WO2015015783A1 - エジェクタ - Google Patents

Abstract

　エジェクタにおいて、内部に空間を形成するボデー（３０）の内部に略円錐状の通路形成部材（３５）を配置することによって、ボデー（３０）の内周面と通路形成部材（３５）との間にノズルとして機能するノズル通路（１３ａ）、ノズル通路（１３ａ）から噴射された噴射冷媒と吸引用通路（１３ｂ）から吸引された吸引冷媒とを混合させる混合通路（１３ｄ）、混合通路（１３ｄ）から流出した冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザ通路（１３ｃ）を形成する。さらに、通路形成部材（３５）として、その軸方向に平行な断面において、ノズル通路（１３ａ）の出口側を形成する部位の広がり角度が、ノズル通路（１３ａ）の入口側を形成する部位の広がり角度よりも小さくなっているものを採用する。これにより、通路形成部材の外周側に冷媒通路が形成されるエジェクタにおいて、エジェクタ効率の低下を抑制する。

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、２０１３年８月１日に出願された日本特許出願２０１３－１６０１００を基にしている。

　本開示は、流体を減圧させるとともに、高速度で噴射される噴射流体の吸引作用によって流体を吸引するエジェクタに関する。

　従来、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用される減圧装置として、エジェクタが知られている。この種のエジェクタでは、冷媒を減圧させるノズル部を有し、このノズル部から噴射される噴射冷媒の吸引作用によって蒸発器から流出した気相冷媒を吸引し、昇圧部（ディフューザ部）にて噴射冷媒と吸引冷媒とを混合して昇圧させることができる。

　従って、減圧装置としてエジェクタを備える冷凍サイクル装置（以下、エジェクタ式冷凍サイクルと記載する。）では、エジェクタの昇圧部における冷媒昇圧作用を利用して圧縮機の消費動力を低減させることができ、減圧装置として膨張弁等を備える通常の冷凍サイクル装置よりもサイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

　さらに、特許文献１には、エジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタとして、冷媒を二段階に減圧させるノズル部を有するものが開示されている。より詳細には、この特許文献１のエジェクタでは、第１ノズルにて高圧液相状態の冷媒を気液二相状態となるまで減圧し、気液二相状態となった冷媒を第２ノズルへ流入させている。

　これにより、特許文献１のエジェクタでは、第２ノズルにおける冷媒の沸騰を促進してノズル部全体としてのノズル効率の向上を図り、エジェクタ式冷凍サイクル全体として、より一層のＣＯＰの向上を図ろうとしている。

　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。

　ところが、特許文献１のエジェクタでは、例えば、エジェクタ式冷凍サイクルの熱負荷が低くなり、サイクルの高圧側冷媒の圧力と低圧側冷媒の圧力との圧力差（高低圧差）が縮小してしまうと、第１ノズルにて高低圧差分の減圧がなされてしまい、第２ノズルでは殆ど冷媒が減圧されなくなってしまうことがある。

　このような場合、第２ノズルへ気液二相冷媒を流入させることによるノズル効率向上効果を得られなくなってしまい、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ことがある。

　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し、エジェクタ効率を向上させることによって、エジェクタ式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ることが考えられる。

　しかしながら、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、エジェクタ式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ことがある。

特許第３３３１６０４号公報 特開２００３－１４３１８号公報

　本開示は、上記点に鑑み、通路形成部材の外周側に冷媒通路が形成されるエジェクタにおいて、体格の大型化を招くことなくエジェクタ効率の低下を抑制することを目的とする。

　本開示の一態様によると、エジェクタは、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に用いられる。エジェクタは、冷媒が導入される冷媒流入口、冷媒流入口から流入した冷媒が旋回する旋回空間、旋回空間から流出した冷媒が減圧される減圧用空間、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒が吸引される吸引用通路、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が流入する昇圧用空間を有するボデーを備える。エジェクタは、減圧用空間の内部および昇圧用空間の内部に少なくとも配置されており、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する通路形成部材をさらに備える。減圧用空間は、ボデーの内周面と通路形成部材の外周面との間に、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として機能するノズル通路を有する。昇圧用空間は、ボデーの内周面と通路形成部材の外周面との間に、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザとして機能するディフューザ通路を有する。通路形成部材の軸方向に平行な断面において、通路形成部材のうちノズル通路を区画する外周面は、冷媒流れ下流側に向かって、通路形成部材の中心軸からの距離の増加率が徐々に小さくなる曲面を有する。通路形成部材は、通路形成部材の軸方向に平行な断面において、通路形成部材が軸方向に変位した際にノズル通路内でボデーに当接する当接部位を有する。軸方向に平行な断面において、当接部位における接線と中心軸との間の鋭角である角度をθ２と定義する。通路形成部材は、軸方向に平行な断面において、ノズル通路の出口を区画するノズル出口部位を有する。軸方向に平行な断面において、ノズル出口部位における接線と中心軸との間の鋭角である角度をθ３と定義する。角度θ２と角度θ３は、θ２≧θ３の条件を満たしている。

　これによれば、通路形成部材の軸方向に平行な断面において、角度θ２が、角度θ３以上となっているので、通路形成部材のうちノズル通路の出口側を形成する部位の拡がり角度を、通路形成部材のうちノズル通路の入口側を形成する部位の拡がり角度よりも小さくすることができる。

　つまり、通路形成部材のうちノズル通路の入口側を形成する部位の拡がり角度によらず、ノズル通路の出口側を形成する部位の拡がり角度を比較的小さな値に設定することができ、ノズル通路から噴射される噴射冷媒の主流の流れ方向を、通路形成部材の軸方向に近づけることができる。

　さらに、吸引用通路から流出して噴射冷媒と合流する吸引冷媒の主流の流れ方向を軸方向に近づけることによって、噴射冷媒の主流の流れ方向と吸引冷媒の主流の流れ方向との交わり角度を小さくすることができる。従って、噴射冷媒と吸引冷媒が合流する際のエネルギ損失（混合損失）を抑制でき、エジェクタ効率の低下を抑制できる。

　この際、吸引用通路から流出して噴射冷媒と合流する吸引冷媒の主流の流れ方向を軸方向に近づけるための案内部材等を設けたとしても、案内部材を径方向に広がる形状に形成する必要がない。従って、エジェクタ全体として通路形成部材の径方向の体格の大型化を抑制できる。

　さらに、通路形成部材の軸方向に平行な断面において、通路形成部材のノズル通路の出口側を形成する部位の拡がり角度を比較的小さな値に設定しても、ノズル通路の入口側を形成する部位の拡がり角度については、適切な値に設定することができる。

　従って、通路形成部材を変位させてノズル通路の冷媒通路断面積を変化させる構成とした際に、通路形成部材の変位量（ストローク量）に対するノズル通路の入口側の冷媒通路断面積の変化度合が小さくなってしまうことを抑制できる。

