WO2016125437A1

WO2016125437A1 - エジェクタ一体型熱交換器

Info

Publication number: WO2016125437A1
Application number: PCT/JP2016/000283
Authority: WO
Inventors: 尾形　豪太; 雄一城田; 浩也長谷川; 達博鈴木; 池上　真
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2016-01-21
Publication date: 2016-08-11

Abstract

　本開示の一態様によるエジェクタ一体型熱交換器は、冷媒を減圧させるノズル部（１４ａ）と、ノズル部から噴射された冷媒の流れによって吸引される冷媒が通る冷媒吸引口（１４ｂ）と、冷媒吸引口から吸引された冷媒とノズル部から噴射された冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部（１４ｄ）とを有するエジェクタ（１４）とを備える。また、エジェクタ一体型熱交換器は、昇圧部から流出した冷媒が熱交換しながら流れる流出側冷媒流路（１５）と、冷媒吸引口から吸引される冷媒が熱交換しながら流れる吸引側冷媒流路（１８）と、を有するチューブ形成部材（２１）を多数個備え、多数個のチューブ形成部材は、内部を冷媒が互いに並列に流れるように設けられている。

Description

エジェクタ一体型熱交換器

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、２０１５年２月２日に出願された日本特許出願２０１５－０１８４１３および、２０１５年８月１９日に出願された日本特許出願２０１５－１６１６２０を基にしている。

　本開示は、エジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタ一体型熱交換器に関する。

　従来、特許文献１には、エジェクタ、流出側蒸発器および吸引側蒸発器を備え、流出側蒸発器および吸引側蒸発器の双方の蒸発器にて冷媒に吸熱作用を発揮させるエジェクタ式冷凍サイクルが記載されている。

　エジェクタは冷媒減圧装置を構成している。流出側蒸発器は、エジェクタのディフューザ部から流出した冷媒を蒸発させる。吸引側蒸発器は、エジェクタの冷媒吸引口に吸引される冷媒を蒸発させる。

　このエジェクタ式冷凍サイクルでは、ディフューザ部の冷媒昇圧作用によって、流出側蒸発器における冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を吸引側蒸発器における冷媒蒸発圧力よりも上昇させることができるので、それぞれの蒸発器において異なる温度帯で冷媒を蒸発させることができる。さらに、流出側蒸発器から流出した冷媒を圧縮機へ吸入させることで、圧縮機吸入冷媒圧力を上昇させて、圧縮機の消費動力を低減させることができる。

　また、特許文献１には、エジェクタ、流出側蒸発器、吸引側蒸発器等を一体化した蒸発器ユニットが記載されている。

　この蒸発器ユニットでは、エジェクタと他のサイクル構成機器との接続を簡素化できるので、エジェクタ式冷凍サイクルを冷房装置、冷凍装置等の製品へ搭載する際の搭載性を向上できる。

　さらに、特許文献１の蒸発器ユニットでは、冷却対象流体である空気の流れに対して、流出側蒸発器および吸引側蒸発器を直列に配置して、双方の蒸発器にて同一の冷却対象空間に送風される空気を冷却できるようにしている。

特許第５３８１８７５号公報

　しかしながら、本開示の発明者らの検討によると、特許文献１に記載のエジェクタ式冷凍サイクルは、１組の流出側蒸発器および吸引側蒸発器に対して１つのエジェクタを備えるので、吸引側蒸発器および流出側蒸発器のサイズ（換言すれば熱交換能力）に応じてエジェクタの設計を変更する必要がある。ひいては蒸発器のバリエーションの多様化が困難である場合がある。

　例えば、蒸発器のサイズが異なると冷媒の流量も異なるので、冷媒の流量に応じてエジェクタのノズル径を変更する必要がある。

　また、吸引側蒸発器のチューブの本数が多くなると、エジェクタが全てのチューブから冷媒を均等に吸引することが困難になる場合がある。そうすると、吸引側蒸発器に温度分布が生じて蒸発器性能の低下を招き、ひいては冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の低下を招いてしまう。その対策として、吸引側蒸発器のチューブの本数に応じてエジェクタの冷媒吸引能力を変更する必要がある。

