrigerant is expanded under reduced pressure. Since the pressure energy of the refrigerant is converted into velocity energy during the decompression and expansion, the gas-liquid mixed phase refrigerant is ejected from the nozzle unit 110 at a high velocity. Then, due to the refrigerant suction action of the refrigerant jet flow, the liquid phase refrigerant in the liquid storage unit 14 flows through the evaporator 16 and is sucked into the suction unit 120 as a gas phase refrigerant.
  • the vicinity of the swirl center line is in a two-phase separation state of a gas single phase and the surroundings are a liquid single phase.
  • the flow from the tapered portion 111 of the nozzle portion 110 to the outlet of the divergent portion 112 becomes a two-phase spray state,
  • the flow rate of the refrigerant injected from the outlet of the divergent portion 112 is increased.
  • the refrigerant ejected from the nozzle part 110 and the refrigerant sucked by the suction part 120 become mixed refrigerant and flow into the diffuser part 130 on the downstream side of the nozzle part 110.
  • the refrigerant velocity energy rises because the velocity energy of the refrigerant is converted into pressure energy by expanding the passage area toward the downstream side.
  • the flow rate of the refrigerant passing through the nozzle part 110 and the diffuser part 130 is adjusted by the area variable mechanism 150. That is, when the temperature and pressure of the refrigerant (high-pressure liquid-phase refrigerant or low-pressure gas-phase refrigerant) supplied to the ejector 100 are increased, the flow passage areas of the nozzle part 110 and the diffuser part 130 are changed to the larger side. In addition, when the temperature and pressure of the refrigerant supplied to the ejector 100 are reduced, the flow passage areas of the nozzle part 110 and the diffuser part 130 are changed to a smaller side.
  • the refrigerant high-pressure liquid-phase refrigerant or low-pressure gas-phase refrigerant
  • the load of the refrigeration cycle 10 is high, and the amount of refrigerant circulating in the refrigeration cycle 10 is increased by the amount that the flow path area is increased.
  • the load of the refrigeration cycle 10 is low, and the amount of refrigerant circulating in the refrigeration cycle 10 is reduced by the amount that the flow path area is reduced.
  • the refrigerant that has flowed out of the diffuser unit 130 flows into the gas-liquid separator 13.
  • the gas-phase refrigerant is sucked into the compressor 11 and compressed again.
  • the pressure of the refrigerant sucked into the compressor 11 is increased by the diffuser portion 130 of the ejector 100, the driving power of the compressor 11 can be reduced.
  • the liquid-phase refrigerant flows into the liquid storage part 14, and the refrigerant suction action of the ejector 100 causes the liquid storage part 14 to enter the evaporator 16. Inflow.
  • the low-pressure liquid-phase refrigerant absorbs heat from the air (outside air or inside air) in the air conditioning case and evaporates. That is, the air in the air conditioning case is cooled. Then, the gas-phase refrigerant after passing through the evaporator 16 is sucked into the ejector 100 and flows out from the diffuser unit 130.
  • the ejector 100 is provided with the swirl space 140, the liquid refrigerant is swirled, and in the swirl space 140, the vicinity of the swirl center line is a gas single phase and the surroundings are a liquid single phase.
  • Two-phase separation is achieved. That is, the refrigerant pressure on the turning center side is reduced to a pressure at which the refrigerant boils under reduced pressure (causes cavitation).
  • the tapered portion 111 smallest flow passage area portion
  • the divergent portion 112 divergent portion 112
  • the flow rate of the refrigerant injected from the outlet of the divergent section 112 is increased. Since the efficiency (nozzle efficiency) of the nozzle part 110 of the ejector 100 is proportional to the speed of the refrigerant to be ejected, as a result, the nozzle efficiency of the nozzle part 110 can be improved, and consequently the ejector efficiency can be improved. it can.
  • the nozzle unit 110 is not a two-stage nozzle, but performs decompression and expansion of the refrigerant by one nozzle, so that all the pressure energy of the liquid-phase refrigerant flowing into the ejector 100 is utilized to increase the boosted energy by the diffuser unit 130. Obtainable.
  • the flow path area can be changed according to the load of the refrigeration cycle 10. Accordingly, it is possible to flow an amount of refrigerant commensurate with the load, and the effective operation of the ejector 100 can be brought out.
  • the high-pressure refrigerant that flows into the ejector 100 is a liquid-phase refrigerant in the present embodiment.
  • the high-pressure refrigerant is a liquid-phase refrigerant
  • the refrigerant is in a two-phase separation state in the swirling space 140 in the swirling space 140, in the vicinity of the swirling center line, with a gas single phase and the surroundings.
  • the flow from the tapered portion 111 of the nozzle portion 110 to the outlet of the divergent portion 112 is in a two-phase spray state.
  • the flow rate of the refrigerant injected from the outlet of the divergent portion 112 is increased.
  • the nozzle efficiency can be greatly improved as compared with the case where the high-pressure refrigerant is a gas-liquid two-phase.
  • the area variable mechanism 150 can change the flow path area between the nozzle part 110 and the diffuser part 130 at the same time by the passage forming member 151. Thereby, when changing a flow-path area, the flow of the refrigerant
  • a member that changes the flow path area between the nozzle part 110 and the diffuser part 130 can be formed by one member (passage forming member 151), and the configuration of the area variable mechanism 150 can be simplified. .
  • the internal flow path of the diffuser portion 130 formed by the passage forming member 151 is provided so as to expand in a direction intersecting the axial direction of the diffuser portion 130. Thereby, the length of the diffuser part 130 in the axial direction can be reduced, and the compact ejector 100 can be obtained.
  • the liquid-phase refrigerant swirled by the swirling space 140 is maintained in the swirl state in the nozzle unit 110 and the diffuser unit 130, and intersects the axial direction of the diffuser unit 130 together with the gas-phase refrigerant from the suction unit 120. Will be leaked. Therefore, the mixed refrigerant flowing out of the diffuser unit 130 is subjected to centrifugal separation action by the swirling flow, and the liquid refrigerant having a high density is discharged to the side farther from the axis than the gas refrigerant having the low density.
  • the ejector 100 can have an effective gas-liquid separation function.
  • the ejector 100 and the gas-liquid separator 13 are integrally formed with respect to the first embodiment. Specifically, as shown in FIG. 4, the ejector 100 and the gas-liquid separator 13 of this embodiment are integrally formed by disposing the ejector 100 on the upper part of the cylindrical gas-liquid separator 13. Has been.
  • the axis 114 of the nozzle part 110 is in the same direction as the cylindrical axis of the gas-liquid separator 13, and the swirl space 140, the nozzle part 110, and the diffuser part from the upper side to the lower side. 130 and an area variable mechanism 150 are arranged.
  • the downstream side of the diffuser section 130 communicates with the upper side of the gas-liquid separator 13.
  • the refrigerant swirled by the swirling space 140 is maintained in the swirling state in the nozzle unit 110 and the diffuser unit 130 and flows out of the diffuser unit 130. Therefore, the mixed refrigerant flowing out of the diffuser unit 130 is subjected to centrifugal separation action by the swirling flow, and the gas phase refrigerant having a low density gathers on the center side of the swirling flow, and the liquid phase having a high density on the outer peripheral side of the swirling flow. Refrigerant gathers and gas-liquid separation occurs.
  • a refrigeration cycle 10B of the third embodiment is shown in FIG.
  • a receiver (liquid receiving unit) 12b that stores the liquid-phase refrigerant that has flowed out of the condenser 12 is provided in the second embodiment.
  • the liquid-phase refrigerant flows out directly to the evaporator 16.
  • the receiver 12b is disposed on the refrigerant outflow side of the condenser 12, and stores the liquid phase refrigerant that has flowed out of the condenser 12. And a liquid phase refrigerant
  • coolant is supplied to the ejector 100 (inflow part 141) from the receiver 12b. Thereby, the effect similar to the said 2nd Embodiment can be acquired.
  • a refrigeration cycle 10C of the fourth embodiment is shown in FIGS.
  • a liquid storage part 14 is further provided integrally with the ejector 100 in which the gas-liquid separator 13 is integrally formed as in the second embodiment.
  • the compact ejector 100 which is integrally provided with the gas-liquid separator 13 and the liquid storage part 14 is realizable. Further, by integrating the liquid storage unit 14 with the gas-liquid separator 13, the refrigerant separated by the gas-liquid separator 13 can be efficiently stored in the liquid storage unit 14.
  • the ejector 100 integrally provided with the gas-liquid separator 13 and the liquid storage unit 14 described in the fourth embodiment is applied to the refrigeration cycle 10D shown in FIG. An example configured as shown in the sectional view will be described. In the refrigeration cycle 10D, a compressor 11, a condenser 12, an ejector 100, and an evaporator 16 are connected by a refrigerant pipe.
  • the condenser 12 As the condenser 12, the high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 11 is condensed by exchanging heat with the outside air blown from the cooling fan, and the refrigerant flowing out of the condenser 12a is condensed.
  • a receiver 12b that separates gas-liquid and stores excess liquid-phase refrigerant, and a supercooling unit 12c that heat-exchanges the liquid-phase refrigerant flowing out from the receiver 12b with the outside air blown from the cooling fan and supercools it.
  • the so-called subcool condenser is used.
  • an HFC refrigerant (specifically, R134a) is adopted as the refrigerant, and a subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant is configured.
  • an HFO-based refrigerant (specifically, R1234yf) or the like may be adopted as long as it is a refrigerant constituting the subcritical refrigeration cycle.
  • refrigeration oil for lubricating the compressor 11 is mixed in the refrigerant, and a part of the refrigeration oil circulates in the cycle together with the refrigerant.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view for explaining the function of each refrigerant passage of the ejector 100, corresponding to FIG. 2 of the first embodiment, and the same parts as those in FIG.
  • symbol is attached
  • the ejector 100 of the present embodiment includes a body member 200 configured by combining a plurality of constituent members as shown in FIG.
  • the body member 200 has a housing body 210 that is formed of a prismatic or columnar metal and forms the outer shell of the ejector 100.
  • a nozzle body 220, a middle body, and the like. 230, lower body 240, etc. are fixed.
  • the housing body 210 includes a refrigerant inlet 211 that allows the refrigerant flowing out of the condenser 12 to flow into the interior, a refrigerant suction port 212 that sucks the refrigerant flowing out of the evaporator 16, and a gas-liquid separation formed inside the body member 200.
  • the liquid-phase refrigerant outlet 213 that causes the liquid-phase refrigerant separated in the space 206 to flow out to the refrigerant inlet side of the evaporator 16 and the gas-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space 206 to the suction side of the compressor 11.
  • a gas-phase refrigerant outlet 214 and the like are formed to flow out.
  • the nozzle body 220 is formed of a substantially conical metal member that tapers in the refrigerant flow direction.
  • the nozzle body 220 is press-fitted into the housing body 210 so that its axial direction is parallel to the vertical direction (vertical direction in FIG. 9). It is fixed by means of Between the upper side of the nozzle body 220 and the housing body 210, a swirl space 140 is formed for swirling the refrigerant flowing from the refrigerant inlet 211.
  • the swirling space 140 is formed in a rotating body shape, and its central axis extends in the vertical direction.
  • the rotating body shape is a three-dimensional shape formed when a plane figure is rotated around one straight line (central axis) on the same plane. More specifically, the swirl space 140 of this embodiment is formed in a substantially cylindrical shape. Of course, you may form in the shape etc. which combined the cone or the truncated cone, and the cylinder.
  • the inflow portion (refrigerant inflow passage) 141 that connects the refrigerant inlet 211 and the swirl space 140 extends in the tangential direction of the inner wall surface of the swirl space 140 when viewed from the central axis direction of the swirl space 140.
  • the refrigerant that has flowed into the swirl space 140 from the inflow portion 141 flows along the inner wall surface of the swirl space 140 and swirls in the swirl space 140.
  • the inflow portion 141 does not have to be formed so as to completely coincide with the tangential direction of the swirl space 140 when viewed from the central axis direction of the swirl space 140, and at least the component in the tangential direction of the swirl space 140 If it contains, it may be formed including the component of the other direction (For example, the component of the axial direction of the turning space 140).