　これにより、ノズル通路の入口側の冷媒通路断面積を適切に調整するために通路形成部材の最大変位量を増加させる必要がなく、エジェクタ全体として通路形成部材の軸方向の体格の大型化を抑制できる。

　つまり、通路形成部材の外周側に冷媒通路が形成されるエジェクタにおいて、体格の大型化を招くことなく噴射冷媒の主流の流れ方向と吸引冷媒の主流の流れ方向とを近づけることができるので、噴射冷媒と吸引冷媒が合流する際のエネルギ損失を抑制して、エジェクタ効率の低下を抑制できる。

　なお、上記の如く、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。

　さらに、「円錐状に形成された」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ない。つまり、軸方向に平行な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、頂点を挟む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、これらを組み合わせた形状を含む意味である。

本開示の一実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの概略図である。 一実施形態のエジェクタを示すエジェクタの軸方向に平行な断面図である。 一実施形態のエジェクタを示し、各冷媒通路の機能を説明するための概略断面図である。 図２のＩＶ部の概略断面図である。 一実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルにおける冷媒の状態を示すモリエル線図である。

　本発明者らは、先に、特願２０１２－１８４９５０号（以下、先願例という。）にて、エジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタを提案している。エジェクタは、放熱器から流出した冷媒が旋回する旋回空間、この旋回空間から流出した冷媒が減圧される減圧用空間、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して蒸発器から流出した冷媒が吸引される吸引用通路、および減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引用通路から吸引された吸引冷媒とが混合して昇圧される昇圧用空間を有するボデーを備える。エジェクタは、減圧用空間の内部および昇圧用空間の内部に少なくとも配置されて、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する通路形成部材をさらに備える。減圧用空間は、ボデーの内周面と通路形成部材の外周面との間に、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として機能するノズル通路を有する。昇圧用空間は、ボデーの内周面と通路形成部材の外周面との間に、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させるディフューザとして機能するディフューザ通路を有する。さらに、エジェクタは、通路形成部材を変位させることによって、ノズル通路の冷媒通路断面積を変化させる駆動装置を備える。

　この先願例のエジェクタでは、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）圧力まで低下させることができる。これにより、旋回中心軸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、旋回空間内の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することができる。

　そして、二相分離状態の冷媒は、ノズル通路へ流入して壁面沸騰および界面沸騰によって沸騰が促進されるので、ノズル通路の最小流路面積部近傍では、気相と液相が均質に混合した気液混合状態となる。さらに、ノズル通路の最小流路面積部近傍にて気液混合状態となった冷媒に閉塞（チョーキング）が生じ、気液混合状態の冷媒の流速が二相音速となるまで加速する。

　このように二相音速まで加速した冷媒は、ノズル通路の最小流路面積部から下流側にて、均質に混合された理想的な二相噴霧流れとなって、その流速をさらに増大させることができる。その結果、ノズル通路にて冷媒の圧力エネルギを運動エネルギへ変換する際のエネルギ変換効率（ノズル効率に相当）を向上させることができる。

　さらに、先願例のエジェクタでは、通路形成部材として円錐状に形成されたものを採用し、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している。これにより、ディフューザ通路の軸方向寸法が拡大してしまうことを抑制して、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制することができる。

　さらに、先願例のエジェクタでは、駆動装置を備えているので、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動に応じて、ノズル通路の冷媒通路断面積を適切に調整することができる。従って、先願例のエジェクタによれば、体格の大型化を招くことなく、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動が生じても、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）の低下を抑制することができる。

　ところが、本発明者らがエジェクタの更なるエネルギ変換効率の向上のために、先願例のエジェクタについて検討を進めたところ、先願例のエジェクタでは、ノズル通路におけるエネルギ変換効率の低下については抑制できるものの、エジェクタ全体としてのエネルギ変換効率（エジェクタ効率）が所望の値よりも低くなってしまうことがあった。

　そこで、本発明者らがその原因について調査したところ、先願例のエジェクタでは、円錐状に形成された通路形成部材の外周側に冷媒通路が形成されるため、通路形成部材の軸方向に平行な断面において、ノズル通路から噴射された噴射冷媒の主流の流れ方向と噴射冷媒に合流する吸引冷媒の主流の流れ方向が比較的大きな角度（具体的には、６０°以上）で交わっていることが原因であると判った。

　その理由は、噴射冷媒の主流の流れ方向と吸引冷媒の主流の流れ方向が比較的大きな角度で交わっていると、噴射冷媒と吸引冷媒が合流する際のエネルギ損失（混合損失）が大きくなってしまい、ディフューザ通路にて圧力エネルギへ変換される混合冷媒の運動エネルギが減少してしまうからである。

　このような混合損失を低減させるためには、噴射冷媒の主流の流れ方向と吸引冷媒の主流の流れ方向との交わり角度を小さくすることが有効である。具体的には、通路形成部材の軸方向に平行な断面において、噴射冷媒は通路形成部材の外周側面に沿って流れるので、噴射冷媒に合流する吸引冷媒についても、通路形成部材の外周側面に沿って流れるように案内する案内部材（ガイド部材）等を追加してもよい。

　しかしながら、このような案内部材は、通路形成部材の外周側面に沿って外周側に広がる形状に形成されるとともに、ノズル通路の出口側と吸引用通路の出口側との間に配置されるので、エジェクタ全体として通路形成部材の径方向の体格の大型化を招く原因となり得る。さらに、先願例のエジェクタのように、複数の構成部材を組み合わせてボデーを構成する場合には、案内部材を追加することでボデーの組み付け性を悪化させてしまう場合がある。

　また、エジェクタの径方向の体格の大型化を招くことなく、上述の混合損失を低減させるためには、通路形成部材の軸方向に平行な断面における通路形成部材の拡がり角度を縮小させて、噴射冷媒の主流の流れ方向および吸引冷媒の主流の流れ方向の双方を通路形成部材の軸方向に近づけてもよい。

　しかしながら、先願例のエジェクタでは、ノズル通路へ旋回空間の旋回中心側の二相分離状態の冷媒を流入させることによって、ノズル通路におけるエネルギ変換効率を向上させているので、通路形成部材の頂部（先端部）の外周側にノズル通路を形成しなければならない。

　このため、通路形成部材の拡がり角度を縮小させてしまうと、駆動装置が通路形成部材を変位させた際の通路形成部材の変位量（ストローク量）に対するノズル通路の冷媒通路断面積の変化度合が小さくなってしまい、ノズル通路の冷媒通路断面積を適切に調整するために必要な通路形成部材の最大変位量が増加してしまう。その結果、エジェクタ全体として通路形成部材の軸方向の体格の大型化を招くおそれがある。

　図１～図５を用いて、本開示の一実施形態を説明する。本実施形態のエジェクタ１３は、図１に示すように、冷媒減圧装置としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置、すなわち、エジェクタ式冷凍サイクル１０に適用されている。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル１０は、車両用空調装置に適用され、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。