　本開示は上記点に鑑みて、バリエーションの多様化が容易なエジェクタ一体型の熱交換器を提供することを目的とする。

　本開示の一態様によるエジェクタ一体型熱交換器は、冷媒を減圧させるノズル部と、ノズル部から噴射された冷媒の流れによって吸引される冷媒が通る冷媒吸引口と、冷媒吸引口から吸引された冷媒とノズル部から噴射された冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部とを有するエジェクタとを備える。また、エジェクタ一体型熱交換器は、昇圧部から流出した冷媒が熱交換しながら流れる流出側冷媒流路と、冷媒吸引口から吸引される冷媒が熱交換しながら流れる吸引側冷媒流路と、を有するチューブ形成部材を多数個備え、多数個のチューブ形成部材は、内部を冷媒が互いに並列に流れるように設けられている。

　これによると、各チューブ形成部材にエジェクタが形成されているので、熱交換器のバリエーションによってチューブ形成部材の個数が増減するとエジェクタの個数も増減する。

　換言すれば、流出側冷媒流路および吸引側冷媒流路の本数が増減すると、エジェクタのノズルのサイズや冷媒吸引能力も全体として増減する。

　したがって、熱交換器のバリエーションに対してエジェクタの設計を共通化しても性能の低下やサイクル成績係数（ＣＯＰ）の低下を抑制できるので、熱交換器のバリエーションを容易に多様化できる。

本開示の第１実施形態におけるエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。第１実施形態における蒸発器の斜視図である。図２のＩＩＩ矢視図である。第１実施形態におけるチューブ形成部材の正面図である。図４のＶ－Ｖ断面図である。図４のＶＩ矢視図である。本開示の第２実施形態におけるチューブ形成部材の断面図である。図７のＶＩＩＩ矢視図である。本開示の第３実施形態におけるチューブ形成部材の断面図である。本開示の第４実施形態におけるチューブ形成部材の断面図である。本開示の第５実施形態の第１実施例におけるチューブ形成部材の断面図である。第５実施形態の第２実施例におけるチューブ形成部材の断面図である。第５実施形態の第３実施例におけるチューブ形成部材の断面図である。本開示の第６実施形態における蒸発器の正面図である。本開示の第７実施形態における蒸発器の正面図である。

　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合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくと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。

　以下、実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

　（第１実施形態）
　図１は第１実施形態によるエジェクタ式冷凍サイクル１０を車両用冷凍サイクル装置に適用した例を示す。エジェクタ式冷凍サイクル１０において、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａ、ベルト等を介して車両走行用エンジンにより回転駆動される。

　この圧縮機１１としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチ１１ａの断続により圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを使用してもよい。また、圧縮機１１として電動圧縮機を使用すれば電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整できる。

　この圧縮機１１の冷媒吐出側には放熱器１２が配置されている。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により送風される外気（車室外空気）との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却する。

　本実施形態では、冷媒としてフロン系、ＨＣ系等の冷媒のように高圧圧力が臨界圧力を超えない冷媒を用いているので、エジェクタ式冷凍サイクル１０は蒸気圧縮式の亜臨界サイクルを構成している。したがって、放熱器１２は冷媒を凝縮する凝縮器として機能する。

　放熱器１２の出口側には温度式膨張弁１３が配置されている。この温度式膨張弁１３は放熱器１２からの液冷媒を減圧する減圧装置であって、圧縮機１１の吸入側通路に配置された感温部１３ａを有している。

　温度式膨張弁１３は、圧縮機１１の吸入側冷媒（蒸発器出口側冷媒）の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度を検出し、圧縮機吸入側冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度（冷媒流量）を調整するものである。

　温度式膨張弁１３の出口側にエジェクタ１４が配置されている。このエジェクタ１４は冷媒を減圧する減圧装置であるとともに、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のための冷媒循環装置（運動量輸送式ポンプ）でもある。

　図１では、図示の都合上、エジェクタ１４が１つのみ図示されているが、実際には、エジェクタ１４は、冷媒流れに対して並列に多数個設けられている。

　エジェクタ１４は、ノズル部１４ａと冷媒吸引口１４ｂとを備えている。ノズル部１４ａは、温度式膨張弁１３通過後の冷媒（中間圧冷媒）の通路面積を小さく絞って冷媒をさらに減圧膨張させる。冷媒吸引口１４ｂは、ノズル部１４ａの冷媒噴出口と同一空間に配置され、吸引側冷媒流路１８からの気相冷媒を吸引する。