  • the refrigerant pressure on the central axis side is lower than the refrigerant pressure on the outer peripheral side in the swirling space 140. Therefore, in the present embodiment, during the operation of the refrigeration cycle 10D, the refrigerant pressure on the central axis side in the swirling space 140 is reduced to a pressure that becomes a saturated liquid phase refrigerant or a pressure at which the refrigerant boils under reduced pressure (causes cavitation). I try to let them.
  • Such adjustment of the refrigerant pressure on the central axis side in the swirl space 140 can be realized by adjusting the swirl flow velocity of the refrigerant swirling in the swirl space 140 as described in the first embodiment.
  • the swirl flow velocity can be adjusted by adjusting the ratio of the flow path cross-sectional area between the passage cross-sectional area of the inflow portion 141 and the axial vertical cross-sectional area of the swirl space 140, for example.
  • the swirling flow velocity in the present embodiment means the flow velocity in the swirling direction of the refrigerant in the vicinity of the outermost peripheral portion of the swirling space 140.
  • a decompression space 202 is formed in which the refrigerant that has flowed out of the swirl space 140 is decompressed and flows downstream.
  • the decompression space 202 is formed in a rotating body shape in which a cylindrical space and a truncated cone-shaped space that continuously spreads from the lower side of the cylindrical space and gradually expands in the refrigerant flow direction.
  • the central axis of the work space 202 is arranged coaxially with the central axis of the swirling space 140.
  • a nozzle throat portion (minimum passage area portion) 113 having the smallest refrigerant passage area is formed in the decompression space 202 inside the decompression space 202, and a passage for changing the passage area of the nozzle throat portion 113.
  • a forming member 151 is disposed.
  • the passage forming member 151 is formed in a substantially conical shape that gradually expands in the radial direction toward the downstream side of the refrigerant flow, and the central axis thereof is arranged coaxially with the central axis of the decompression space 202.
  • the passage forming member 151 is formed in a conical shape whose cross-sectional area increases as the distance from the decompression space 202 increases.
  • FIG. (Minimum passage area portion) 113 is formed on the upstream side of the refrigerant flow, and is formed on the downstream side of the refrigerant flow from the nozzle throat portion 113 and the tapered portion 111 where the refrigerant passage area gradually reaches the nozzle throat portion 113.
  • a divergent portion 112 is formed in which the refrigerant passage area gradually increases.
  • the decompression space 202 and the upper side of the passage forming member 151 are overlapped (overlapped) when viewed from the radial direction of the axis 114 of the nozzle portion (the central axis of the passage forming member 151).
  • the vertical cross-sectional shape of the axis 114 is an annular shape (a donut shape excluding a small-diameter circular shape arranged coaxially from the circular shape).
  • a nozzle that functions as a nozzle by a refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of a portion of the nozzle body 220 that forms the pressure reducing space 202 and the upper outer peripheral surface of the passage forming member 151 by this passage shape.
  • a passage 110 (corresponding to the nozzle portion 110 described in the above embodiment) is used, and the flow rate of the refrigerant depressurized in the nozzle passage 110 is increased so as to be a sonic velocity.
  • the refrigerant flows while swirling along the refrigerant passage having an annular cross section.
  • the middle body 230 is provided with a rotating body-shaped through-hole penetrating the front and back at the center, and a drive for displacing the passage forming member 151 on the outer peripheral side of the through-hole. It is formed of a metal disk-like member that accommodates the portion 160.
  • the central axis of the through hole is arranged coaxially with the central axes of the swirling space 140 and the decompression space 202.
  • the middle body 230 is fixed inside the housing body 210 and below the nozzle body 220 by means such as press fitting.
  • an inflow space 203 for retaining the refrigerant flowing in from the refrigerant suction port 212 is formed between the upper surface of the middle body 230 and the inner wall surface of the housing body 210 facing the middle body 230.
  • the inflow space 203 is in the direction of the central axis of the swirl space 140 and the decompression space 202 (nozzle passage 110). , When viewed from the direction of the axis 114).
  • the outer shape of the tapered tip portion of the nozzle body 220 is adapted.
  • the refrigerant passage cross-sectional area gradually decreases in the refrigerant flow direction.
  • a suction passage 204 is formed between the inner peripheral surface of the through hole and the outer peripheral surface on the lower side of the nozzle body 220 to communicate the inflow space 203 and the downstream side of the refrigerant flow in the decompression space 202. That is, in the present embodiment, the suction space (suction passage) 120 through which the suction refrigerant flows from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the central axis is formed by the inflow space 203 and the suction passage 204. Further, the central axis vertical cross-sectional shape of the suction portion (suction passage) 120 is also annular as shown in the cross-sectional view of FIG.
  • the pressurizing space 205 is a space in which the jetted refrigerant jetted from the nozzle passage 110 described above and the sucked refrigerant sucked from the suction unit 120 are mixed and pressurized.
  • the lower side of the passage forming member 151 is disposed in the pressurizing space 205.
  • the expansion angle of the conical side surface of the passage forming member 151 in the pressure increasing space 205 is smaller than the expansion angle of the frustoconical space of the pressure increasing space 205. Therefore, the refrigerant passage area of this refrigerant passage is downstream of the refrigerant flow. It gradually expands toward the side.
  • a diffuser passage 130 that functions as a diffuser corresponding to the diffuser portion 130 described in the above embodiment, and the velocity energy of the injected refrigerant and the suction refrigerant is converted into pressure energy.
  • the center axis vertical cross-sectional shape of the diffuser passage 130 is formed in an annular shape as shown in the cross-sectional view of FIG. 13, and in the diffuser passage 130, as shown by thick solid arrows in FIGS. 10 and 13,
  • the refrigerant flows while swirling along the refrigerant passage having an annular cross section due to the velocity component in the swirling direction of the refrigerant injected from the refrigerant passage functioning as a nozzle.
  • the drive unit 160 includes a circular thin plate-shaped diaphragm 161 and the like. More specifically, as shown in FIG. 9, the diaphragm 161 is fixed by means such as welding so as to partition a cylindrical space formed on the outer peripheral side of the middle body 230 into two upper and lower spaces.
  • the space on the upper side constitutes an enclosed space 162 in which a temperature-sensitive medium that changes in pressure according to the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 16 is enclosed.
  • a temperature sensitive medium having the same composition as the refrigerant circulating in the refrigeration cycle 10 is enclosed so as to have a predetermined density. Therefore, the temperature sensitive medium in this embodiment is R134a.
  • the lower space of the two spaces partitioned by the diaphragm 161 constitutes an introduction space 163 for introducing the refrigerant flowing out of the evaporator 16 through a communication path (not shown). Therefore, the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 16 is transmitted to the temperature-sensitive medium enclosed in the enclosed space 162 via the lid member 164 and the diaphragm 161 that partition the inflow space 203 and the enclosed space 162.
  • the suction part (suction passage) 120 is disposed above the middle body 230 of the present embodiment, and the diffuser passage 130 is disposed below the middle body 230. ing. Therefore, at least a part of the drive unit 160 is disposed at a position sandwiched between the suction unit 120 and the diffuser passage 130 when viewed from the radial direction of the axis.
  • the enclosed space 162 of the drive unit 160 is disposed at a position that overlaps with the suction unit 120 and the diffuser passage 130 when viewed from the axial direction and is surrounded by the suction unit 120 and the diffuser passage 130. ing. As a result, the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 16 is transmitted to the enclosed space 162, and the internal pressure of the enclosed space 162 becomes a pressure corresponding to the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 16.
  • the diaphragm 161 is deformed according to a differential pressure between the internal pressure of the enclosed space 162 and the pressure of the refrigerant flowing out of the evaporator 16 flowing into the introduction space 163.
  • the diaphragm 161 is preferably made of a tough material having high elasticity and good heat conduction, and is preferably made of a thin metal plate such as stainless steel (SUS304).
  • the diaphragm 161 may be used as an example of a pressure responsive member that is displaced according to the pressure of the temperature-sensitive medium in the enclosed space 162.
  • the upper end side of the columnar actuating rod 165 is joined to the center of the diaphragm 161 by means such as welding, and the outer peripheral side of the lowermost side (bottom side) of the passage forming member 151 is joined to the lower end side of the actuating rod 165. It is fixed. Thereby, the diaphragm 161 and the passage forming member 151 are connected, and the passage forming member 151 is displaced in accordance with the displacement of the diaphragm 161, and the refrigerant passage area in the nozzle throat 113 of the decompression space 202 is adjusted.
  • the saturation pressure of the temperature sensitive medium enclosed in the enclosed space 162 increases, and the pressure in the introduction space 163 is subtracted from the internal pressure of the enclosed space 162.
  • Increased differential pressure As a result, the diaphragm 161 displaces the passage forming member 151 in the direction in which the refrigerant passage area in the nozzle throat portion 113 is enlarged (downward in the vertical direction).
  • the diaphragm 161 displaces the passage forming member 151 in a direction (vertical direction upper side) in which the refrigerant passage area in the nozzle throat 113 is reduced.
  • the diaphragm 161 displaces the passage forming member 151 in accordance with the degree of superheat of the refrigerant flowing out of the evaporator 16, so that the degree of superheat of the refrigerant on the outlet side of the evaporator 16 approaches the predetermined value.
  • the refrigerant passage area at 113 can be adjusted. That is, in this embodiment, the area variable mechanism 150 is configured by the passage forming member 151 and the drive unit 160.
  • the gap between the operating rod 165 and the middle body 230 is sealed by a sealing member such as an O-ring (not shown), and the refrigerant does not leak from the gap even if the operating rod 165 is displaced.
  • a sealing member such as an O-ring (not shown)
  • the bottom surface of the passage forming member 151 receives a load of a coil spring 241 fixed to the lower body 240.
  • the coil spring 241 applies a load that urges the passage forming member 151 toward the side where the refrigerant passage area in the nozzle throat 113 is reduced. By adjusting this load, the valve opening pressure of the passage forming member 151 is increased. You can also change the target superheat degree.
  • a plurality of (specifically, two) columnar spaces are provided on the outer peripheral side of the middle body 230, and two thin drive diaphragms 161 are fixed inside the spaces, respectively.
  • 160 is configured, the number of driving units 160 is not limited to this.
  • a diaphragm formed of an annular thin plate may be fixed in a space formed in an annular shape when viewed from the axial direction, and the diaphragm and the passage forming member 151 may be connected by a plurality of operating rods. Good.
  • the lower body 240 is formed of a cylindrical metal member, and is fixed in the housing body 210 by means such as screwing so as to close the bottom surface of the housing body 210.
  • a gas-liquid separation space 206 for separating the gas and liquid of the refrigerant flowing out of the diffuser passage 130 is formed.
  • the gas-liquid separation space 206 is formed as a substantially cylindrical rotating body-shaped space, and the central axis of the gas-liquid separation space 206 is also arranged coaxially with the central axes of the swirl space 140, the decompression space 202, and the like. Has been.
  • the refrigerant flows while swirling along the refrigerant passage having an annular cross section, so that the refrigerant flowing from the diffuser passage 130 into the gas-liquid separation space 206 also has a velocity component in the swirling direction.
  • the gas-liquid refrigerant is separated in the gas-liquid separation space 206 by the action of centrifugal force.
  • a cylindrical pipe 242 that is coaxially disposed in the gas-liquid separation space 206 and extends upward is provided.
  • the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separation space 206 is stored on the outer peripheral side of the pipe 242.
  • a gas-phase refrigerant outflow passage 243 that guides the gas-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space 206 to the gas-phase refrigerant outlet 214 of the housing body 210 is formed inside the pipe 242.
  • the above-described coil spring 241 is fixed to the upper end portion of the pipe 242.
  • the coil spring 241 also functions as a vibration buffer member that attenuates vibration of the passage forming member 151 caused by pressure pulsation when the refrigerant is depressurized.
  • an oil return hole 244 for returning the refrigeration oil in the liquid-phase refrigerant into the compressor 11 through the gas-phase refrigerant outflow passage 243 is formed in the root portion (lowermost portion) of the pipe 242.
  • the energy conversion efficiency (corresponding to the nozzle efficiency) in the nozzle passage 110 can be improved by swirling the refrigerant in the swirling space 140 as in the first embodiment.