　また、このエジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、冷媒として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。

　エジェクタ式冷凍サイクル１０において、圧縮機１１は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。具体的には、本実施形態の圧縮機１１は、１つのハウジング内に固定容量型の圧縮機構１１ａ、および圧縮機構１１ａを駆動する電動モータ１１ｂを収容して構成された電動圧縮機である。

　この圧縮機構１１ａとしては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。また、電動モータ１１ｂは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。

　また、圧縮機１１は、プーリ、ベルト等を介して車両走行用エンジンから伝達された回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機であってもよい。この種のエンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機を採用することができる。

　圧縮機１１の吐出口には、放熱器１２の凝縮部１２ａの冷媒入口側が接続されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と冷却ファン１２ｄにより送風される車室外空気（外気）を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。

　より具体的には、この放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン１２ｄから送風された外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部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部１２ｂ、およびレシーバ部１２ｂから流出した液相冷媒と冷却ファン１２ｄから送風される外気とを熱交換させ、液相冷媒を過冷却する過冷却部１２ｃを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器である。

　また、冷却ファン１２ｄは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。放熱器１２の過冷却部１２ｃの冷媒出口側には、エジェクタ１３の冷媒流入口３１ａが接続されている。

　エジェクタ１３は、放熱器１２から流出した過冷却状態の高圧液相冷媒を減圧させて下流側へ流出させる冷媒減圧装置としての機能を果たすとともに、高速度で噴射される冷媒流の吸引作用によって後述する蒸発器１４から流出した冷媒を吸引（輸送）して循環させる冷媒循環装置（冷媒輸送装置）としての機能を果たす。さらに、本実施形態のエジェクタ１３は、減圧させた冷媒の気液を分離する気液分離装置としての機能も果たす。

　エジェクタ１３の具体的構成については、図２～図４を用いて説明する。なお、図２における上下の各矢印は、エジェクタ式冷凍サイクル１０を車両用空調装置に搭載した状態における上下の各方向を示している。また、図３、図４は、エジェクタ１３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、図２と同一の機能を果たす部分には同一の符号を付している。

　まず、本実施形態のエジェクタ１３は、図２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３０を備えている。具体的には、このボデー３０は、角柱状あるいは円柱状の金属もしくは樹脂等にて形成されてエジェクタ１３の外殻を形成するハウジングボデー３１を有し、このハウジングボデー３１の内部に、ノズルボデー３２、ミドルボデー３３、ロワーボデー３４等を固定して構成されたものである。

　ハウジングボデー３１には、放熱器１２から流出した冷媒を内部へ流入させる冷媒流入口３１ａ、蒸発器１４から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口３１ｂ、ボデー３０の内部に形成された気液分離空間３０ｆにて分離された液相冷媒を蒸発器１４の冷媒入口側へ流出させる液相冷媒流出口３１ｃ、および気液分離空間３０ｆにて分離された気相冷媒を圧縮機１１の吸入側へ流出させる気相冷媒流出口３１ｄ等が形成されている。

　ノズルボデー３２は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属部材等で形成されており、軸方向が鉛直方向（図２の上下方向）と平行になるように、ハウジングボデー３１の内部に圧入等の方法によって固定されている。ノズルボデー３２の上方側とハウジングボデー３１との間には、冷媒流入口３１ａから流入した冷媒を旋回させる旋回空間３０ａが形成されている。

　旋回空間３０ａは、回転体形状に形成され、図２の一点鎖線で示す中心軸Ｋ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３０ａ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３１ａと旋回空間３０ａとを接続する冷媒流入通路３１ｅは、旋回空間３０ａの中心軸Ｋ方向から見たときに、ボデー３０のうち旋回空間３０ａを形成する部位の内周壁面の接線方向に延びている。これにより、冷媒流入通路３１ｅから旋回空間３０ａへ流入した冷媒は、ボデー３０のうち旋回空間３０ａを形成する部位の内周壁面に沿って流れ、旋回空間３０ａ内を旋回する。

　なお、冷媒流入通路３１ｅは、旋回空間３０ａの中心軸Ｋ方向から見たときに、旋回空間３０ａ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３０ａ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３０ａ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３０ａ内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間３０ａ内では中心軸Ｋ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、エジェクタ式冷凍サイクル１０の通常運転時に、旋回空間３０ａ内の中心軸Ｋ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３０ａ内の中心軸Ｋ側の冷媒圧力の調整は、旋回空間３０ａ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、冷媒流入通路３１ｅの通路断面積と旋回空間３０ａの軸方向垂直断面積との面積比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３０ａ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３２の内部には、旋回空間３０ａから流出した冷媒を減圧させて下流側へ流出させる減圧用空間３０ｂが形成されている。この減圧用空間３０ｂ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３０ｂは旋回空間３０ａと中心軸Ｋに関して同軸上に配置されている。

　さらに、減圧用空間３０ｂの内部には、減圧用空間３０ｂ内に冷媒通路断面積が最も縮小した最小通路面積部３０ｍを形成するとともに、最小通路面積部３０ｍの通路断面積を変化させる通路形成部材３５が配置されている。この通路形成部材３５は、冷媒流れ下流側に向かって徐々に広がる略円錐形状に形成されており、減圧用空間３０ｂと中心軸Ｋに関して同軸上に配置されている。換言すると、通路形成部材３５は、減圧用空間３０ｂ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３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位の内周面と通路形成部材３５の上方側の外周面との間に形成される冷媒通路としては、図３に示すように、最小通路面積部３０ｍよりも冷媒流れ上流側に形成されて最小通路面積部３０ｍに至るまでの冷媒通路断面積が徐々に縮小する先細部１３１、および最小通路面積部３０ｍから冷媒流れ下流側に形成されて冷媒通路断面積が徐々に拡大する末広部１３２が形成される。

　先細部１３１の下流側および末広部１３２では、径方向から見たときに減圧用空間３０ｂと通路形成部材３５が重合（オーバーラップ）しているので、冷媒通路の軸方向垂直断面の形状が円環状（大径の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。

　さらに、本実施形態では、末広部１３２における冷媒通路断面積が、冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大するように、ノズルボデー３２の減圧用空間３０ｂを形成する部位の内周面および通路形成部材３５の外周面が形成されている。

　本実施形態では、減圧用空間３０ｂは、ノズルボデー３２の内周面と通路形成部材３５の頂部側の外周面との間に、ノズルとして機能するノズル通路１３ａを有している。さらに、このノズル通路１３ａでは、冷媒を減圧させて、気液二相状態の冷媒の流速を二相音速より高い値となるように増速させて噴射している。