　エジェクタ１４のうちノズル部１４ａおよび冷媒吸引口１４ｂの冷媒流れ下流側部位には、ディフューザ部１４ｄが配置されている。ディフューザ部１４ｄは、ノズル部１４ａからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口１４ｂの吸引冷媒とを混合して昇圧させる昇圧部である。

　ディフューザ部１４ｄは冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する作用を果たす。

　エジェクタ１４の出口部（ディフューザ部１４ｄの先端部）側には流出側冷媒流路１５が接続されている。流出側冷媒流路１５は、ディフューザ部１４ｄから流出した冷媒が熱交換しながら流れる冷媒流路である。

　流出側冷媒流路１５の出口側は圧縮機１１の吸入側に接続されている。図１では、図示の都合上、流出側冷媒流路１５が１つのみ図示されているが、実際には、流出側冷媒流路１５は、冷媒流れに対して並列に多数個設けられている。

　温度式膨張弁１３の出口側には、エジェクタ１４のノズル部１４ａに流入する冷媒流量Ｇｎと、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに流入する冷媒流量Ｇｅとを調整する流量分配器１６が配置されている。

　流量分配器１６は、温度式膨張弁１３通過後の冷媒を、エジェクタ１４のノズル部１４ａの入口側と、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂの入口側とに分配する。流量分配器１６は、冷媒の気液分離機能を有しており、温度式膨張弁１３通過後の冷媒を、エジェクタ１４のノズル部１４ａに向かう気液２相冷媒流と、絞り機構１７に向かう液相冷媒流とに分離する。

　流量分配器１６とエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂとの間には絞り機構１７と吸引側冷媒流路１８とが配置されている。絞り機構１７は吸引側冷媒流路１８への冷媒流量の調節作用をなす減圧装置であり、吸引側冷媒流路１８の入口側に配置されている。絞り機構１７はノズル形状を有している。

　吸引側冷媒流路１８は、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに吸引される冷媒が熱交換しながら流れる冷媒流路である。

　図１では、図示の都合上、吸引側冷媒流路１８が１つのみ図示されているが、実際には、吸引側冷媒流路１８は、冷媒流れに対して並列に多数個設けられている。

　多数個のエジェクタ１４、多数個の流出側冷媒流路１５、絞り機構１７および多数個の吸引側冷媒流路１８は、一体的に組み付けられて１つの蒸発器２０（エジェクタ一体型熱交換器）を構成している。

　蒸発器２０および電動送風機１９は、ケース内に収納されている。このケース内には空気通路が形成されている。この空気通路において、電動送風機１９によって空気（被冷却空気）が矢印Ｆ１のごとく送風されて蒸発器２０で冷却されるようになっている。

　蒸発器２０で冷却された冷風は、共通の冷却対象空間に送り込まれる。これにより蒸発器２０にて共通の冷却対象空間が冷却されるようになっている。

　流出側冷媒流路１５および吸引側冷媒流路１８は、冷却対象空間に送風される空気流れに対して、互いに直列に配置されている。具体的には、エジェクタ１４下流側の主流路に接続される流出側冷媒流路１５は空気流れＦ１の上流側（風上側）に配置され、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに接続される吸引側冷媒流路１８は空気流れＦ１の下流側（風下側）に配置されている。

　蒸発器２０には、冷媒入口をなすエジェクタ側冷媒入口２０ａおよび絞り機構側冷媒入口２０ｂと、冷媒出口２０ｃとが形成されている。エジェクタ側冷媒入口２０ａは、エジェクタ１４のノズル部１４ａと連通している。絞り機構側冷媒入口２０ｂは、絞り機構１７と連通している。冷媒出口２０ｃは、流出側冷媒流路１５と連通している。

　蒸発器２０の具体例を図２～図６により説明する。図中、上下の矢印は、車両搭載状態における車両上下方向（重力方向）を示している。

　蒸発器２０は、互いに積層された多数個のチューブ形成部材（第１部材）２１を有している。各チューブ形成部材２１の内部には、エジェクタ１４、流出側冷媒流路１５、絞り機構１７および吸引側冷媒流路１８が形成されている。チューブ形成部材２１は、断面形状が空気流れ方向Ｆ１に沿って扁平になっている。図２では、図示の都合上、チューブ形成部材２１が２つのみ図示されているが、実際には、チューブ形成部材２１は積層方向に多数個積層している。