  • the ejector efficiency can be improved.
  • the flow of refrigerant in the gas-liquid mixed state is choked in the vicinity of the nozzle throat portion 113, and the refrigerant in the gas-liquid mixed state that has reached the speed of sound by the choking is accelerated by the divergent portion 112 and injected.
  • the energy conversion efficiency in the nozzle passage 110 can be improved by efficiently accelerating the refrigerant in the gas-liquid mixed state to the sound speed by the boiling promotion by both the wall surface boiling and the interface boiling.
  • the passage forming member 151 of the ejector 100 of the present embodiment is formed in a substantially conical shape whose cross-sectional area increases as the distance from the decompression space 202 increases, the shape of the diffuser passage 130 is changed to the decompression space 202. It can be set as the shape which spreads to an outer peripheral side as it leaves
  • the decompression space 202, the inflow space 203 and the suction passage 204 forming the suction portion 120, the pressurization space 205, and the passage formation member 151 are all formed in a rotating body shape.
  • the axes of each other are arranged on the same axis.
  • path 130 is made into an annular
  • the suction portion 120 can be shaped so that the refrigerant flows from the outer peripheral side of the axis to the inner peripheral side
  • the diffuser passage 130 can be shaped so that the refrigerant flows from the inner peripheral side of the axis to the outer peripheral side. That is, passage arrangement that effectively uses the internal space of the body member 200 is possible, and the size of the ejector as a whole can be further prevented from increasing in size.
  • the cross-sectional shape of the diffuser passage 130 into an annular shape, the refrigerant flowing through the diffuser passage 130 can be swirled in the same direction as the refrigerant swirling in the swirling space 140.
  • the flow path for increasing the pressure of the refrigerant can be formed in a spiral shape. Therefore, as shown in FIG. 14, the diffuser portion is formed in a shape extending in the axial direction of the nozzle portion as in the comparative example. On the other hand, it can suppress that the dimension of the center axis direction of the diffuser part 130 expands. As a result, the enlargement of the physique as the whole ejector 100 can be suppressed further.
  • the ejector 100 of the present embodiment includes the drive unit 160, the passage forming member 151 is displaced according to the load fluctuation of the refrigeration cycle 10D, and the refrigerant passage areas of the nozzle passage 110 and the diffuser passage 130 are adjusted. can do. Therefore, it becomes possible to flow the amount of refrigerant according to the load of the refrigeration cycle 10D, and the effective operation of the ejector 100 corresponding to the load of the refrigeration cycle 10D can be derived.
  • the enclosed space 162 in which the temperature sensitive medium is enclosed is disposed in the drive unit 160 at a position sandwiched between the suction unit 120 and the diffuser passage 130, it is formed between the suction unit 120 and the diffuser passage 130. Space can be used effectively. As a result, the enlargement of the physique as the whole ejector can be further suppressed.
  • the enclosed space 162 is disposed at a position surrounded by the suction part 120 and the diffuser passage 130, the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 16 flowing through the suction part 120 without being affected by the outside air temperature can be sensed. It is possible to change the pressure in the enclosed space 162 with good transmission to the warm medium. That is, the pressure in the enclosed space 162 can be accurately changed according to the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 16.
  • the refrigerant passage areas of the nozzle passage 110 and the diffuser passage 130 can be changed more appropriately, and the enclosed space 162 can be reduced in size, and the area variable mechanism 150 can be reduced in size.
  • the body member 200 of the ejector 100 of the present embodiment is formed with a gas-liquid separation space 206 that separates the gas-liquid of the refrigerant flowing out from the diffuser passage 130, a gas-liquid separation means is provided separately from the ejector 100. Compared with the case of providing, the volume of the gas-liquid separation space 206 can be effectively reduced.
  • the refrigerant flowing out from the diffuser passage 130 formed in an annular cross section has already swirled, so that a swirling flow of the refrigerant is generated or grows in the gas-liquid separation space 206.
  • the volume of the gas-liquid separation space 206 can be effectively reduced as compared with the case where the gas-liquid separation means is provided separately from the ejector 100.
  • the high-pressure refrigerant flowing into the swirling space 140 is a liquid-phase refrigerant
  • the present invention is not limited to this, and may be a gas-liquid two-phase refrigerant. Even if the refrigerant flowing into the swirl space 140 is in a gas-liquid two-phase state, in the swirl space 140, it is likely that a larger amount of gas-phase refrigerant exists on the inner peripheral side than the outer peripheral side of the swirl center line due to the swirling flow of the refrigerant The same effect can be obtained with respect to the nozzle efficiency improvement.
  • the internal flow path of the diffuser unit 130 extends from the upstream side to the downstream side in a direction intersecting the axial direction of the diffuser unit 130.
  • the present invention is not limited to this, and mainly in the axial direction. It is good also as what expands towards.
  • the axial cross-sectional shape is not completely an isosceles triangle, and as shown in FIG. 2, FIG.
  • the two sides sandwiched are convex on the inner circumference side, of course, it may be convex on the outer circumference side, or may be a shape close to a cone, or partially including a cone shape The shape formed may be sufficient.
  • a receiver 12b may be provided as in the third embodiment.
  • refrigeration cycle 10, 10A, 10B, 10C, 10D in each of the above embodiments is replaced with a vehicle refrigeration vehicle or a heat pump cycle for a domestic water heater or an indoor air conditioner instead of the vehicle air conditioner as described above. Can be applied to.
  • the type of the refrigerant is not particularly specified.
  • the refrigerant uses a fluorocarbon refrigerant, an HC refrigerant, a carbon dioxide refrigerant, etc., and is supercritical in addition to the normal cycle. It can be applied to cycles and subcritical cycles.