　なお、本実施形態における減圧用空間３０ｂの内周面と通路形成部材３５の頂部側の外周面との間に形成される冷媒通路とは、図３に示すように、通路形成部材３５の外周面から法線方向に延びる線分がノズルボデー３２のうち減圧用空間３０ｂを形成する部位と交わる範囲を含んで形成される冷媒通路である。

　また、ノズル通路１３ａへ流入する冷媒は旋回空間３０ａにて旋回しているので、ノズル通路１３ａを流通する冷媒およびノズル通路１３ａから噴射される噴射冷媒も、旋回空間３０ａにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。

　次に、ミドルボデー３３は、図２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３５を軸方向に変位させる駆動装置３７を収容した金属製円板状部材で形成されている。なお、ミドルボデー３３の貫通穴は旋回空間３０ａおよび減圧用空間３０ｂと中心軸Ｋに関して同軸上に配置されている。また、ミドルボデー３３は、ハウジングボデー３１の内部であって、かつ、ノズルボデー３２の下方側に圧入等の方法によって固定されている。

　さらに、ミドルボデー３３の上面とこれに対向するハウジングボデー３１の内壁面との間には、冷媒吸引口３１ｂから流入した冷媒を滞留させる流入空間３０ｃが形成されている。本実施形態では、ノズルボデー３２の下方側の先細先端部３２ａがミドルボデー３３の貫通穴の内部に位置付けられるため、流入空間３０ｃは、旋回空間３０ａおよび減圧用空間３０ｂの中心軸Ｋ方向からみたときに、断面円環状に形成される。

　また、冷媒吸引口３１ｂと流入空間３０ｃとを接続する吸引冷媒流入通路は、流入空間３０ｃの中心軸Ｋ方向から見たときに、流入空間３０ｃの内周壁面の接線方向に延びている。これにより、本実施形態では、冷媒吸引口３１ｂから吸引冷媒流入通路を介して流入空間３０ｃ内へ流入した冷媒を、旋回空間３０ａ内の冷媒と同方向に旋回させるようにしている。

　さらに、ミドルボデー３３の貫通穴のうち、ノズルボデー３２の下方側が挿入される範囲、すなわち軸線に垂直な径方向から見たときにミドルボデー３３とノズルボデー３２が重合する範囲では、ノズルボデー３２の先細先端部３２ａ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３２の下方側の先細先端部３２ａの外周面との間には、流入空間３０ｃと減圧用空間３０ｂの冷媒流れ下流側とを連通させる吸引通路３０ｄが形成される。つまり、本実施形態では、冷媒吸引口３１ｂと流入空間３０ｃとを接続する吸引冷媒流入通路、流入空間３０ｃおよび吸引通路３０ｄによって、外部から冷媒を吸引する吸引用通路１３ｂが形成されている。

　この吸引通路３０ｄの中心軸Ｋ垂直断面も円環状に形成されており、吸引通路３０ｄを流れる冷媒も、旋回空間３０ａにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。さらに、吸引用通路１３ｂの冷媒出口（具体的には、吸引通路３０ｄの冷媒出口）は、ノズル通路１３ａの冷媒出口（冷媒噴射口）の外周側に、円環状に開口している。

　また、ミドルボデー３３の貫通穴のうち、吸引通路３０ｄの冷媒流れ下流側には、略円柱状あるいは略円錐台状に形成された混合用空間３０ｈが形成されている。この混合用空間３０ｈは、上述した減圧用空間３０ｂ（具体的には、ノズル通路１３ａ）から噴射される噴射冷媒と吸引用通路１３ｂ（具体的には、吸引通路３０ｄ）から吸引された吸引冷媒とを合流させる空間である。

　混合用空間３０ｈの内部には、前述した通路形成部材３５の上下方向中間部が配置されており、図３、図４に示すように、ミドルボデー３３の貫通穴のうち混合用空間３０ｈを形成する部位の内周面と通路形成部材３５の外周面との間に形成される冷媒通路は、噴射冷媒と吸引冷媒との混合を促進させる混合通路１３ｄを構成している。

　なお、本実施形態における混合用空間３０ｈの内周面と通路形成部材３５の外周面との間に形成される冷媒通路とは、図３に示すように、通路形成部材３５の外周面から法線方向に延びる線分がミドルボデー３３のうち混合用空間３０ｈを形成する部位と交わる範囲を含んで形成される冷媒通路である。

　ここで、図４を用いて、ノズル通路１３ａ、吸引用通路１３ｂ、および混合通路１３ｄの形状について説明する。図４に示すように、通路形成部材３５の軸方向に平行な断面において、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａを区画する外周面は、冷媒流れ下流側に向かって、中心軸Ｋからの距離Ｌの増加率が徐々に小さくなる曲面を有する。

　さらに、図４に示すように、通路形成部材３５の軸方向に平行な断面において、通路形成部材３５は、通路形成部材３５を軸方向上方側すなわち旋回空間３０ａに向けて変位させた際にノズル通路１３ａ内においてノズルボデー３２に当接する当接部位Ｃ２を有する。通路形成部材３５の軸方向に平行な断面において、当接部位Ｃ２における接線Ｌｄ２と中心軸Ｋが通路形成部材３５を鋭角的に挟む側に形成する角度をθ２と定義する。すなわち、当接部位Ｃ２における接線Ｌｄ２と中心軸Ｋとの間の鋭角である角度をθ２と定義する。さらに、通路形成部材３５の軸方向に平行な断面において、通路形成部材３５は、ノズル通路１３ａの出口を区画するノズル出口部位Ｃ３を有する。ノズル出口部位Ｃ３は、通路形成部材３５の外周面における通路形成部材３５の変位可能範囲に相当する領域に設けられている。ノズル出口部位Ｃ３における接線Ｌｄ３と中心軸Ｋが通路形成部材３５を鋭角的に挟む側に形成する角度をθ３と定義する。すなわち、ノズル出口部位Ｃ３における接線Ｌｄ３と中心軸Ｋとの間の鋭角である角度をθ３と定義する。角度θ２、θ３が以下数式Ｆ１を満たすように設定されている。

　θ２≧θ３…（Ｆ１）
　なお、通路形成部材３５の軸方向に平行な断面において、θ２を２倍した角度は、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａの入口側の拡がり角度に相当し、θ３を２倍した角度は、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａの出口側の拡がり角度に相当する。

　従って、上記数式Ｆ１を満たすことで、通路形成部材３５のノズル通路１３ａの出口側を形成する部位の拡がり角度が、ノズル通路１３ａの入口側を形成する部位の拡がり角度よりも小さくなる。そこで、本実施形態では、θ３の値を比較的小さな値（本実施形態では、１５°以下）に設定して、ノズル通路１３ａから混合通路１３ｄへ流入する噴射冷媒の主流の流れ方向が鉛直方向に近づくように、ノズル通路１３ａを形成している。