　蒸発器２０のエジェクタ側冷媒入口２０ａ、絞り機構側冷媒入口２０ｂおよび蒸発器２０の冷媒出口２０ｃは、多数個のチューブ形成部材２１のうち、その積層方向の一端に位置するチューブ形成部材２１に形成されている。

　チューブ形成部材２１は、１つの有孔部材２１１および２つの閉塞部材２１２、２１３を有している。１つの有孔部材２１１は、エジェクタ１４、流出側冷媒流路１５、絞り機構１７および吸引側冷媒流路１８に対応する孔を有する平板状の部材である。２つの閉塞部材２１２、２１３は、有孔部材２１１の孔を有孔部材２１１の表裏両側から塞ぐ平板状の部材である。

　有孔部材２１１および閉塞部材２１２、２１３は、空気流れ方向Ｆ１と直交する方向（図４、図５の上下方向）を長手方向とする矩形平板状に形成されている。

　有孔部材２１１および閉塞部材２１２、２１３が互いに重ね合わされて接合されることによって、チューブ形成部材２１が形成されている。

　有孔部材２１１のうち、その長手方向一端部（図５の上端部）には、エジェクタ側入口タンク孔２１１ａ、絞り機構側入口タンク孔２１１ｂおよび出口タンク孔２１１ｃが形成されている。

　エジェクタ側入口タンク孔２１１ａは、エジェクタ１４のノズル部１４ａに繋がっている。絞り機構側入口タンク孔２１１ｂは、絞り機構１７に繋がっている。出口タンク孔２１１ｃは、流出側冷媒流路１５に繋がっている。

　エジェクタ１４は、ノズル部１４ａ側が有孔部材２１１の長手方向一端側（図５の上方側）に位置し、ディフューザ部１４ｄ側が有孔部材２１１の長手方向他端側（図５の下方側）に位置している。

　エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄは、有孔部材２１１の長手方向他端側にて流出側冷媒流路１５に繋がっている。流出側冷媒流路１５は、有孔部材２１１の長手方向他端側から長手方向一端側に延びて出口タンク孔２１１ｃに繋がっている。

　吸引側冷媒流路１８は、絞り機構１７から有孔部材２１１の長手方向他端側に延び、有孔部材２１１の長手方向一端側に向かってＵターンしてエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに繋がっている。

　エジェクタ１４は、流出側冷媒流路１５と吸引側冷媒流路１８との間に配置されている。

　流出側冷媒流路１５および吸引側冷媒流路１８は、冷媒流れ下流側に向かうにつれて流路幅（流路断面積）が徐々に拡大している。

　図３、図４、図６に示すように、閉塞部材２１２、２１３には、管状に突出するエジェクタ側管状部２１２ａ、２１３ａ、絞り機構側管状部２１２ｂ、２１３ｂ、および出口側管状部２１２ｃ、２１３ｃが形成されている。

　これらの管状部２１２ａ、２１３ａ、２１２ｂ、２１３ｂ、２１２ｃ、２１３ｃは、バーリング加工によって閉塞部材２１２、２１３と一体に成形されている。

　一方の閉塞部材２１２の管状部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは、先端が拡管されている。管状部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃの拡管された先端に、隣接するチューブ形成部材２１の他方の閉塞部材２１３の管状部２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃが挿入されて接合されている。したがって、管状部２１２ａ、２１３ａ、２１２ｂ、２１３ｂ、２１２ｃ、２１３ｃは、互いに隣接するチューブ形成部材２１同士を接合する接合部の役割を果たす。

　エジェクタ側管状部２１２ａ、２１３ａは、有孔部材２１１のエジェクタ側入口タンク孔２１１ａと重合している。したがって、エジェクタ側管状部２１２ａ、２１３ａは、互いに隣接するチューブ形成部材２１のエジェクタ側入口タンク孔２１１ａ同士を連通する連通部の役割を果たす。

　エジェクタ側管状部２１２ａ、２１３ａおよびエジェクタ側入口タンク孔２１１ａは、各チューブ形成部材２１のエジェクタ１４のノズル部に冷媒を分配する分配タンクを構成している。

　絞り機構側管状部２１２ｂ、２１３ｂは、有孔部材２１１の絞り機構側入口タンク孔２１１ｂと重合している。したがって、絞り機構側管状部２１２ｂ、２１３ｂは、互いに隣接するチューブ形成部材２１の絞り機構側入口タンク孔２１１ｂ同士を連通する連通部の役割を果たす。