  • the drive unit 160 that displaces the passage forming member 151, the enclosed space 162 in which the temperature-sensitive medium whose pressure changes with temperature change is enclosed, and the pressure of the temperature-sensitive medium in the enclosed space 162
  • a drive part is not limited to this.
  • thermo wax that changes in volume depending on temperature
  • a drive unit that includes a shape memory alloy elastic member may be used as the drive unit.
  • a member that displaces the passage forming member 151 by an electric mechanism such as an electric motor or a solenoid may be adopted.

Abstract

 エジェクタは、冷媒を旋回させる旋回空間(140)から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間(202)、外部から冷媒を吸引する吸引用通路(120)、および減圧用空間(202)から噴射された噴射冷媒と吸引用通路(120)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用空間(205)が形成されたボデー部材(200)と、減圧用空間(202)および昇圧用空間(205)の内部に配置される円錐状の通路形成部材(151)とを備え、減圧用空間(202)の内周面と通路形成部材(151)の外周面との間に形成される冷媒通路によってノズル通路(110)を形成し、昇圧用空間(205)を形成する部位の内周面と通路形成部材(151)の外周面との間に形成される冷媒通路によってディフューザ通路(130)を形成する。

Description

エジェクタ 関連出願の相互参照
 本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、2012年2月2日に出願された日本特許出願2012-020882および、2012年8月24日に出願された日本特許出願2012-184950を基にしている。
 本開示は、流体を減圧するとともに、高速で噴出する作動流体の吸引作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプであるエジェクタに関する。
 従来のエジェクタとして、例えば、特許文献1、2に示されたものが知られている。この種のエジェクタは、冷凍サイクルに適用された際に圧縮機によって高圧に圧縮された後に冷媒凝縮器によって凝縮液化された冷媒を減圧させるノズル部と、冷媒蒸発器から流出される低圧側の冷媒を吸引する吸引部と、ノズル部から噴出された冷媒と、吸引部から吸引された冷媒とを混合して昇圧するディフューザ部とを備えている。
 さらに、特許文献1のエジェクタのノズル部は、冷媒凝縮器から流入した液冷媒を減圧膨張させる第1ノズルと、第1ノズルで気液二相となった冷媒を再度、減圧膨張させて噴出する第2ノズルとを有して構成されている。これにより、第1ノズルによって冷媒を膨張させて気液二相とし、第2ノズルによって更に減圧膨張させることで、第2ノズルより流出する冷媒の出口速度を増大させることができ、ノズル効率を向上させることができるようになっている。
 また、一般的なエジェクタでは、ノズル部の軸線方向の延長線上にディフューザ部(昇圧部)が同軸上に配置されている。さらに、特許文献2には、このように配置されたディフューザ部の広がり角度を比較的小さくすることで、エジェクタ効率を向上できることが記載されている。なお、ノズル効率とは、ノズル部におい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であり、エジェクタ効率は、エジェクタ全体としてのエネルギ変換効率である。
 しかしながら、特許文献1のエジェクタでは、例えば冷凍サイクルの低負荷時において、高圧側と低圧側との冷媒圧力差が小さいときに、第1ノズルによって冷媒圧力差分の大半が減圧されてしまう形となり、第2ノズルにおいてはほとんど冷媒を減圧させることができなくなってしまうことがある。その結果、冷凍サイクルの低負荷時には、ディフューザ部にて冷媒を充分に昇圧させることができなくなってしまうおそれがある。つまり、特許文献1のエジェクタでは、冷凍サイクルの負荷に見合った充分なエジェクタの作動が得られない場合がある。
 これに対して、特許文献1のエジェクタに特許文献2に開示されている比較的小さい広がり角度のディフューザ部を適用することで、エジェクタ効率を向上させ、冷凍サイクルの低負荷時にもディフューザ部にて冷媒を充分に昇圧させてもよい。ところが、このようなディフューザ部を適用すると、エジェクタ全体としてノズル部の軸線方向の長さが長くなってしまうので、冷凍サイクルの通常負荷時においてはエジェクタの体格が不必要に大きくなってしまうおそれがある。
特許第3331604号公報 特開2003-14318号公報
 上記点に鑑み、本開示の第1の目的は、体格の大型化を招くことなく、冷凍サイクルの負荷変動によらず高いノズル効率を発揮可能なエジェクタを提供することにある。
 また、本開示の第2の目的は、ノズル効率を向上させるとともに、冷凍サイクルの負荷に見合った作動が可能となるエジェクタを提供することにある。
 本開示の第1態様では、蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用されるエジェクタであって、冷媒を流入させる冷媒流入口と、冷媒流入口から流入した冷媒を旋回させる旋回空間と、旋回空間から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間と、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路と、減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引用通路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用空間とを有するボデー部材を備える。エジェクタはさらに減圧用空間の内部および昇圧用空間の内部に配置される部分を少なくとも有する通路形成部材と、ボデー部材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の空間に形成され、旋回空間から流出した冷媒を減圧させて噴射するノズル部として機能するノズル通路と、ボデー部材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の空間に形成され、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザ部として機能するディフューザ通路とを備える。通路形成部材は、減圧用空間から離れる方向に断面積が拡大する形状を有する。
 これによれば、旋回空間にて冷媒を旋回させることで、旋回空間内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させて、この圧力の低下した冷媒を減圧用空間内へ流入させることができる。
 従って、冷凍サイクルの負荷変動が生じても、ノズル通路内の最小通路面積部近傍で冷媒を確実に減圧沸騰させることができ、ノズル通路におけるエネルギ変換効率(ノズル効率に相当)を向上させることができる。
 さらに、通路形成部材が減圧用空間から離れるに伴って断面積が拡大する形状に形成されているので、ディフューザ通路の形状を減圧用空間から離れるに伴って通路形成部材の外周に沿って広がる形状とすることができる。従って、ノズル部の軸方向に相当する方向の寸法の拡大を抑制して、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
 つまり、本開示の第1態様によれば、体格の大型化を招くことなく、冷凍サイクルの負荷変動によらず高いノズル効率を発揮可能なエジェクタを提供することができる。
 なお、通路形成部材は、厳密に減圧用空間から離れるに伴って断面積が拡大する形状のみから形成されているものに限定されず、少なくとも一部に減圧用空間から離れるに伴って断面積が拡大する形状を含んでいることによって、ディフューザ通路の形状を減圧用空間から離れるに伴って外側へ広がる形状とすることができるものを含む。
 本開示の第2態様では、通路形成部材は、減圧用空間から離れる方向に断面積が拡大する円錐形状を有してもよく、ノズル通路、吸引用通路およびディフューザ通路は、通路形成部材の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状になってもよい。
 これによれば、ノズル通路、吸引用通路およびディフューザ通路の断面形状が環状に形成されているので、これらの通路を通路形成部材の軸の外周側から内周側へ冷媒が流れる形状、あるいは、内周側から外周側へ冷媒が流れる形状に形成することができる。従って、ボデー部材の内部スペースを有効に活用した通路配置が可能となり、より一層、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
 本開示の第3態様では、通路形成部材は、減圧用空間から離れる方向に断面積が拡大する円錐形状を有してもよく、ディフューザ通路は、通路形成部材の軸方向に垂直な断面において環状の断面形状を有してもよく、ディフューザ通路を流通する冷媒は、旋回空間にて旋回する冷媒と同方向に旋回してもよい。
 これによれば、ディフューザ通路の断面形状が環状に形成され、さらに、ディフューザ通路を流通する冷媒が旋回しながら流れるので、冷媒を昇圧させるための流路を螺旋状に形成することができる。従って、通路形成部材の軸方向の拡大を抑制して、より一層、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
 本開示の第4態様では、通路形成部材を変位させる駆動部を備えてもよい。通路形成部材は、減圧用空間から離れるに伴って断面積が拡大する円錐形状を有してもよく、吸引用通路およびディフューザ通路は、通路形成部材の軸方向に垂直な断面において環状の断面形状を有してもよい。吸引用通路は、通路形成部材の軸の外周側から内周側へ向かって冷媒が流れる形状を有してもよい。ディフューザ通路は、通路形成部材の軸の内周側から外周側へ向かって冷媒が流れる形状を有してもよく、吸引用通路およびディフューザ通路は駆動部の外周に沿って設けられてもよい。駆動部の少なくとも一部は、通路形成部材の軸方向において吸引用通路およびディフューザ通路の間に配置されてもよい。
 これによれば、駆動部を備えているので、冷凍サイクルの負荷変動に応じて通路形成部材を変位させて、ノズル通路およびディフューザ通路の冷媒通路面積を調整することができる。従って、冷凍サイクルの負荷に見合った冷媒量を流すことが可能となり、冷凍サイクルの負荷に見合った作動が可能となるエジェクタを提供することができる。
 また、駆動部の少なくとも一部が、吸引用通路およびディフューザ通路に挟まれる位置に配置されてもよいので、吸引用通路とディフューザ通路との間に形成されるスペースを有効に活用することができる。その結果、より一層エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
 なお、上記請求項における「円錐状に形成されている」とは、通路形成部材が完全な円錐形状に形成されているという意味に限定されず、円錐に近い形状、あるいは一部に円錐形状を含んで形成されているという意味も含んでいる。具体的には、軸方向断面形状が二等辺三角形となるものに限定されず、頂点を挟む二辺が内周側に凸となる形状、二辺が外周側に凸となる形状、さらに断面形状が半円形状となるもの等も含む意味である。
 本開示の第5態様では、駆動部は、温度変化に伴って圧力変化する感温媒体が封入された封入空間および封入空間内の感温媒体の圧力に応じて変位する圧力応動部材を有してもよく、圧力応動部材は、通路形成部材に連結されてもよい。感温媒体は、吸引用通路を流通する冷媒の温度およびディフューザ通路を流通する冷媒の温度が伝達されることによって圧力変化するものであってもよい。
 これによれば、駆動部を構成する封入空間を、吸引用通路およびディフューザ通路に挟まれる位置に配置することで、吸引用通路を流通する冷媒の温度およびディフューザ通路を流通する冷媒の温度を感温媒体に良好に伝達して、封入空間内の圧力を変化させることができる。
 そして、吸引用通路を流通する冷媒の温度およびディフューザ通路を流通する冷媒の温度に応じて通路形成部材を変位させて、ノズル通路およびディフューザ通路の冷媒通路面積を変化させることができる。その結果、冷凍サイクルの負荷に見合った作動が可能となるエジェクタを提供することができる。
 本開示の第6態様では、減圧用空間、吸引用通路、昇圧用空間、および通路形成部材は、いずれも回転体形状を有してもよく、互いの軸線が同軸上に配置されてもよい。
 これによれば、回転体形状で形成された減圧用空間、吸引用通路、昇圧用空間、および通路形成部材が互いに同軸上に配置されているので、軸方向垂直断面が環状に形成されるノズル通路、吸引用通路およびディフューザ通路を容易に形成することができる。
 本開示の第7態様では、ボデー部材は、ディフューザ通路から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間を有してもよい。
 これによれば、気液分離空間にてディフューザ通路から流出した冷媒の気液を分離するので、ボデー部材の外部に気液分離手段を配置する場合に対して、気液分離空間の容積を小さくすることができる。つまり、ディフューザ通路から流出して、気液分離空間へ流入する冷媒は既に旋回しているので、この旋回流れの遠心力の作用によって効率的な気液分離を行うことができる。従って、気液分離機能を有するエジェクタの体格の大型化を抑制できる。
 本開示の第8態様では、エジェクタは、蒸気圧縮式の冷凍サイクルに適用されて、冷凍サイクルの高圧側から流入する高圧冷媒を減圧膨張させるノズル部と、高圧冷媒よりも低圧である低圧冷媒を、ノズル部から噴出される噴出冷媒の吸引力によって吸引する吸引部と、ノズル部の下流側に配設されて、断面積が下流側に向けて徐々に拡大する内部流路を有してノズル部から噴出される噴出冷媒と吸引部から吸引される低圧冷媒とが混合された混合冷媒を減速して圧力上昇させるディフューザ部と、ノズル部の上流側に配設されて、高圧冷媒を旋回させ、仮想される旋回中心線の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにして、気液混相状態の冷媒をノズル部に流入させる旋回空間と、ノズル部とディフューザ部との流路面積を変更可能とする面積可変機構とを備える。
 これによれば、旋回空間にて、高圧冷媒を旋回させ、旋回中心線の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにする。実際には、旋回流路において、旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態となる。つまり、旋回中心側の冷媒圧力が、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下する。