　また、図４に示すように、吸引用通路１３ｂは、通路形成部材３５の径方向において、ノズル通路１３ａの出口の外側に出口を有している。ミドルボデー３３は、通路形成部材３５の軸方向に平行な断面において、吸引用通路１３ｂ（具体的には、吸引通路３０ｄ）の出口の径方向外側を区画する吸引出口部位Ｃ１を有する。吸引出口部位Ｃ１における接線Ｌｓとし、接線Ｌｄ３と接線Ｌｓは、ノズルボデー３２の先細先端部（吸引用通路１３ｂの出口の径方向内側を区画する部位）３２ａを挟む。接線Ｌｄ３と接線Ｌｓとの間の鋭角である角度をθ１と定義したときに、θ１が以下数式Ｆ２を満たすように設定されている。

　θ１≦θ２／２…（Ｆ２）
　なお、図４から明らかなように、θ１が小さくなるに伴って、接線Ｌｄ３と吸引用通路１３ｂの出口の外周側における接線Ｌｓが平行に近づくことになる。そこで、本実施形態では、θ１の値を比較的小さな値（本実施形態では、３０°以下）に設定して、吸引用通路１３ｂから混合通路１３ｄへ流入する吸引冷媒の主流の流れ方向が鉛直方向に近づくように、吸引用通路１３ｂを形成している。

　また、混合通路１３ｄは、冷媒流れ下流側に向かって、通路断面積が徐々に縮小する形状に形成されている。ここで、混合通路１３ｄの通路断面積とは、通路形成部材３５の外周面から法線方向に延びてミドルボデー３３の混合用空間３０ｈの内周面へ至る線分を、軸周りに回転させた際に形成される円錐台形状の外周側面の面積として定義することができる。

　さらに、「冷媒流れ下流側に向かって」とは、「通路形成部材３５の軸方向に平行な断面において、通路形成部材３５の外周面に沿って上方側から下流側へ向かって」という意味に定義することができる。

　また、混合通路１３ｄの軸方向垂直断面形状も円環状に形成されており、混合通路１３ｄを流れる冷媒も、ノズル通路１３ａから噴射された噴射冷媒の有する旋回方向の速度成分および吸引用通路１３ｂから吸引された吸引冷媒の有する旋回方向の速度成分によって、旋回空間３０ａにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。

　また、図２に示すように、ミドルボデー３３の貫通穴のうち、混合用通路空間の冷媒流れ下流側には、冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる略円錐台形状に形成された昇圧用空間３０ｅが形成されている。この昇圧用空間３０ｅは、混合用空間３０ｈ（具体的には、混合通路１３ｄ）から流出した冷媒を流入させる空間である。

　昇圧用空間３０ｅの内部には、前述した通路形成部材３５の下方部が配置されている。さらに、昇圧用空間３０ｅ内の通路形成部材３５の円錐状側面の広がり角度は、昇圧用空間３０ｅ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断面積は冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大する。

　本実施形態では、このように冷媒通路断面積を拡大させることによって、図３に示すように、昇圧用空間３０ｅを形成するミドルボデー３３の内周面と通路形成部材３５の下方側の外周面との間に、ディフューザとして機能するディフューザ通路１３ｃを設けている。そして、このディフューザ通路１３ｃにて、混合通路１３ｄにて混合された混合冷媒の運動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１３ｃの軸方向垂直断面形状も円環状に形成されており、ディフューザ通路１３ｃを流れる冷媒も、ノズル通路１３ａから噴射された噴射冷媒の有する旋回方向の速度成分および吸引用通路１３ｂから吸引された吸引冷媒の有する旋回方向の速度成分によって、旋回空間３０ａにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。

　次に、ミドルボデー３３の内部に配置されて、通路形成部材３５を変位させる駆動装置３７について説明する。この駆動装置３７は、圧力応動部材である円形薄板状のダイヤフラム３７ａを有して構成されている。より具体的には、図２に示すように、ダイヤフラム３７ａはミドルボデー３３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、溶接等の方法によって固定されている。

　ダイヤフラム３７ａによって仕切られた２つの空間のうち上方側（流入空間３０ｃ側）の空間は、蒸発器１４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３７ｂを構成している。この封入空間３７ｂには、エジェクタ式冷凍サイクル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３７ａ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１４流出冷媒を導入させる導入空間３７ｃを構成している。従って、封入空間３７ｂに封入された感温媒体には、流入空間３０ｃと封入空間３７ｂとを仕切る蓋部材３７ｄおよびダイヤフラム３７ａ等を介して、蒸発器１４流出冷媒の温度が伝達される。

　ここで、図２、図３から明らかなように、本実施形態のミドルボデー３３の上方側には吸引用通路１３ｂが配置され、ミドルボデー３３の下方側にはディフューザ通路１３ｃが配置されている。従って、駆動装置３７の少なくとも一部は、軸線の径方向から見たときに吸引用通路１３ｂおよびディフューザ通路１３ｃによって上下方向から挟まれる位置に配置されることになる。

　より詳細には、駆動装置３７の封入空間３７ｂは、旋回空間３０ａや通路形成部材３５等の中心軸Ｋ方向から見たときに、吸引用通路１３ｂおよびディフューザ通路１３ｃと重合する位置であって、吸引用通路１３ｂおよびディフューザ通路１３ｃ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３７ｂに蒸発器１４流出冷媒の温度が伝達され、封入空間３７ｂの内圧は、蒸発器１４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３７ａは、封入空間３７ｂの内圧と導入空間３７ｃへ流入した蒸発器１４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３７ａ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。

　また、ダイヤフラム３７ａの中心部には、円柱状の作動棒３７ｅの上端側が溶接等の方法によって接合され、作動棒３７ｅの下端側には通路形成部材３５の最下方側（底部）の外周側が固定されている。これにより、ダイヤフラム３７ａと通路形成部材３５が連結され、ダイヤフラム３７ａの変位に伴って通路形成部材３５が変位し、ノズル通路１３ａの冷媒通路断面積（最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積）が調整される。

　具体的には、蒸発器１４流出冷媒の温度（過熱度）が上昇すると、封入空間３７ｂに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間３７ｂの内圧から導入空間３７ｃ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３７ａは、最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積を拡大させる方向（鉛直方向下方側）に通路形成部材３５を変位させる。

　一方、蒸発器１４流出冷媒の温度（過熱度）が低下すると、封入空間３７ｂに封入された感温媒体の飽和圧力が低下して、封入空間３７ｂの内圧から導入空間３７ｃ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３７ａは、最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積を縮小させる方向（鉛直方向上方側）に通路形成部材３５を変位させる。