　絞り機構側管状部２１２ｂ、２１３ｂおよび絞り機構側入口タンク孔２１１ｂは、各チューブ形成部材２１の絞り機構１７および吸引側冷媒流路１８に冷媒を分配する分配タンクを構成している。

　出口側管状部２１２ｃ、２１３ｃは、有孔部材２１１の出口タンク孔２１１ｃと重合している。したがって、出口側管状部２１２ｃ、２１３ｃは、互いに隣接するチューブ形成部材２１の出口タンク孔２１１ｃ同士を連通する連通部の役割を果たす。

　出口側管状部２１２ｃ、２１３ｃおよび出口タンク孔２１１ｃは、各チューブ形成部材２１の流出側冷媒流路１５からの冷媒を集合させる集合タンクを構成している。

　多数個のチューブ形成部材２１相互間には、チューブ形成部材２１と接合されるフィン２０ｅが配置されている。チューブ形成部材２１とフィン２０ｅの積層構造の空隙部を電動送風機１９の送風空気が通過するようになっている。

　フィン２０ｅは、冷媒と空気との熱交換を促進させる熱交換促進部材である。フィン２０ｅは、薄板材を波状に曲げ成形したコルゲートフィンであり、チューブ形成部材２１の平坦な外面側に接合され空気側伝熱面積を拡大している。蒸発器２０は、フィン２０ｅを備えないフィンレスタイプの熱交換器であってもよい。

　多数個のチューブ形成部材２１とフィン２０ｅとの積層構造によって、冷媒と空気とを熱交換させる上流側熱交換コア部および下流側熱交換コア部が形成されている。

　上流側熱交換コア部は、流出側冷媒流路１５を有し、蒸発器２０のうち空気流れＦ１の上流側領域に配置されている。下流側熱交換コア部は、吸引側冷媒流路１８を有し、蒸発器２０のうち空気流れＦ１の下流側領域を構成している。

　有孔部材２１１、閉塞部材２１２、２１３およびフィン２０ｅの具体的材質としては、熱伝導性やろう付け性に優れた金属であるアルミニウムが好適である。アルミニウム材にて各部品を成形することにより、蒸発器２０の全体構成を一体ろう付けにて組み付けることができる。

　以上の構成において蒸発器２０全体の冷媒流路を図２、図５により具体的に説明する。

　エジェクタ側冷媒入口２０ａからエジェクタ側入口タンク孔２１１ａに流入した気液２相冷媒は、エジェクタ１４のノズル部１４ａに向かい、エジェクタ１４を通過して減圧される。この減圧後の低圧冷媒は矢印ａ１のように流出側冷媒流路１５に流入する。この流出側冷媒流路１５の冷媒は矢印ａ２のように出口タンク孔２１１ｃへと流れて冷媒出口２０ｃから流出する。気液２相冷媒は、ノズル部１４ａ、混合部１４ｃ、ディフューザ部１４ｄをこの順で通過してもよい。

　絞り機構側冷媒入口２０ｂから絞り機構側入口タンク孔２１１ｂに流入した液相冷媒は、絞り機構１７に向かい、絞り機構１７を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒（気液２相冷媒）は吸引側冷媒流路１８に流入する。

　吸引側冷媒流路１８の冷媒は、矢印ａ３のようにＵターンして流れて冷媒吸引口１４ｂからエジェクタ１４内に吸引される。

　次に、第１実施形態の作動を説明する。圧縮機１１を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１１で圧縮され吐出された高温高圧状態の冷媒は放熱器１２に流入する。放熱器１２では高温の冷媒が外気により冷却されて凝縮する。放熱器１２から流出した高圧冷媒は温度式膨張弁１３を通過する。

　この温度式膨張弁１３では、流出側冷媒流路１５の出口冷媒（圧縮機吸入冷媒）の過熱度が所定値となるように弁開度（冷媒流量）が調整され、高圧冷媒が減圧される。この温度式膨張弁１３通過後の冷媒（中間圧冷媒）は、流量分配器１６において、蒸発器２０のエジェクタ側冷媒入口２０ａに流入する主流と、絞り機構側冷媒入口２０ｂに流入する分岐流とに分流する。