 この「二相分離状態により生成する気液界面」での液冷媒の沸騰(ガス化)促進により、ノズル部の最小流路面積部近傍においては、流れが二相噴霧状態となり、二相音速まで加速する。さらに、二相音速まで加速した冷媒は、そのノズル部の最小流路面積部から末広流路部出口にかけて理想的な二相噴霧流れを継続でき、末広流路部出口で噴射される冷媒の流速を増大させることができる。その結果、ノズル部のノズル効率を向上させて、エジェクタ効率を向上させることができる。
 また、ノズル部は2段式のノズルではなく、1つのノズルによって冷媒の減圧膨張を行うので、エジェクタに流入する液相冷媒の圧力エネルギを全て活用して、ディフューザ部による昇圧エネルギを得ることができる。
 また、ノズル部とディフューザ部との流路面積を変更可能とする面積可変機構を設けているので、冷凍サイクルの負荷に応じて流路面積を変更することで、冷凍サイクルの負荷に見合った冷媒量を流すことが可能となり、効果的なエジェクタの作動を引き出すことができる。
 本開示の第9態様では、高圧冷媒は、液相冷媒でもよい。
 これによれば、高圧冷媒が液相冷媒であると、上記のように冷媒は旋回流路において、旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態とされるので、この「二相分離状態により生成される気液界面」での液冷媒の沸騰(ガス化)促進により、ノズル部の最小流路面積部から末広流路部出口にかけての流れが二相噴霧状態となり、末広流路部出口における冷媒流速増大の効果を確実に得られる。この効果は、高圧冷媒が気液二相である場合に比べより大きい。
 本開示の第10態様では、面積可変機構は、ノズル部とディフューザ部との流路面積を同時に変更可能としてもよい。
 これによれば、流路面積を変更する際に、ノズル部とディフューザ部との流路面積が同時に変更されるので、ノズル部とディフューザ部とを流通する冷媒の流れを乱すことがない。また、ノズル部とディフューザ部との流路面積を変更する部材を、1つの部材で形成することが可能となり、面積可変機構の構成を簡素にすることができる。
 本開示の第11態様では、ディフューザ部の流路断面積の拡大率は、下流側に向けて順次大きくなるように設定されてもよく、面積可変機構は、ノズル部およびディフューザ部の内壁に沿う曲面を有する通路形成部材を備えてもよい。通路形成部材の外周面に沿って設けられるディフューザ部の内部流路は、ディフューザ部の軸線方向に対して交差する方向に拡がるように設けられてもよい。
 これによれば、ディフューザ部の軸線方向の長さを小さくすることができ、コンパクトなエジェクタを実現することができる。
 また、旋回空間によって旋回された高圧冷媒は、ノズル部およびディフューザ部においても旋回状態が維持され、ディフューザ部の軸線方向に対して交差する方向に流出されることになる。よって、ディフューザ部から流出される混合冷媒は、旋回流れによって遠心分離の作用を受けて、密度の大きい液相冷媒が、密度の小さい気相冷媒に対して、軸線からより遠い側に流出される。つまり、エジェクタ自体に効果的な気液分離機能を持たせることができる。
 本開示の第12態様では、ディフューザ部から流出される混合冷媒の気液を分離する気液分離器を備えてもよい。
 これによれば、気液分離器が一体的に形成されたコンパクトなエジェクタを実現することができる。ここで、旋回空間における冷媒の旋回流れは、ノズル部およびディフューザ部においても維持される。そのため、ディフューザ部から流出される混合冷媒は、旋回流れによって遠心分離の作用を受けて、密度の大きい液相冷媒が、密度の小さい気相冷媒に対して、軸線からより遠い側に流出される。
 従って、ディフューザ部から流出される混合冷媒の気液を分離する気液分離器を備えることによって、ディフューザ部にて気液分離された冷媒をすぐに気液分離器内に流入させることができ、効果的な気液分離を行うことができる。
 本開示の第13態様では、気液分離器によって気液分離された冷媒を溜める貯液部を備えてもよく、貯液部は、気液分離器と一体的に形成されてもよい。
 これによれば、気液分離器および貯液部を一体的に備えるコンパクトなエジェクタを実現することができる。また、貯液部を気液分離器と一体的にすることで、気液分離器で気液分離された冷媒を効率的に貯液部に溜めることができる。
第1実施形態の冷凍サイクルを示す概略図である。 エジェクタを示す模式的な断面図である。 第2実施形態の冷凍サイクルを示す概略図である。 第2実施形態の動力回収装置を示す断面図である。 第3実施形態の冷凍サイクルを示す概略図である。 第4実施形態の冷凍サイクルを示す概略図である。 第4実施形態の動力回収装置を示す模式的な断面図である。 第5実施形態の冷凍サイクルを示す概略図である。 第5実施形態のエジェクタの模式的な断面図である。 第5実施形態のエジェクタの各冷媒通路の機能を説明するための模式的な断面図である。 図10のXI-XI断面図である。 図10のXII-XII断面図である。 図10のXIII-XIII断面図である。 第5実施形態のエジェクタの小型化効果を説明するための比較図である。
 以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(第1実施形態)
 図1、図2は、第1実施形態のエジェクタ100を蒸気圧縮式冷凍サイクル(以下、冷凍サイクル)10に適用したものを示している。この冷凍サイクル10は、空調装置用として車両に搭載されるものであって、圧縮機11、凝縮器12、エジェクタ100、気液分離器13、貯液部14、および蒸発器16が、冷媒配管によって接続されて形成されている。
 圧縮機11は、図示しない制御装置によってその作動が制御されるようになっている。圧縮機11は、気液分離器13内の気相冷媒を吸入し、高温高圧に圧縮して凝縮器12側へ吐出する流体機械であり、図示しない電磁クラッチおよびベルトを介して車両走行用エンジンにより回転駆動されるようになっている。圧縮機11は、例えば、電磁式容量制御弁に制御装置からの制御信号が入力されることにより、吐出容量が可変される斜板式可変容量型圧縮機となっている。なお、圧縮機11は、電動モータによって回転駆動される電動圧縮機としても良い。電動圧縮機の場合は、電動モータの回転数によって吐出容量が可変される。
 凝縮器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強制的に送風される車室外空気(以下、外気)との間で熱交換を行うことにより、高圧冷媒の熱を外気に放出(冷却)させて、冷媒を凝縮液化する熱交換器である。なお、圧縮機11によって圧縮された冷媒の圧力が臨界圧力を超える場合は、冷媒は冷却されても凝縮液化することはなく、この場合は、凝縮器12は高圧冷媒を冷却する放熱器として機能する。凝縮器12の冷媒流出側は、エジェクタ100の流入部141(詳細後述)に接続されている。
 エジェクタ100は、凝縮器12から流出される液相冷媒(高圧冷媒)を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用(巻き込み作用)によって冷媒の循環を行う流体輸送用の冷媒循環手段でもある。図2に示すように、エジェクタ100は、ノズル部110、吸引部120、ディフューザ部130、旋回空間140、および面積可変機構150を備えている。
 ノズル部110は、凝縮器12から流出される液相冷媒を、後述する旋回空間140を介して取り入れ、冷媒流れの下流側に向けて通路面積を小さく絞って冷媒の圧力エネルギを速度エネルギに変換して等エントロピ的に減圧膨張させるものである。ノズル部110は、下流側に向かうほど流路が先細りとなる先細部111と、この先細部111の下流側に配設されて下流側に向かうほど流路が拡大する末広部112とを備えている。先細部111と末広部112とが接続される部位が、最も流路面積が縮小されたノズル喉部(最小通路面積部)113となっている。なお、ノズル部110の冷媒流れ方向に沿う仮想軸線を、軸線114と定義する。
 吸引部120は、ノズル部110に対して交差する方向に形成された流路であり、エジェクタ100の外部からノズル部110の冷媒噴出口(末広部112の出口部)と連通するように配置されている。吸引部120の冷入口側には、蒸発器16の冷媒流出側と接続されている。
 ディフューザ部130は、ノズル部110および吸引部120の下流側で、ノズル部110から噴出される高速度の冷媒(噴射冷媒)と、吸引部120(蒸発器16)から吸引された気相冷媒(吸引冷媒)とを混合するとともに、混合された混合冷媒の流れを減速し、速度エネルギを圧力エネルギに変換して昇圧させるものである。
 ディフューザ部130は、冷媒の流路断面積を下流側に向けて徐々に大きくする形状(いわゆるディフューザ形状)に形成されることで、上記の昇圧機能を有するようになっている。ディフューザ部130の流路断面積の拡大率は、下流側に向けて順次大きくなるように、例えばラッパ状に設定されている。そして、ディフューザ部130の冷媒出口側には、気液分離器13が接続されている。
 旋回空間140は、ノズル部110の上流側に配設されており、凝縮器12から流出される液相冷媒を旋回させ、仮想される旋回流の中心線(以下、旋回中心線)の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにして、気液混相状態の冷媒をノズル部110に流入させる流路である。旋回空間140は、例えば、扁平円筒状の空間によって形成されている。そして、旋回空間140には、円筒状の外周に対して接線方向から接続されて、旋回空間140内部に連通するパイプ状の流入部141が設けられている。
 ここで、旋回空間140の円筒状の仮想軸線を軸線142と定義したとき、軸線142は、ノズル部の仮想の軸線114と平行となるように、さらに具体的には、軸線142と軸線114とが一致するように、ノズル部110に対して旋回空間140が配置されて、旋回空間140は、ノズル部110に連通するように接続されている。なお、流入部141の冷媒入口側には、凝縮器12の冷媒出口側が接続されている。
 ここで、旋回空間140において、旋回中心線の内周側に気相冷媒が多く存在するようにするためには、冷媒の旋回流速を充分に増速させることが必要となる。そのために、ノズル喉部113の流路断面積に対する流入部141の流路断面積の比率A、およびノズル喉部113の流路断面積に対する旋回空間140の流路断面積の比率Bが、予め定めた所定値となるように設定されている。
 面積可変機構150は、ノズル部110とディフューザ部130との流路面積を変更する機構部であり、通路形成部材151と、これを駆動する図示しない駆動部とを備えている。通路形成部材151は、円錐状に形成されており、その外周面として末広部112およびディフューザ部130の内周面に沿う曲面を有する部材であり、先端側がノズル部110側を向くように配置され、末広部112およびディフューザ部130の内部に挿入されている。
 換言すると、通路形成部材151は、少なくとも一部がノズル部110を形成する空間(減圧用空間)の内部およびディフューザ部130を形成する空間(昇圧用空間)の内部に配置されている。また、通路形成部材151の外周面と、末広部112およびディフューザ部130の内周面との間には隙間が形成されて、この隙間がノズル部110(末広部112)およびディフューザ部130の内部流路として形成されるようになっている。
 つまり、ノズル部110を形成する空間(減圧用空間)の内周面と通路形成部材151の外周面との間に形成される冷媒通路が、冷媒を減圧させて噴射するノズル部として機能する内部流路(ノズル通路)を構成し、ディフューザ部130を形成する空間(昇圧用空間)の内周面と通路形成部材151の外周面との間に形成される冷媒通路が、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザ部として機能する内部流路(ディフューザ通路)を構成している。
 さらに、ディフューザ部130が上記のようにラッパ状に形成されており、また、通路形成部材151がディフューザ部130の内周面に沿う曲面を有して形成されていることから、ディフューザ部130の内部流路は、ディフューザ部130の軸線方向に対して交差する方向に拡がるように形成されている。つまり、ディフューザ部130の内部流路は、上流側から下流側に向けて軸線方向から遠心方向を向くような流路となっている。なお、ディフューザ部130の内部流路の下流側は、軸線に対して完全に直交する遠心方向に限定されるものではない。
 駆動部は、通路形成部材151を軸線114方向に摺動させるものであり、感温部と作動棒と弾性部材とを備えている。感温部は、凝縮器12から流入部141を介してエジェクタ100に供給される液相冷媒の温度および圧力、あるいは蒸発器16から吸引部120を介してエジェクタ100に供給される気相冷媒の温度および圧力に応じて、例えばダイヤフラムによって区画された圧力室内の体積が膨張収縮するようにしたものである。
 作動棒は、軸線114と平行になるように配置された棒状部材であり、一端側がダイヤフラムに接続され、他端側が通路形成部材151に接続されている。作動棒は、感温部(ダイヤフラム)の膨張収縮に伴って、軸線114の方向に移動し、通路形成部材151を軸線114の方向に摺動させるようになっている。弾性部材は、作動棒とは反対側から通路形成部材151を付勢するように配置されており、例えばバネが使用されている。
 従って、エジェクタ100に供給される冷媒の温度および圧力が上昇すると、感温部が膨張して、このときの膨張力が弾性部材の付勢力に打ち勝つと、感温部は作動棒を移動させる。これによって、通路形成部材151は、ノズル部110およびディフューザ部130との隙間が大きくなる側に移動され、ノズル部110およびディフューザ部130の流路面積が大きくなるようになっている。
 逆に、エジェクタ100に供給される冷媒の温度および圧力が低下すると、感温部が収縮して、弾性部材の付勢力によって、通路形成部材151は、ノズル部110およびディフューザ部130との隙間が小さくなる側に移動され、ノズル部110およびディフューザ部130の流路面積が小さくなるようになっている。なお、通路形成部材151は、ノズル部110およびディフューザ部130に対して1つの部材によって形成されているので、ノズル部110およびディフューザ部130の流路面積は、同時に変更されるようになっている。
 図1に戻って、気液分離器13は、エジェクタ100のディフューザ部130から流出される混合冷媒を気液二相に分離する気液分離器である。上記で説明したエジェクタ100と、この気液分離器13は、ノズル部110によって冷媒が減圧される際の運動エネルギの損失を回収して、回収した運動エネルギを圧力エネルギに変換して圧縮機11の吸入冷媒の圧力を上昇させる動力回収装置15を形成していると表現することもできる。
 気液分離器13は、圧縮機11および貯液部14に接続されている。気液分離器13によって気液二相に分離された冷媒のうち、気相冷媒は圧縮機11に吸入されるようになっている。また、気液分離器13によって気液二相に分離された冷媒のうち、液相冷媒は貯液部14に流出されるようになっている。
 貯液部14は、気液分離器13によって分離された気液二相の冷媒のうち、液相冷媒を内部に貯留する容器体であり、例えば、貯液部14の内部には円筒状流路が形成されている。貯液部14の冷媒流出側は蒸発器16の冷媒流入側に接続されている。このように、貯液部14は、気液分離器13と蒸発器16との間、つまり、冷凍サイクル10の低圧側に配設されている。