　このように蒸発器１４流出冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム３７ａが、通路形成部材３５を上下方向に変位させることによって、蒸発器１４流出冷媒の過熱度が予め定めた所定値に近づくように、最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積を調整することができる。なお、作動棒３７ｅとミドルボデー３３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３７ｅ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３５の底面は、ロワーボデー３４に固定されたコイルバネ４０の荷重を受けている。コイルバネ４０は、通路形成部材３５に対して、最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積を縮小する側（図２では、上方側）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３５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３３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３７ａを固定して２つの駆動装置３７を構成しているが、駆動装置３７の数はこれに限定されない。なお、駆動装置３７を複数箇所に設ける場合は、それぞれ中心軸Ｋ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３５とを連結する構成としてもよい。

　次に、ロワーボデー３４は、円柱状の金属部材等で形成されており、ハウジングボデー３１の底面を閉塞するように、ハウジングボデー３１内にネジ止め等の方法によって固定されている。そして、ハウジングボデー３１の内部空間のうち、ロワーボデー３４の上面側とミドルボデー３３の底面側との間には、ディフューザ通路１３ｃから流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間３０ｆが形成されている。

　この気液分離空間３０ｆ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３０ｆも、旋回空間３０ａ、減圧用空間３０ｂおよび通路形成部材３５等と中心軸Ｋに関して同軸上に配置されている。

　さらに、前述の如く、ディフューザ通路１３ｃから流出して気液分離空間３０ｆへ流入する冷媒は、旋回空間３０ａにて旋回する冷媒と同方向に旋回する方向の速度成分を有している。従って、この気液分離空間３０ｆ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３４の中心部には、気液分離空間３０ｆ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３４ａが設けられている。そして、気液分離空間３０ｆにて分離された液相冷媒は、パイプ３４ａの外周側に貯留される。また、パイプ３４ａの内部には、気液分離空間３０ｆにて分離された気相冷媒を気相冷媒流出口３１ｄへ導く気相冷媒流出通路３４ｂが形成されている。

　さらに、パイプ３４ａの上端部には、前述したコイルバネ４０が固定されている。なお、コイルバネ４０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３５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３４ａ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３４ｂを介して圧縮機１１内へ戻すオイル戻し穴３４ｃが形成されている。

　エジェクタ１３の液相冷媒流出口３１ｃには、図１に示すように、蒸発器１４の入口側が接続されている。蒸発器１４は、エジェクタ１３にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１４ａから車室内へ送風される送風空気とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。

　送風ファン１４ａは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。蒸発器１４の出口側には、エジェクタ１３の冷媒吸引口３１ｂが接続されている。さらに、エジェクタ１３の気相冷媒流出口３１ｄには圧縮機１１の吸入側が接続されている。

　次に、図示しない制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成される。この制御装置は、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、上述の各種電気式のアクチュエータ１１ｂ、１２ｄ、１４ａ等の作動を制御する。

　また、制御装置には、車室内温度を検出する内気温センサ、外気温を検出する外気温センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、蒸発器１４の吹出空気温度（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度センサ、放熱器１２出口側冷媒の温度を検出する出口側温度センサおよび放熱器１２出口側冷媒の圧力を検出する出口側圧力センサ等の空調制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出値が入力される。

　さらに、制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が制御装置へ入力される。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ等が設けられている。

　なお、本実施形態の制御装置は、その出力側に接続された各種の制御対象機器の作動を制御する制御部が一体に構成されたものであるが、制御装置のうち、各制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が各制御対象機器の制御部を構成している。例えば、本実施形態では、圧縮機１１の電動モータ１１ｂの作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が吐出能力制御部を構成している。

　次に、上記構成における本実施形態の作動を図５のモリエル線図を用いて説明する。なお、このモリエル線図の縦軸には、図３のＰ０、Ｐ１、Ｐ２に対応する圧力が示されている。まず、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）されると、制御装置が圧縮機１１の電動モータ１１ｂ、冷却ファン１２ｄ、送風ファン１４ａ等を作動させる。これにより、圧縮機１１が冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。

　圧縮機１１から吐出された高温高圧状態の気相冷媒（図５のａ５点）は、放熱器１２の凝縮部１２ａへ流入し、冷却ファン１２ｄから送風された送風空気（外気）と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部１２ａにて放熱した冷媒は、レシーバ部１２ｂにて気液分離される。レシーバ部１２ｂにて気液分離された液相冷媒は、過冷却部１２ｃにて冷却ファン１２ｄから送風された送風空気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる（図５のａ５点→ｂ５点）。

　放熱器１２の過冷却部１２ｃから流出した過冷却液相冷媒は、エジェクタ１３の減圧用空間３０ｂの内周面と通路形成部材３５の外周面との間に形成されるノズル通路１３ａにて等エントロピ的に減圧されて噴射される（図５のｂ５点→ｃ５点）。この際、減圧用空間３０ｂの最小通路面積部３０ｍにおける冷媒通路断面積は、蒸発器１４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調整される。

　そして、ノズル通路１３ａから噴射された噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器１４から流出した冷媒が冷媒吸引口３１ｂおよび吸引用通路１３ｂ（より詳細には、流入空間３０ｃおよび吸引通路３０ｄ）を介して吸引される。さらに、ノズル通路１３ａから噴射された噴射冷媒と吸引用通路１３ｂ等を介して吸引された吸引冷媒は、混合通路１３ｄへ流入して混合される（図５のｃ５点→ｄ５点、ｈ５点→ｄ５点）。

　混合通路１３ｄで混合された混合冷媒は、ディフューザ通路１３ｃへ流入する。ディフューザ通路１３ｃでは冷媒通路断面積の拡大により、冷媒の運動エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒が混合されながら混合冷媒の圧力が上昇する（図５のｄ５点→ｅ５点）。ディフューザ通路１３ｃから流出した冷媒は気液分離空間３０ｆにて気液分離される（図５のｅ５点→ｆ５点、ｅ５点→ｇ５点）。

　気液分離空間３０ｆにて分離された液相冷媒は液相冷媒流出口３１ｃから流出して、蒸発器１４へ流入する。蒸発器１４へ流入した冷媒は、送風ファン１４ａによって送風された送風空気から吸熱して蒸発し、送風空気が冷却される（図５のｇ５点→ｈ５点）。一方、気液分離空間３０ｆにて分離された気相冷媒は気相冷媒流出口３１ｄから流出して、圧縮機１１へ吸入され再び圧縮される（図５のｆ５点→ａ５点）。

　本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、以上の如く作動して、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル１０では、ディフューザ通路１３ｃにて昇圧された冷媒を圧縮機１１に吸入させるので、圧縮機１１の駆動動力を低減させて、サイクル効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。

　さらに、本実施形態のエジェクタ１３によれば、旋回空間３０ａにて冷媒を旋回させることで、旋回空間３０ａ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）圧力まで低下させることができる。これにより、旋回中心軸Ｋ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、旋回空間３０ａ内の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することができる。

　このように二相分離状態となった冷媒がノズル通路１３ａへ流入することで、ノズル通路１３ａの先細部１３１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および円環状の冷媒通路の中心軸Ｋ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によって冷媒の沸騰が促進される。これにより、ノズル通路１３ａの最小通路面積部３０ｍへ流入する冷媒が、気相と液相が均質に混合した気液混合状態に近づく。