　エジェクタ側冷媒入口２０ａに流入した冷媒はノズル部１４ａで減圧され膨張する。したがって、ノズル部１４ａで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、このノズル部１４ａの噴出口から冷媒は高速度となって噴出する。この高速度の噴射冷媒の流れによる冷媒圧力低下により、冷媒吸引口１４ｂから吸引側冷媒流路１８通過後の分岐流れ冷媒（気相冷媒）を吸引する。

　ノズル部１４ａから噴射された冷媒と冷媒吸引口１４ｂに吸引された冷媒は、ノズル部１４ａ下流側の混合部１４ｃで混合してディフューザ部１４ｄに流入する。このディフューザ部１４ｄでは通路面積の拡大により、冷媒の速度（膨張）エネルギーが圧力エネルギーに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。

　そしてエジェクタ１４のディフューザ部１４ｄから流出した冷媒は流出側冷媒流路１５を流れる。この間に、流出側冷媒流路１５では低温の低圧冷媒が矢印Ｆ１方向の送風空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は１つの冷媒出口２０ｃから圧縮機１１に吸入され、再び圧縮される。

　一方、絞り機構側冷媒入口２０ｂに流入した分岐冷媒は絞り機構１７で減圧されて低圧冷媒（気液２相冷媒）となり、この低圧冷媒が吸引側冷媒流路１８を流れる。この間に吸引側冷媒流路１８では、低温の低圧冷媒が、流出側冷媒流路１５通過後の送風空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は冷媒吸引口１４ｂからエジェクタ１４内に吸引される。

　以上のごとく、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄの下流側冷媒を流出側冷媒流路１５に供給するとともに、分岐流れ冷媒を絞り機構１７を通して吸引側冷媒流路１８にも供給できるので流出側冷媒流路１５および吸引側冷媒流路１８で同時に冷却作用を発揮できる。そのため、流出側冷媒流路１５および吸引側冷媒流路１８の両方で冷却された冷風を冷却対象空間に吹き出して冷却対象空間を冷房（冷却）できる。

　その際に、流出側冷媒流路１５の冷媒蒸発圧力はディフューザ部１４ｄで昇圧した後の圧力であり、一方、吸引側冷媒流路１８の出口側はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに接続されているから、ノズル部１４ａでの減圧直後の最も低い圧力を吸引側冷媒流路１８に作用させることができる。

　これにより、流出側冷媒流路１５の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも吸引側冷媒流路１８の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低くすることができる。そして、冷媒蒸発温度が高い流出側冷媒流路１５を空気流れ方向Ｆ１の上流側に配置し、冷媒蒸発温度が低い吸引側冷媒流路１８を空気流れ方向Ｆ１の下流側に配置している。よって、流出側冷媒流路１５における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差および吸引側冷媒流路１８における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を両方とも確保できる。

　このため、流出側冷媒流路（第１蒸発流路）１５と吸引側冷媒流路（第２蒸発流路）１８の冷却性能を両方とも有効に発揮できる。従って、共通の冷却対象空間に対する冷却性能を第１、第２蒸発流路１５、１８の組み合わせにて効果的に向上できる。また、ディフューザ部１４ｄでの昇圧作用により圧縮機１１の吸入圧を上昇して、圧縮機１１の駆動動力を低減できる。

　本実施形態によると、エジェクタ１４から流出した冷媒を流出側冷媒流路１５（流出側蒸発器）へ導くための冷媒流路を、冷媒配管を用いることなく、蒸発器２０内に形成しているので、蒸発器２０を小型化できるとともに、ディフューザ部１４ｄにて昇圧した冷媒の圧力損失を抑制できる。その結果、エジェクタ１４によるサイクル効率（ＣＯＰ）向上効果、すなわち圧縮機の消費動力を低減させることによるＣＯＰ向上効果を充分に得ることができる。

　本実施形態では、冷媒が互いに並列に流れる多数個のチューブ形成部材２１のそれぞれに、流出側冷媒流路１５、吸引側冷媒流路１８およびエジェクタ１４が形成されている。

　これによると、蒸発器２０のバリエーションによってチューブ形成部材２１の個数が増減するとエジェクタ１４の個数も増減する。換言すれば、流出側冷媒流路１５および吸引側冷媒流路１８の本数が増減すると、エジェクタ１４のノズルのサイズや冷媒吸引能力も蒸発器２０全体として増減する。

　したがって、蒸発器２０のバリエーションに対してエジェクタ１４の設計を共通化しても性能の低下やサイクル成績係数ＣＯＰの低下を抑制できるので、蒸発器２０のバリエーションを容易に多様化できる。