 蒸発器16は、送風機によって空調装置の空調ケース内に導入された外気、あるいは車室内空気(以下、内気)からの吸熱作用によって、内部を流通する冷媒を蒸発させる熱交換器である。蒸発器16の冷媒流出側は、冷媒配管によってエジェクタ100の吸引部120に接続されている。
 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ている。この制御装置には、乗員による操作パネル(図示せず)からの各種操作信号(空調作動スイッチ、設定温度スイッチ等)、各種センサ群からの検出信号等が入力されるようになっており、制御装置は、これらの入力信号を用いてROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って各種機器(主に圧縮機11)の作動を制御する。
 次に、上述構成に基づく本実施形態の作動について説明する。
 乗員からの空調作動スイッチ、設定温度スイッチ等が入力されると、制御装置から出力される制御信号が圧縮機11の電磁クラッチに通電され電磁クラッチが接続状態となり、圧縮機11に車両走行用エンジンから回転駆動力が伝達される。なお、圧縮機11が電動圧縮機の場合は、電動モータが作動され、圧縮機11に電動モータから回転駆動力が伝達される。
 そして、制御装置から圧縮機11の電磁式容量制御弁に制御プログラムに基づいて制御電流In(制御信号)が出力されると、圧縮機11の吐出容量が調節され、圧縮機11は気液分離器13から気相冷媒を吸入、圧縮して吐出する。
 圧縮機11から圧縮吐出された高温高圧の気相冷媒は凝縮器12に流入する。凝縮器12では高温高圧の冷媒が外気により冷却されて凝縮液化する。凝縮器12から流出された液相冷媒は、エジェクタ100の流入部141から旋回空間140内に流入する。
 旋回空間140内に流入した液相冷媒は、流入部141が旋回空間140の円筒状の外周に対して接線方向を向くように接続されていることから、旋回空間140内において軸線142に対して旋回する旋回流となる。この場合、旋回中心線は、ほぼ、軸線142に一致する。このような旋回流においては、遠心力の作用によって、旋回中心線の近傍の圧力を、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生ずる)圧力まで低下させることで、旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態にできる。
 そして、旋回空間140の軸線142とノズル部110の軸線114とが一致するように配置されていることから、ガス単相および液単相の冷媒は、気液混相状態の冷媒としてノズル部110内に流入していく。
 ノズル部110においては、冷媒は減圧膨張される。この減圧膨張時に冷媒の圧力エネルギが速度エネルギに変換されるので、気液混相状態の冷媒はノズル部110から高速度となって噴出される。そして、この冷媒噴出流の冷媒吸引作用により、貯液部14内の液相冷媒が蒸発器16内を流通して、気相冷媒となって吸引部120に吸引されることになる。
 ここで、上記のように旋回空間140において、旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態とされるので。この「二相分離状態により生成される気液界面」での液冷媒の沸騰(ガス化)促進により、ノズル部110の先細部111から末広部112の出口にかけての流れが二相噴霧状態となり、末広部112の出口から噴射される冷媒の流速は増大されることになる。
 ノズル部110から噴出された冷媒と吸引部120に吸引された冷媒は、混合冷媒となってノズル部110の下流側のディフューザ部130に流入する。このディフューザ部130では下流側に向かう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ため、冷媒の圧力が上昇する。
 上記のようにノズル部110とディフューザ部130とを通過する冷媒の流量は、面積可変機構150によって調整される。即ち、エジェクタ100に供給される冷媒(高圧の液相冷媒あるいは低圧の気相冷媒)の温度および圧力が上昇すると、ノズル部110およびディフューザ部130の流路面積が大きくなる側に可変され、逆に、エジェクタ100に供給される冷媒の温度および圧力が低下すると、ノズル部110およびディフューザ部130の流路面積が小さくなる側に可変される。
 つまり、冷媒の温度および圧力が高い場合は、冷凍サイクル10の負荷が高い場合であり、流路面積が大きくなる側に可変された分、冷凍サイクル10内を循環する冷媒量が増加され、逆に、冷媒の温度および圧力が低い場合は、冷凍サイクル10の負荷が低い場合であり、流路面積が小さくなる側に可変された分、冷凍サイクル10内を循環する冷媒量が減少される。
 そして、ディフューザ部130から流出された冷媒は気液分離器13に流入する。気液分離器13にて気液二相に分離された冷媒のうち、気相冷媒は圧縮機11に吸入され、再び圧縮される。このとき、圧縮機11に吸入される冷媒の圧力は、エジェクタ100のディフューザ部130によって上昇されているので、圧縮機11の駆動動力を低減することが可能となる。
 また、気液分離器13にて気液二相に分離された冷媒のうち、液相冷媒は貯液部14に流入し、エジェクタ100の冷媒吸引作用により、貯液部14から蒸発器16に流入される。蒸発器16では、低圧の液相冷媒が空調ケース内の空気(外気あるいは内気)から吸熱して蒸発気化する。つまり、空調ケース内の空気が冷却されることになる。そして、蒸発器16を通過した後の気相冷媒はエジェクタ100に吸引され、ディフューザ部130から流出される。
 以上のように、本実施形態では、エジェクタ100に旋回空間140を設けているので、液相冷媒を旋回させ、旋回空間140において、旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態とされる。つまり、旋回中心側の冷媒圧力が、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下する。
 この「二相分離状態により生成される気液界面」での液冷媒の沸騰(ガス化)促進により、ノズル部110の先細部111(最小流路面積部)から末広部112(末広流路部)の出口にかけての流れが二相噴霧状態となり、末広部112の出口から噴射される冷媒の流速は増大されることになる。エジェクタ100のノズル部110の効率(ノズル効率)は、噴出される冷媒の速度に比例するため、その結果、ノズル部110のノズル効率を向上させることができ、ひいては、エジェクタ効率を向上させることができる。
 また、ノズル部110は2段式のノズルではなく、1つのノズルによって冷媒の減圧膨張を行うので、エジェクタ100に流入する液相冷媒の圧力エネルギを全て活用して、ディフューザ部130による昇圧エネルギを得ることができる。
 また、ノズル部110とディフューザ部130との流路面積を変更可能とする面積可変機構150を設けているので、冷凍サイクル10の負荷に応じて流路面積を変更することができ、冷凍サイクル10の負荷に見合った冷媒量を流すことが可能となり、効果的なエジェクタ100の作動を引き出すことができる。
 また、エジェクタ100(旋回空間140)に流入される高圧冷媒は、本実施形態では液相冷媒となっている。高圧冷媒が液相冷媒であると、上記のように冷媒は旋回空間140において、旋回中心線近傍はガス単相、その周りは液単相の二相分離状態となる。
 そして、この「二相分離状態により生成される気液界面」での液冷媒の沸騰(ガス化)促進により、ノズル部110の先細部111から末広部112の出口にかけての流れが二相噴霧状態となり、末広部112の出口から噴射される冷媒の流速は増大されることになる。この結果、高圧冷媒が気液二相である場合に比べて、ノズル効率の向上がより大きく得られる。
 また、面積可変機構150は、通路形成部材151によって、ノズル部110とディフューザ部130との流路面積を同時に変更することができるようになっている。これにより、流路面積を変更する際に、ノズル部110とディフューザ部130とを流通する冷媒の流れを乱すことがない。
 また、ノズル部110とディフューザ部130との流路面積を変更する部材を、1つの部材(通路形成部材151)で形成することが可能となり、面積可変機構150の構成を簡素にすることができる。
 また、通路形成部材151によって形成されるディフューザ部130の内部流路は、ディフューザ部130の軸線方向に対して交差する方向に拡がるように設けられている。これにより、ディフューザ部130の軸線方向の長さを小さくすることができ、コンパクトなエジェクタ100とすることができる。
 また、旋回空間140によって旋回された液相冷媒は、ノズル部110およびディフューザ部130においても旋回状態が維持され、吸引部120からの気相冷媒とともにディフューザ部130の軸線方向に対して交差する方向に流出されることになる。よって、ディフューザ部130から流出される混合冷媒は、旋回流れによって遠心分離の作用を受けて、密度の大きい液相冷媒が、密度の小さい気相冷媒に対して、軸線からより遠い側に流出される。つまり、エジェクタ100に効果的な気液分離機能を持たせることができる。
(第2実施形態)
 第2実施形態の冷凍サイクル10Aを図3、図4に示す。冷凍サイクル10Aは、上記第1実施形態に対して、エジェクタ100と気液分離器13とを一体的に形成したものである。具体的には、図4に示すように、本実施形態のエジェクタ100と気液分離器13は、円筒状の気液分離器13の上部にエジェクタ100が配置されていることによって一体的に形成されている。
 この場合、ノズル部110の軸線114が気液分離器13の円筒状の軸線と同一方向となるようになっており、さらに、上側から下側に向けて旋回空間140、ノズル部110、ディフューザ部130、面積可変機構150が配置されるようになっている。そして、ディフューザ部130の下流側が気液分離器13の上側内部に連通するようになっている。
 そして、旋回空間140によって旋回された冷媒は、ノズル部110およびディフューザ部130においても旋回状態が維持され、ディフューザ部130から流出される。よって、ディフューザ部130から流出される混合冷媒は、旋回流れによって遠心分離の作用を受けて、旋回流れの中心側に密度の小さい気相冷媒が集まり、旋回流れの外周側に密度の大きい液相冷媒が集まり、気液分離されることになる。
 よって、気液分離器13にエジェクタ100を一体的に形成することで、コンパクトな気液分離器一体型のエジェクタ100を実現することができる。また、エジェクタ100自体が、気液分離機能を備えるので、エジェクタ100によって気液分離された流体をすぐに気液分離器13内に流入させることができ、効果的な気液分離を行うことができる。
(第3実施形態)
 第3実施形態の冷凍サイクル10Bを図5に示す。本実施形態では、上記第2実施形態に対して、凝縮器12から流出した液相冷媒を蓄えるレシーバ(受液部)12bを設けている。なお、気液分離器13によって気液二相に分離された冷媒のうち、液相冷媒は、直接、蒸発器16に流出されるようになっている。
 レシーバ12bは、凝縮器12の冷媒流出側に配設されており、凝縮器12から流出された液相冷媒を溜めるようになっている。そして、レシーバ12bから液相冷媒がエジェクタ100(流入部141)に供給される。これにより、上記第2実施形態と同様の効果を得ることができる。
(第4実施形態)
 第4実施形態の冷凍サイクル10Cを図6、図7に示す。冷凍サイクル10Cは、第2実施形態のように気液分離器13が一体的に形成されたエジェクタ100に対して、さらに、貯液部14を一体的に設けたものである。
 これにより、気液分離器13および貯液部14を一体的に備えるコンパクトなエジェクタ100を実現することができる。また、貯液部14を気液分離器13と一体的にすることで、気液分離器13で気液分離された冷媒を効率的に貯液部14に溜めることができる。
(第5実施形態)
 本実施形態では、第4実施形態にて説明した気液分離器13および貯液部14を一体的に設けたエジェクタ100を、図8に示す冷凍サイクル10Dに適用し、具体的に図9の断面図に示すように構成した例を説明する。この冷凍サイクル10Dでは、圧縮機11、凝縮器12、エジェクタ100、および蒸発器16が、冷媒配管によって接続されて形成されている。
 さらに、冷凍サイクル10Dでは、凝縮器12として、圧縮機11から吐出された高圧気相冷媒を冷却ファンから送風された外気と熱交換させて凝縮させる凝縮部12a、凝縮部12aから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄えるレシーバ12b、およびレシーバ12bから流出した液相冷媒を冷却ファンから送風される外気と熱交換させて過冷却する過冷却部12cを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器を採用している。
 また、この冷凍サイクル10D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。もちろん、亜臨界冷凍サイクルを構成する冷媒であれば、HFO系冷媒(具体的には、R1234yf)等を採用してもよい。さらに、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
 次に、図9~図13を用いて、本実施形態のエジェクタ100の具体的構成について説明する。なお、図9における上下の各矢印は、冷凍サイクル10D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。また、図10は、エジェクタ100の各冷媒通路の機能を説明するための模式的な断面図であって、第1実施形態の図2に対応する図面であり、図2と同一部分には同一の符号を付している。
 まず、本実施形態のエジェクタ100は、図9に示すように、複数の構成部材を組み合わせることによって構成されたボデー部材200を備えている。具体的には、このボデー部材200は、角柱状あるいは円柱状の金属にて形成されてエジェクタ100の外殻を形成するハウジングボデー210を有し、このハウジングボデー210の内部に、ノズルボデー220、ミドルボデー230、ロワーボデー240等を固定して構成されたものである。
 ハウジングボデー210には、凝縮器12から流出した冷媒を内部へ流入させる冷媒流入口211、蒸発器16から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口212、ボデー部材200の内部に形成された気液分離空間206にて分離された液相冷媒を蒸発器16の冷媒入口側へ流出させる液相冷媒流出口213、および気液分離空間206にて分離された気相冷媒を圧縮機11の吸入側へ流出させる気相冷媒流出口214等が形成されている。
 ノズルボデー220は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属部材で形成されており、その軸方向が鉛直方向(図9の上下方向)と平行になるように、ハウジングボデー210の内部に圧入等の手段によって固定されている。ノズルボデー220の上方側とハウジングボデー210との間には、冷媒流入口211から流入した冷媒を旋回させる旋回空間140が形成されている。
 旋回空間140は、回転体形状に形成され、その中心軸が鉛直方向に延びている。なお、回転体形状とは、平面図形を同一平面上の1つの直線(中心軸)の周りに回転させた際に形成される立体形状である。より具体的には、本実施形態の旋回空間140は、略円柱状に形成されている。もちろん、円錐あるいは円錐台と円柱とを結合させた形状等に形成されていてもよい。