　そして、最小通路面積部３０ｍ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、この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１３２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１３ａ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、本実施形態のエジェクタ１３では、通路形成部材３５として減圧用空間３０ｂ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たものを採用して、ディフューザ通路１３ｃの断面形状を円環状に形成しているので、ディフューザ通路１３ｃの形状を減圧用空間３０ｂから離れるに伴って通路形成部材３５の外周に沿って広がる形状とすることができる。

　これにより、ディフューザ通路１３ｃの軸方向（通路形成部材３５の軸方向）の寸法が拡大してしまうことを抑制できる。その結果、エジェクタ１３全体としての体格の大型化を抑制できる。

　さらに、本実施形態のエジェクタ１３によれば、駆動装置３７を備えているので、エジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動に応じて通路形成部材３５を変位させ、ノズル通路１３ａおよびディフューザ通路１３ｃの冷媒通路断面積を調整することができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動に応じてエジェクタ１３を適切に作動させることができる。

　ここで、本実施形態のエジェクタ１３のように、通路形成部材３５の外周側にノズル通路１３ａが配置される構成では、ノズル通路１３ａから噴射される噴射冷媒が、通路形成部材３５の外周側に沿って流れる。

　さらに、通路形成部材３５を変位させてノズル通路１３ａの冷媒通路断面積（最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積）を調整する構成では、ノズル通路１３ａの冷媒通路断面積を適切に調整するために、通路形成部材３５の軸方向に平行な断面における拡がり角度を比較的大きく（例えば、６０°以上）に設定しておく必要がある。

　このため、通路形成部材３５を、軸方向に平行な断面形状が単なる二等辺三角形となる円錐形状に形成してしまうと、ノズル通路１３ａから流出して混合通路１３ｄへ流入する噴射冷媒の主流の流れ方向と吸引用通路１３ｂから流出して混合通路１３ｄへ流入する吸引冷媒の主流の流れ方向との交わり角度が大きくなってしまいやすい。

　さらに、噴射冷媒の主流の流れ方向と吸引冷媒の主流の流れ方向が比較的大きな角度で交わってしまうと、噴射冷媒と吸引冷媒が合流する際のエネルギ損失（混合損失）が大きくなってしまい、ディフューザ通路にて圧力エネルギへ変換される混合冷媒の運動エネルギが減少してしまうので、エジェクタ効率を低下させてしまう原因となる。

　これに対して、本実施形態のエジェクタ１３によれば、上述した数式Ｆ１を満たすように、θ２およびθ３が設定されているので、通路形成部材３５の軸方向に平行な断面において、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａの出口側を形成する部位の拡がり角度（図４のθ３×２に相当）を、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａの入口側を形成する部位の拡がり角度（図４のθ２×２に相当）よりも小さくすることができる。

　つまり、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａの入口側を形成する部位の拡がり角度によらず、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａの出口側を形成する部位の拡がり角度を小さく設定することができ、ノズル通路１３ａから噴射される噴射冷媒の主流の流れ方向を、通路形成部材３５の軸方向に近づけることができる。

　さらに、吸引用通路１３ｂから流出して噴射冷媒と合流する吸引冷媒の主流の流れ方向を軸方向に近づけることによって、噴射冷媒の主流の流れ方向と吸引冷媒の主流の流れ方向との交わり角度を小さくすることができる。従って、噴射冷媒と吸引冷媒が合流する際のエネルギ損失（混合損失）を抑制でき、エジェクタ効率の低下を抑制できる。

　この際、図２～図４に示すように、吸引冷媒の主流の流れ方向を軸方向に近づけるための案内部として機能するノズルボデー３２の先細先端部３２ａを軸方向に延びる形状とすることができ、径方向に広がる形状に形成する必要がない。従って、エジェクタ１３全体として通路形成部材３５の径方向の体格の大型化を抑制できる。

　さらに、通路形成部材３５の軸方向に平行な断面において、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａの出口側を形成する部位の拡がり角度を比較的小さな値に設定しても、通路形成部材３５のうちノズル通路１３ａの入口側を形成する部位の拡がり角度を適切な値に設定することができる。従って、通路形成部材３５の変位量（ストローク量）に対するノズル通路１３ａの入口側の冷媒通路断面積の変化度合が小さくなってしまうことを抑制できる。

　これにより、ノズル通路１３ａの入口側の冷媒通路断面積を適切に調整するために通路形成部材３５の最大変位量を増加させる必要がないので、エジェクタ１３全体として通路形成部材３５の軸方向の体格の大型化を抑制できる。

　つまり、本実施形態のエジェクタ１３によれば、通路形成部材３５の外周側に冷媒通路が形成されるエジェクタ１３であっても、体格の大型化を招くことなく噴射冷媒の主流の流れ方向と吸引冷媒の主流の流れ方向とを近づけることができ、噴射冷媒と吸引冷媒が合流する際のエネルギ損失を抑制して、エジェクタ効率の低下を抑制できる。

　また、本実施形態のエジェクタ１３によれば、上述した数式Ｆ２を満たすように、θ１が設定されているので、エジェクタ効率の低下を効果的に抑制できる。ここで、本発明者の検討によれば、θ１がθ２／２より大きくなってしまうと、θ１が０°になっている場合（すなわち、噴射冷媒の主流の流れ方向と吸引冷媒の主流の流れ方向が略平行になっている場合）に対して、２４％以上のエジェクタ効率の低下が確認されている。

　また、本実施形態のエジェクタ１３によれば、混合通路１３ｄが、冷媒流れ下流側に向かって、通路断面積が徐々に縮小する形状に形成されているので、混合通路１３ｄへ流入した噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒を加速させることができる。これにより、混合通路１３ｄでは出口側へ向かって混合冷媒の圧力を徐々に低下させることができる。

　さらに、混合通路１３ｄへ流入した噴射冷媒および吸引冷媒は圧力の低い出口側へ向かって流れるので、噴射冷媒の流れが通路形成部材３５の外周面側やミドルボデー３３のうち混合用空間３０ｈを形成する部位の内周面側に偏流してしまうことを抑制できる。

　従って、噴射冷媒中の液滴（液相冷媒の粒）が通路形成部材３５の外周面やミドルボデー３３のうち混合用空間３０ｈを形成する部位の内周面に付着してしまうことを抑制でき、混合通路１３ｄにて、噴射冷媒中の液滴、噴射冷媒中の気相冷媒および吸引冷媒（気相冷媒）を充分に混合させることができる。そして、噴射冷媒中の液滴の有する速度エネルギを、混合冷媒中の気相冷媒に有効に伝達することができる。