　すなわち、１つのチューブ形成部材２１当たりでエジェクタ１４を最適化すればよいので、蒸発器２０のバリエーションを容易に多様化できる。

　例えば、蒸発器２０の能力が少なくてもいい仕様においては蒸発器２０自身が小型になるが、大能力が必要な仕様においては蒸発器２０自身が大きくなる。本実施形態では、蒸発器２０が大きくなる分チューブ形成部材２１の個数が増えれば、エジェクタ１４の個数も増えてノズルのサイズや冷媒吸引能力も全体として増えるので、蒸発器２０のサイズ毎にエジェクタ１４を最適化する必要がない。

　また、１つの蒸発器２０当たりに使われるエジェクタ１４の個数が多いため、エジェクタ１４の生産量を増加でき、ひいてはエジェクタ１４のコストダウンを図ることができる。

　また、エジェクタ１４が蒸発器２０に内蔵されるので、エジェクタ式冷凍サイクル１０の製品への搭載性を向上できる。

　本実施形態では、流出側冷媒流路１５および吸引側冷媒流路１８は、冷媒の下流側に向かうにつれて流路断面積が増加している。

　これによると、流出側冷媒流路１５および吸引側冷媒流路１８において冷媒が蒸発して体積が増加するにつれて流出側冷媒流路１５および吸引側冷媒流路１８の流路断面積も増加するので、冷媒の蒸発に伴う圧力損失の増加を抑制できる。

　本実施形態では、互いに隣接するチューブ形成部材２１のうち一方のチューブ形成部材２１に形成された管状部２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃは拡管状の先端部を有している。その拡管状の先端部には、他方のチューブ形成部材２１の管状部２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃが挿入されている。これにより、多数個のチューブ形成部材２１を容易に繋ぐことができる。

　本実施形態では、チューブ形成部材２１は絞り部１７を形成している。絞り部１７は、吸引側冷媒流路１８に流入する冷媒の流れを絞るノズル形状を有している。

　これによると、絞り部１７をチューブ形成部材２１に一体化できるので、部品点数を削減でき、ひいては冷凍サイクル全体の構成を簡素化できる。また、蒸発器２０全体として絞り部１７が多数個あるため、どれか１つの絞り部１７が詰まっても冷凍サイクルが破綻することを回避できる。

　さらに、絞り部１７はノズル形状を有しているので、エジェクタ１４のノズル部１４ａと同様のノズル特性を絞り部１７に持たせることができる。そのため、絞り部１７とノズル部１４ａとの冷媒流量割合を容易に設定できる。

　本実施形態では、チューブ形成部材２１は、エジェクタ１４を、流出側冷媒流路１５と吸引側冷媒流路１８との間に形成している。これにより、チューブ形成部材２１の体格を極力大型化させることなくチューブ形成部材２１にエジェクタ１４を形成することができる。

　本実施形態では、チューブ形成部材２１は、エジェクタ１４、流出側冷媒流路（第１冷媒流路）１５および吸引側冷媒流路（第２冷媒流路）１８に対応する孔を有する板状の有孔部材２１１と、有孔部材２１１の孔を有孔部材２１１の表裏両側から塞ぐ板状の閉塞部材２１２、２１３とが接合されることによって形成されている。

　これによると、エジェクタ１４が平面状に形成されるので、エジェクタ１４の製造精度を容易に高めることができる。例えば、エジェクタ１４のうち同軸度等の高精度を必要とする部分の製造が容易になる。また、チューブ形成部材２１を、打ち抜きなどの加工で大量に安価に製造できる。

　（第２実施形態）
　本実施形態では、図７に示すように、流量分配器１６を蒸発器２０に一体化している。

　有孔部材２１１のうち、その長手方向一端部（図７の上端部）には、入口タンク孔２１１ｄおよび出口タンク孔２１１ｃが形成されている。入口タンク孔２１１ｄは、冷媒が流入する入口空間である。出口タンク孔２１１ｃは、冷媒が流出する出口空間である。

　有孔部材２１１には、入口タンク孔２１１ｄとエジェクタ１４のノズル部１４ａとを繋ぐノズル側連通流路２１１ｅと、入口タンク孔２１１ｄと絞り機構１７とを繋ぐ吸引側連通流路２１１ｆとが形成されている。これにより、入口タンク孔２１１ｄは、エジェクタ１４のノズル部１４ａおよび絞り機構１７に繋がっており、出口タンク孔２１１ｃは、流出側冷媒流路１５に繋がっている。