 さらに、冷媒流入口211と旋回空間140とを接続する流入部(冷媒流入通路)141は、旋回空間140の中心軸方向から見たときに旋回空間140の内壁面の接線方向に延びている。これにより、流入部141から旋回空間140へ流入した冷媒は、旋回空間140の内壁面に沿って流れ、旋回空間140内を旋回する。
 なお、流入部141は、旋回空間140の中心軸方向から見たときに、旋回空間140の接線方向と完全に一致するように形成されている必要はなく、少なくとも旋回空間140の接線方向の成分を含んでいれば、その他の方向の成分(例えば、旋回空間140の軸方向の成分)を含んで形成されていてもよい。
 ここで、旋回空間140内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間140内では中心軸側の冷媒圧力が外周側の冷媒圧力よりも低下する。そこで、本実施形態では、冷凍サイクル10Dの作動時に、旋回空間140内の中心軸側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する(キャビテーションを生じる)圧力まで低下させるようにしている。
 このような旋回空間140内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、第1実施形態にて説明したように、旋回空間140内で旋回する冷媒の旋回流速を調整することによって実現することができる。さらに、旋回流速の調整は、例えば、流入部141の通路断面積と旋回空間140の軸方向垂直断面積との流路断面積の比率を調整すること等によって行うことができる。なお、本実施形態の旋回流速とは、旋回空間140の最外周部近傍における冷媒の旋回方向の流速を意味している。
 また、ノズルボデー220の内部には、旋回空間140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202が形成されている。この減圧用空間202は、円柱状空間とこの円柱状空間の下方側から連続して冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる円錐台形状空間とを結合させた回転体形状に形成されており、減圧用空間202の中心軸は旋回空間140の中心軸と同軸上に配置されている。
 さらに、減圧用空間202の内部には、減圧用空間202内に冷媒通路面積が最も縮小したノズル喉部(最小通路面積部)113を形成するとともに、ノズル喉部113の通路面積を変化させる通路形成部材151が配置されている。この通路形成部材151は、冷媒流れ下流側に向かって径方向に徐々に広がる略円錐形状に形成されており、その中心軸が減圧用空間202の中心軸と同軸上に配置されている。換言すると、通路形成部材151は、減圧用空間202から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成されている。
 そして、ノズルボデー220の減圧用空間202を形成する部位の内周面と通路形成部材151の上方側の外周面との間に形成される冷媒通路として、図10に示すように、ノズル喉部(最小通路面積部)113よりも冷媒流れ上流側に形成されてノズル喉部113に至るまでの冷媒通路面積が徐々に縮小する先細部111、およびノズル喉部113から冷媒流れ下流側に形成されて冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部112が形成される。
 この末広部112では、ノズル部の軸線114(通路形成部材151の中心軸)の径方向から見たときに減圧用空間202と通路形成部材151の上方側が重合(オーバーラップ)しているので、軸線114の垂直断面形状は、図11の断面図に示すように円環状(円形状から同軸上に配置された小径の円形状を除いたドーナツ形状)となる。
 本実施形態では、この通路形状によってノズルボデー220の減圧用空間202を形成する部位の内周面と通路形成部材151の上方側の外周面との間に形成される冷媒通路をノズルとして機能するノズル通路110(上述の実施形態で説明したノズル部110に相当)とし、このノズル通路110にて減圧される冷媒の流速を音速となるように増速させている。さらに、ノズル通路110では、図10、図11に太実線矢印で示すように、冷媒が断面円環状の冷媒通路に沿って旋回しながら流れる。
 次に、ミドルボデー230は、図9に示すように、その中心部に表裏を貫通する回転体形状の貫通穴が設けられているとともに、この貫通穴の外周側に通路形成部材151を変位させる駆動部160を収容した金属製の円板状部材で形成されている。なお、貫通穴の中心軸は旋回空間140および減圧用空間202の中心軸と同軸上に配置されている。また、ミドルボデー230は、ハウジングボデー210の内部であって、かつ、ノズルボデー220の下方側に圧入等の手段によって固定されている。
 さらに、ミドルボデー230の上面とこれに対向するハウジングボデー210の内壁面との間には、冷媒吸引口212から流入した冷媒を滞留させる流入空間203が形成されている。なお、本実施形態では、ノズルボデー220の下方側の先細先端部がミドルボデー230の貫通穴の内部に位置付けられるため、流入空間203は、旋回空間140および減圧用空間202の中心軸方向(ノズル通路110の軸線114方向)からみたときに、断面円環状に形成される。
 また、ミドルボデー230の貫通穴のうち、ノズルボデー220の下方側が挿入される範囲、すなわち径方向から見たときにミドルボデー230とノズルボデー220が重合する範囲では、ノズルボデー220の先細先端部の外周形状に適合するように冷媒通路断面積が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、貫通穴の内周面とノズルボデー220の下方側の外周面との間には、流入空間203と減圧用空間202の冷媒流れ下流側とを連通させる吸引通路204が形成される。つまり、本実施形態では、流入空間203および吸引通路204によって、中心軸の外周側から内周側へ向かって吸引冷媒が流れる吸引部(吸引用通路)120が形成されることになる。さらに、この吸引部(吸引用通路)120の中心軸垂直断面形状も、図12の断面図に示すように円環状となっている。
 また、ミドルボデー230の貫通穴のうち、吸引通路204の冷媒流れ下流側には、図9に示すように、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205が形成されている。この昇圧用空間205は、上述したノズル通路110から噴射された噴射冷媒と吸引部120から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる空間である。
 昇圧用空間205の内部には、前述の通路形成部材151の下方側が配置されている。昇圧用空間205内の通路形成部材151の円錐状側面の広がり角度は、昇圧用空間205の円錐台形状空間の広がり角度よりも小さくなっているので、この冷媒通路の冷媒通路面積は冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大している。
 本実施形態では、このように冷媒通路面積を拡大させることによって、昇圧用空間205を形成するミドルボデー230の内周面と通路形成部材151の下方側の外周面との間に形成される冷媒通路をディフューザとして機能するディフューザ通路130(上述の実施形態で説明したディフューザ部130に相当)とし、噴射冷媒および吸引冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換させている。
 さらに、ディフューザ通路130の中心軸垂直断面形状は、図13の断面図に示すように円環状に形成されており、このディフューザ通路130では、図10、図13に太実線矢印で示すように、ノズルとして機能する冷媒通路から噴射された噴射冷媒の有する旋回方向の速度成分によって、冷媒が断面円環状の冷媒通路に沿って旋回しながら流れる。
 次に、ミドルボデー230の内部に配置されて、通路形成部材151を変位させる駆動部160について説明する。この駆動部160は、円形薄板状のダイヤフラム161等を有して構成されている。より具体的には、図9に示すように、ダイヤフラム161はミドルボデー230の外周側に形成された円柱状の空間を上下の2つの空間に仕切るように、溶接等の手段によって固定されている。
 ダイヤフラム161によって仕切られた2つの空間のうち上方側(流入空間203側)の空間は、蒸発器16流出冷媒の温度に応じて圧力変化する感温媒体が封入される封入空間162を構成している。この封入空間162には、冷凍サイクル10を循環する冷媒と同一組成の感温媒体が予め定めた密度となるように封入されている。従って、本実施形態における感温媒体は、R134aとなる。
 一方、ダイヤフラム161によって仕切られた2つの空間のうち下方側の空間は、図示しない連通路を介して、蒸発器16流出冷媒を導入させる導入空間163を構成している。従って、封入空間162に封入された感温媒体には、流入空間203と封入空間162とを仕切る蓋部材164およびダイヤフラム161を介して、蒸発器16流出冷媒の温度が伝達される。
 ここで、図9、図10から明らかなように、本実施形態のミドルボデー230の上方側には吸引部(吸引用通路)120が配置され、ミドルボデー230の下方側にはディフューザ通路130が配置されている。従って、駆動部160の少なくとも一部は、軸線の径方向から見たときに吸引部120およびディフューザ通路130によって上下方向から挟まれる位置に配置されている。
 より詳細には、駆動部160の封入空間162は、軸線方向から見たときに吸引部120およびディフューザ通路130と重合する位置であって、吸引部120およびディフューザ通路130によって囲まれる位置に配置されている。これにより、封入空間162に蒸発器16流出冷媒の温度が伝達され、封入空間162の内圧は、蒸発器16流出冷媒の温度に応じた圧力となる。
 さらに、ダイヤフラム161は、封入空間162の内圧と導入空間163へ流入した蒸発器16流出冷媒の圧力との差圧に応じて変形する。このため、ダイヤフラム161は弾性に富み、かつ熱伝導が良好で、強靱な材質にて形成することが好ましく、例えば、ステンレス(SUS304)等の金属薄板にて形成されることが望ましい。ダイヤフラム161は、封入空間162内の感温媒体の圧力に応じて変位する圧力応動部材の一例として用いられてもよい。
 また、ダイヤフラム161の中心部には、円柱状の作動棒165の上端側が溶接等の手段によって接合され、作動棒165の下端側には通路形成部材151の最下方側(底側)の外周側が固定されている。これにより、ダイヤフラム161と通路形成部材151が連結され、ダイヤフラム161の変位に伴って通路形成部材151が変位し、減圧用空間202のノズル喉部113における冷媒通路面積が調整される。
 具体的には、蒸発器16流出冷媒の温度(過熱度)が上昇すると、封入空間162に封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間162の内圧から導入空間163の圧力を差し引いた差圧が大きくなる。これにより、ダイヤフラム161は、ノズル喉部113における冷媒通路面積を拡大させる方向(鉛直方向下方側)に通路形成部材151を変位させる。
 一方、蒸発器16流出冷媒の温度(過熱度)が低下すると、封入空間162に封入された感温媒体の飽和圧力が低下して、封入空間162の内圧から導入空間163の圧力を差し引いた差圧が小さくなる。これにより、ダイヤフラム161は、ノズル喉部113における冷媒通路面積を縮小させる方向(鉛直方向上方側)に通路形成部材151を変位させる。
 このように蒸発器16流出冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム161が通路形成部材151を変位させることによって、蒸発器16出口側冷媒の過熱度が予め定めた所定値に近づくように、ノズル喉部113における冷媒通路面積を調整することができる。つまり、本実施形態では、通路形成部材151と駆動部160によって面積可変機構150が構成されている。
 なお、作動棒165とミドルボデー230との隙間は、図示しないO-リング等のシール部材によってシールされており、作動棒165が変位してもこの隙間から冷媒が漏れることはない。
 また、通路形成部材151の底面は、ロワーボデー240に固定されたコイルバネ241の荷重を受けている。コイルバネ241は、通路形成部材151に対して、ノズル喉部113における冷媒通路面積を縮小する側に付勢する荷重をかけており、この荷重を調整することで、通路形成部材151の開弁圧を変更して、狙いの過熱度を変更することもできる。
 さらに、本実施形態では、ミドルボデー230の外周側に複数(具体的には2つ)の円柱状の空間を設け、この空間の内部にそれぞれ円形薄板状のダイヤフラム161を固定して2つの駆動部160を構成しているが、駆動部160の数はこれに限定されない。なお、駆動部160を複数箇所に設ける場合は、それぞれ中心軸に対して等角度間隔で配置されていることが望ましい。
 また、軸方向からみたときに円環状に形成される空間内に、円環状の薄板で形成されたダイヤフラムを固定し、複数の作動棒でこのダイヤフラムと通路形成部材151とを連結する構成としてもよい。
 次に、ロワーボデー240は、円柱状の金属部材で形成されており、ハウジングボデー210の底面を閉塞するように、ハウジングボデー210内にネジ止め等の手段によって固定されている。ロワーボデー240の上方側とミドルボデー230との間には、前述したディフューザ通路130から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間206が形成されている。
 この気液分離空間206は、略円柱状の回転体形状の空間として形成されており、気液分離空間206の中心軸も、旋回空間140、減圧用空間202等の中心軸と同軸上に配置されている。
 また、前述の如く、ディフューザ通路130では、冷媒が断面円環状の冷媒通路に沿って旋回しながら流れるので、このディフューザ通路130から気液分離空間206へ流入する冷媒も、旋回方向の速度成分を有している。従って、気液分離空間206内では遠心力の作用によって冷媒の気液が分離されることになる。
 ロワーボデー240の中心部には、気液分離空間206に同軸上に配置されて、上方側へ向かって延びる円筒状のパイプ242が設けられている。そして、気液分離空間206にて分離された液相冷媒は、パイプ242の外周側に貯留される。また、パイプ242の内部には、気液分離空間206にて分離された気相冷媒をハウジングボデー210の気相冷媒流出口214へ導く気相冷媒流出通路243が形成されている。
 さらに、パイプ242の上端部には、前述したコイルバネ241が固定されている。なお、このコイルバネ241は、冷媒が減圧される際の圧力脈動に起因する通路形成部材151の振動を減衰させる振動緩衝部材としての機能も果たしている。また、パイプ242の根本部(最下方部)には、液相冷媒中の冷凍機油を気相冷媒流出通路243を介して圧縮機11内へ戻すオイル戻し穴244が形成されている。
 その他の冷凍サイクルの構成および作動は第4実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ100においても第1実施形態と同様に旋回空間140にて冷媒を旋回させることで、ノズル通路110におけるエネルギ変換効率(ノズル効率に相当)を向上させることができ、ひいては、エジェクタ効率を向上させることができる。