　その結果、ディフューザ通路１３ｃにて圧力エネルギへ変換される混合冷媒の運動エネルギが減少してしまうことを抑制でき、ディフューザ通路１３ｃにおける昇圧量の低下を抑制できるので、エジェクタ効率の低下を抑制することができる。

　ここで、本発明者らの検討によれば、混合通路１３ｄが、冷媒流れ下流側に向かって、通路断面積が一定となる形状に形成されていても、混合通路１３ｄの出口側の圧力を充分に低下させることができ、混合通路１３ｄにて、噴射冷媒中の液滴、噴射冷媒中の気相冷媒および吸引冷媒（気相冷媒）を充分に混合可能であることが判っている。

　また、本実施形態のエジェクタ１３のボデー３０には、ディフューザ通路１３ｃから流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間３０ｆが形成されているので、エジェクタ１３とは別に気液分離装置を設ける場合に対して、気液分離空間３０ｆ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３０ｆでは、断面円環状に形成されたディフューザ通路１３ｃから流出する冷媒が既に旋回方向の速度成分を有しているので気液分離空間３０ｆ内で冷媒の旋回流れを発生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１３とは別に気液分離装置を設ける場合に対して、気液分離空間３０ｆの容積を効果的に小さくすることができる。

　本開示は上述の実施形態に限定されることなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

　（１）上述の実施形態では、通路形成部材３５を変位させる駆動装置３７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３７ｂおよび封入空間３７ｂ内の感温媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム３７ａを有して構成されたものを採用した例を説明したが、駆動装置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、駆動装置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、駆動装置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３５を変位させるものを採用してもよい。

　（２）上述の実施形態では、エジェクタ１３の液相冷媒流出口３１ｃの詳細について説明していないが、液相冷媒流出口３１ｃに冷媒を減圧させる減圧装置（例えば、オリフィスやキャピラリチューブからなる側固定絞り）を配置してもよい。

　（３）上述の実施形態では、本開示のエジェクタ１３を備えるエジェクタ式冷凍サイクル１０を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、本開示のエジェクタ１３を備えるエジェクタ式冷凍サイクル１０の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。

　また、上述の実施形態では、放熱器１２を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器１４を送風空気を冷却する利用側熱交換器として用いているが、逆に、蒸発器１４を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本開示のエジェクタ１３を適用してもよい。

　（４）上述の実施形態では、放熱器１２として、サブクール型の熱交換器を採用した例を説明したが、凝縮部１２ａのみからなる通常の放熱器を採用してもよい。また、上述の実施形態では、エジェクタ１３のボデー３０、通路形成部材３５等の構成部材を金属で形成した例を説明したが、それぞれの構成部材の機能を発揮可能であれば材質は限定されない。従って、これらの構成部材を樹脂にて形成してもよい。

Claims (5)

1. 　蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０）に用いられるエジェクタであって、
   　冷媒が導入される冷媒流入口（３１ａ）、前記冷媒流入口から流入した冷媒が旋回する旋回空間（３０ａ）、前記旋回空間（３０ａ）から流出した冷媒が減圧される減圧用空間（３０ｂ）、前記減圧用空間（３０ｂ）の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒が吸引される吸引用通路（１３ｂ）、前記減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路（１３ｂ）から吸引された吸引冷媒とが流入する昇圧用空間（３０ｅ）を有するボデー（３０）と、
   　前記減圧用空間（３０ｂ）の内部および前記昇圧用空間（３０ｅ）の内部に少なくとも配置されており、前記減圧用空間（３０ｂ）から離れるに伴って断面積が拡大する円錐形状を有する通路形成部材（３５）と、を備え、
   　前記減圧用空間（３０ｂ）は、前記ボデー（３０）の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に、前記旋回空間（３０ａ）から流出した冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路（１３ａ）を有し、
   　前記昇圧用空間（３０ｅ）は、前記ボデー（３０）の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に、前記噴射冷媒と前記吸引冷媒との混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギへ変換するディフューザとして機能するディフューザ通路（１３ｃ）を有し、
   　前記通路形成部材（３５）の軸方向に平行な断面において、前記通路形成部材（３５）のうち前記ノズル通路（１３ａ）を区画する前記外周面は、冷媒流れ下流側に向かって、前記通路形成部材（３５）の中心軸（Ｋ）からの距離（Ｌ）の増加率が徐々に小さくなる曲面を有し、
   　前記通路形成部材（３５）は、前記通路形成部材（３５）の前記軸方向に平行な前記断面において、前記通路形成部材（３５）が前記軸方向に変位した際に前記ノズル通路（１３ａ）内でボデー（３０）に当接する当接部位（Ｃ２）を有し、
   　前記軸方向に平行な前記断面において、前記当接部位（Ｃ２）における接線（Ｌｄ２）と前記中心軸（Ｋ）との間の鋭角である角度をθ２と定義し、
   　前記通路形成部材（３５）は、前記軸方向に平行な前記断面において、前記ノズル通路（１３ａ）の出口を区画するノズル出口部位（Ｃ３）を有し、
   　前記軸方向に平行な前記断面において、前記ノズル出口部位（Ｃ３）における接線（Ｌｄ３）と前記中心軸（Ｋ）との間の鋭角である角度をθ３と定義し、
   　前記角度θ２と前記角度θ３は、
   　θ２≧θ３
   の条件を満たしているエジェクタ。
2. 　前記吸引用通路（１３ｂ）は、前記通路形成部材（３５）の径方向において、前記ノズル通路（１３ａ）の前記出口の外側に出口を有しており、
   　前記ボデー（３０）は、前記軸方向に平行な前記断面において、前記吸引用通路（１３ｂ）の前記出口の前記径方向外側を区画する吸引出口部位（Ｃ１）を有し、
   　前記軸方向に平行な前記断面において、前記ノズル出口部位（Ｃ３）における接線（Ｌｄ３）と前記吸引出口部位（Ｃ１）における接線（Ｌｓ）との間の鋭角である角度をθ１と定義し、
   　前記角度θ１と前記角度θ２は、
   　θ１≦θ２／２
   の条件を満たしている請求項１に記載のエジェクタ。
3. 　前記通路形成部材（３５）を前記軸方向に変位させて、前記ノズル通路（１３ａ）の断面積を変化させる駆動装置（３７）を備える請求項１または２に記載のエジェクタ。
4. 　さらに、前記ボデー（３０）は、前記噴射冷媒および前記吸引冷媒を合流させる混合用空間（３０ｈ）を有しており、
   　前記混合用空間（３０ｈ）は、前記ボデー（３０）の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に、前記噴射冷媒および前記吸引冷媒が混合し前記ディフューザ通路（１３ｃ）へ流入する混合通路（１３ｄ）を有する請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエジェクタ。
5. 　前記ノズル出口部位（Ｃ３）は、前記通路形成部材（３５）の外周面における前記通路形成部材（３５）の変位可能範囲に相当する領域に設けられている請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ。

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