 このことをより詳細に説明すると、ノズル通路110の先細部111では、円環状の冷媒通路の外周側壁面から冷媒が剥離する際に生じる壁面沸騰と、円環状の冷媒通路の中心軸側の冷媒のキャビテーションによって生じた沸騰核による界面沸騰とによって過冷却冷媒の沸騰が促進されて、気相と液相が均質に混合した気液混合状態となる。
 そして、ノズル喉部113の近傍で気液混合状態の冷媒の流れに閉塞(チョーキング)が生じ、チョーキングによって音速に到達した気液混合状態の冷媒が末広部112にて加速されて噴射される。このように、壁面沸騰および界面沸騰の双方による沸騰促進によって、気液混合状態の冷媒を音速となるまで効率よく加速できることで、ノズル通路110におけるエネルギ変換効率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の100の通路形成部材151は、減圧用空間202から離れるに伴って断面積が拡大する略円錐形状に形成されているので、ディフューザ通路130の形状を減圧用空間202から離れるに伴って外周側へ広がる形状とすることができる。従って、通路形成部材151の軸方向(ノズル部110の軸線114方向)の寸法の拡大を抑制して、エジェクタ100全体としての体格の大型化を抑制できる。
 また、本実施形態のエジェクタ100では、減圧用空間202、吸引部120を形成する流入空間203および吸引通路204、昇圧用空間205、並びに、通路形成部材151を、いずれも回転体形状で形成して、互いの軸線を同軸上に配置している。そして、ノズル通路110、吸引部120、およびディフューザ通路130の軸方向垂直断面における断面形状を円環状(ドーナツ形状)としている。
 これにより、例えば、吸引部120を軸線の外周側から内周側へ冷媒が流れる形状とし、ディフューザ通路130を軸線の内周側から外周側へ冷媒が流れる形状とすることができる。つまり、ボデー部材200の内部スペースを有効に活用した通路配置が可能となり、より一層、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
 さらに、ディフューザ通路130の断面形状を円環状とすることで、ディフューザ通路130を流通する冷媒を、旋回空間140にて旋回する冷媒と同方向に旋回させることができる。
 これにより、冷媒を昇圧させるための流路を螺旋状に形成することができるので、図14に示すように、比較例の如くディフューザ部がノズル部の軸線方向に延びる形状に形成されている場合に対して、ディフューザ部130の中心軸方向の寸法が拡大してしまうことを抑制できる。その結果、より一層、エジェクタ100全体としての体格の大型化を抑制できる。
 また、本実施形態のエジェクタ100では、駆動部160を備えているので、冷凍サイクル10Dの負荷変動に応じて通路形成部材151を変位させて、ノズル通路110およびディフューザ通路130の冷媒通路面積を調整することができる。従って、冷凍サイクル10Dの負荷に応じた冷媒量を流すことが可能となり、冷凍サイクル10Dの負荷に見合った効果的なエジェクタ100の作動を引き出すことができる。
 さらに、駆動部160のうち、感温媒体が封入された封入空間162が、吸引部120およびディフューザ通路130に挟まれる位置に配置されているので、吸引部120とディフューザ通路130との間に形成されるスペースを有効に活用することができる。その結果、より一層エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
 しかも、封入空間162が吸引部120およびディフューザ通路130によって囲まれる位置に配置されているので、外気温の影響等を受けることなく吸引部120を流通する冷媒の蒸発器16流出冷媒の温度を感温媒体に良好に伝達して、封入空間162内の圧力を変化させることができる。つまり、封入空間162内の圧力を蒸発器16流出冷媒の温度に応じて精度良く変化させることができる。
 その結果、ノズル通路110およびディフューザ通路130の冷媒通路面積をより一層適切に変化させることができるとともに、封入空間162を小型化させて、面積可変機構150の小型化を図ることもできる。
 また、本実施形態のエジェクタ100のボデー部材200には、ディフューザ通路130から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間206が形成されているので、エジェクタ100とは別に気液分離手段を設ける場合に対して、気液分離空間206の容積を効果的に小さくすることができる。
 つまり、本実施形態の気液分離空間206では、断面円環状に形成されたディフューザ通路130から流出する冷媒が既に旋回しているので気液分離空間206内で冷媒の旋回流れを発生あるいは成長させるための空間を設ける必要がない。従って、エジェクタ100とは別に気液分離手段を設ける場合に対して、気液分離空間206の容積を効果的に小さくすることができる。
 その結果、第4実施形態と同様に、気液分離器13および貯液部14を一体的に備えるコンパクトなエジェクタ100を実現することができる。
(他の実施形態)
 以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。
 上記各実施形態では、旋回空間140に流入される高圧冷媒は、液相冷媒である場合を説明したが、これに限らず、気液二相冷媒の場合であっても良い。旋回空間140に流入される冷媒が気液二相状態であっても、旋回空間140においては、冷媒の旋回流によって旋回中心線の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにすることができ、ノズル効率向上について同様の効果が得られる。
 また、上記各実施形態では、面積可変機構150によるノズル部110の流路面積およびディフューザ部130の流路面積の双方を同時に変更する例を説明したが、同時変更に限らず、それぞれ独立して変更されるものとしても良い。
 また、ディフューザ部130の内部流路は、上流側から下流側に向けて、ディフューザ部130の軸線方向に対して交差する方向に拡がるようにしたが、これに限らず、主に、軸線方向に向けて拡がるものとしても良い。
 また、上記各実施形態では、面積可変機構150を構成する通路形成部材151として、軸方向断面形状が完全に二等辺三角形となるものではなく、図2、図4等に示すように、頂点を挟む二辺が内周側に凸となる形状のものを採用しているが、もちろん外周側に凸となる形状であってもよいし、円錐に近い形状、あるいは一部に円錐形状を含んで形成される形状であってもよい。
 また、上記第1実施形態の冷凍サイクル10において、第3実施形態のようにレシーバ12bを設けてもよい。
 また、上記各実施形態における冷凍サイクル10、10A、10B、10C、10Dは、上記のような車両用空調装置に代えて、車両用冷凍車、あるいは家庭用の給湯器用または室内空調用のヒートポンプサイクルに適用することができる。
 また、上記第1~第4実施形態においては、特に冷媒の種類を特定していないが、フロン系冷媒、HC系冷媒、二酸化炭素冷媒等を用いるものであって、通常サイクルに加えて超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルに適用されるものとすることができる。
 また、上記第5実施形態では、通路形成部材151を変位させる駆動部160として、温度変化に伴って圧力変化する感温媒体が封入された封入空間162および封入空間162内の感温媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム161を有して構成されたものを採用した例を説明したが、駆動部はこれに限定されない。
 例えば、感温媒体として温度によって体積変化するサーモワックスを採用してもよいし、駆動部として形状記憶合金性の弾性部材を有して構成されたものを採用してもよいし、さらに、駆動部として電動モータやソレノイド等の電気的機構によって通路形成部材151を変位させるものを採用してもよい。

Claims (13)

  1.  蒸気圧縮式の冷凍サイクル(10D)に適用されるエジェクタであって、
     冷媒を流入させる冷媒流入口(211)と、前記冷媒流入口(211)から流入した冷媒を旋回させる旋回空間(140)と、前記旋回空間(140)から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間(202)と、前記減圧用空間(202)の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路(120)と、前記減圧用空間(202)から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路(120)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用空間(205)とを有するボデー部材(200)と、
     前記減圧用空間(202)の内部および前記昇圧用空間(205)の内部に配置される部分を少なくとも有する通路形成部材(151)と、
     前記ボデー部材(200)のうち前記減圧用空間(202)を形成する部位の内周面と前記通路形成部材(151)の外周面との間の空間に形成され、前記旋回空間(140)から流出した冷媒を減圧させて噴射するノズル部として機能するノズル通路(110)と、
     前記ボデー部材(200)のうち前記昇圧用空間(205)を形成する部位の内周面と前記通路形成部材(151)の外周面との間の空間に形成され、前記噴射冷媒および前記吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザ部として機能するディフューザ通路(130)とを備え、
     前記通路形成部材(151)は、前記減圧用空間(202)から離れる方向に断面積が拡大する形状を有するエジェクタ。
  2.  前記通路形成部材(151)は、前記減圧用空間(202)から離れる方向に断面積が拡大する円錐形状を有しており、
     前記ノズル通路(110)、前記吸引用通路(120)および前記ディフューザ通路(130)は、前記通路形成部材(151)の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状になっている請求項1に記載のエジェクタ。
  3.  前記通路形成部材(151)は、前記減圧用空間(202)から離れる方向に断面積が拡大する円錐形状を有しており、
     前記ディフューザ通路(130)は、前記通路形成部材(151)の軸方向に垂直な断面において環状の断面形状を有しており、
     前記ディフューザ通路(130)を流通する冷媒は、前記旋回空間(140)にて旋回する冷媒と同方向に旋回している請求項1または2に記載のエジェクタ。
  4.  前記通路形成部材(151)を変位させる駆動部(160)を備え、
     前記通路形成部材(151)は、前記減圧用空間(202)から離れるに伴って断面積が拡大する円錐形状を有しており、
     前記吸引用通路(120)および前記ディフューザ通路(130)は、前記通路形成部材(151)の軸方向に垂直な断面において環状の断面形状を有しており、
     前記吸引用通路(120)は、前記通路形成部材(151)の軸の外周側から内周側へ向かって冷媒が流れる形状を有しており、
     前記ディフューザ通路(130)は、前記通路形成部材(151)の軸の内周側から外周側へ向かって冷媒が流れる形状を有しており、
     前記吸引用通路(120)および前記ディフューザ通路(130)は前記駆動部(160)の外周に沿って設けられており、
     前記駆動部(160)の少なくとも一部は、前記通路形成部材(151)の軸方向において前記吸引用通路(120)および前記ディフューザ通路(130)の間に配置されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタ。
  5.  前記駆動部(160)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封入空間(162)および前記封入空間(162)内の前記感温媒体の圧力に応じて変位する圧力応動部材(161)を有し、
     前記圧力応動部材(161)は、前記通路形成部材(151)に連結されており、
     前記感温媒体は、前記吸引用通路(120)を流通する冷媒の温度および前記ディフューザ通路(130)を流通する冷媒の温度が伝達されることによって圧力変化するものである請求項4に記載のエジェクタ。
  6.  前記減圧用空間(202)、前記吸引用通路(120)、前記昇圧用空間(205)、および前記通路形成部材(151)は、いずれも回転体形状で形成されており、互いの軸線が同軸上に配置されている請求項1ないし5のいずれか1つに記載のエジェクタ。
  7.  前記ボデー部材(200)は、前記ディフューザ通路(130)から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間(206)を有している請求項1ないし6のいずれか1つに記載のエジェクタ。
  8.  蒸気圧縮式の冷凍サイクル(10、10A~10C)に適用されて、
     前記冷凍サイクル(10、10A~10C)の高圧側から流入する高圧冷媒を減圧膨張させるノズル部(110)と、
     前記高圧冷媒よりも低圧である低圧冷媒を、前記ノズル部(110)から噴出される噴出冷媒の吸引力によって吸引する吸引部(120)と、
     前記ノズル部(110)の下流側に配設されて、断面積が下流側に向けて徐々に拡大する内部流路を有し、前記ノズル部(110)から噴出される前記噴出冷媒と前記吸引部(120)から吸引される前記低圧冷媒とが混合された混合冷媒を減速して圧力上昇させるディフューザ部(130)と、
     前記ノズル部(110)の上流側に配設されて、前記高圧冷媒を旋回させ、仮想される旋回中心線の外周側よりも内周側に気相冷媒が多く存在するようにして、気液混相状態の冷媒を前記ノズル部(110)に流入させる旋回空間(140)と、
     前記ノズル部(110)と前記ディフューザ部(130)との流路面積を変更可能とする面積可変機構(150)とを備えるエジェクタ。
  9.  前記高圧冷媒は、液相冷媒である請求項8に記載のエジェクタ。
  10.  前記面積可変機構(150)は、前記ノズル部(110)と前記ディフューザ部(130)との流路面積を同時に変更可能とする請求項8または9に記載のエジェクタ。
  11.  前記ディフューザ部(130)の前記内部流路の断面積の拡大率は、下流側に向けて順次大きくなるように設定されており、
     前記面積可変機構(150)は、前記ノズル部(110)および前記ディフューザ部(130)の内周面に沿う曲面を有する通路形成部材(151)を備えており、
     前記通路形成部材(151)の外周面に沿って設けられる前記ディフューザ部(130)の前記内部流路は、前記ディフューザ部(130)の軸線方向に対して交差する方向に拡がるように設けられている請求項8ないし10のいずれか1つに記載のエジェクタ。
  12.  前記ディフューザ部(130)から流出される前記混合冷媒の気液を分離する気液分離器(13)を備える請求項8ないし11のいずれか1つに記載のエジェクタ。
  13.  前記気液分離器(13)によって気液分離された冷媒を溜める貯液部(14)を備え、
     前記貯液部(14)は、前記気液分離器(13)と一体的に形成された請求項12に記載のエジェクタ。
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