　入口タンク孔２１１ｄ、ノズル側連通流路２１１ｅおよび吸引側連通流路２１１ｆによって流量分配器１６が構成されている。

　ノズル側連通流路２１１ｅおよび吸引側連通流路２１１ｆは、入口タンク孔２１１ｄから斜め下向きに延びている。

　図８に示すように、閉塞部材２１２、２１３には、管状に突出する入口側管状部２１２ｄ、２１３ｄおよび出口側管状部２１２ｃ、２１３ｃが形成されている。

　これらの管状部２１２ｄ、２１３ｄ、２１２ｃ、２１３ｃは、バーリング加工によって閉塞部材２１２、２１３と一体に成形されている。

　一方の閉塞部材２１２の管状部２１２ｄ、２１２ｃは、先端が拡管されている。管状部２１２ｄ、２１２ｃの拡管された先端に、隣接するチューブ形成部材２１の他方の閉塞部材２１３の管状部２１３ｄ、２１３ｃが挿入されて接合されている。したがって、管状部２１２ｄ、２１３ｄ、２１２ｃ、２１３ｃは、互いに隣接するチューブ形成部材２１同士を接合する接合部の役割を果たす。

　入口側管状部２１２ｄ、２１３ｄは、有孔部材２１１の入口タンク孔２１１ｄと重合している。したがって、入口側管状部２１２ｄは、互いに隣接するチューブ形成部材２１の入口タンク孔２１１ｄ同士を連通する連通部の役割を果たす。

　入口側管状部２１２ｄおよび入口タンク孔２１１ｄは、各チューブ形成部材２１のエジェクタ１４のノズル部および絞り機構１７に冷媒を分配する分配タンクを構成している。

　本実施形態によると、蒸発器２０全体として冷媒入口および冷媒出口を１つずつ設けるだけでよい。

　本実施形態では、チューブ形成部材２１は、冷媒が流入する入口空間２１１ｄと、入口空間２１１ｄとノズル部１４ａとを連通するノズル側連通流路２１１ｅと、入口空間２１１ｄと吸引側冷媒流路１８とを連通する吸引側連通流路２１１ｆとを形成している。

　これによると、冷媒をノズル部１４ａ側と吸引側冷媒流路１８側とに分配する分配部１６をチューブ形成部材２１に一体化できるので、部品点数を削減でき、ひいては冷凍サイクル全体の構成を簡素化できる。

　（第３実施形態）
　第２実施形態では、ノズル側連通流路２１１ｅおよび吸引側連通流路２１１ｆは、入口タンク孔２１１ｄから斜め下向きに延びているが、本実施形態では、図９に示すように、ノズル側連通流路２１１ｅは、入口タンク孔２１１ｄから水平方向に延びており、吸引側連通流路２１１ｆは、入口タンク孔２１１ｄから鉛直下向きに延びている。

　すなわち、ノズル側連通流路２１１ｅは、吸引側連通流路２１１ｆよりも重力方向上方側に配置されている。

　これにより、入口タンク孔２１１ｄに流入した冷媒（温度式膨張弁１３通過後の冷媒）を、エジェクタ１４のノズル部１４ａに向かう気液２相冷媒流と、絞り機構１７に向かう液相冷媒流とに重力を利用して分離できる。

　本実施形態では、ノズル側連通流路２１１ｅは、吸引側連通流路２１１ｆよりも重力方向上方側に配置されている。これにより、ノズル部１４ａ側に向かう気液２相冷媒流と、吸引側冷媒流路１８側に向かう液相冷媒流とに重力を利用して分離できる。

　（第４実施形態）
　上記実施形態では、絞り機構１７はノズル形状を有しているが、図１０に示すように、絞り機構１７はオリフィス形状を有していてもよい。絞り機構１７はキャピラリ形状を有していてもよい。

　（第５実施形態）
　上記実施形態では、有孔部材２１１および閉塞部材２１２、２１３が互いに重ね合わされて接合されることによって、チューブ形成部材２１が形成されているが、図１１、図１２、図１３に示すようにチューブ形成部材２１が形成されていてもよい。

　図１１の例では、チューブ形成部材２１は、エジェクタ１４、流出側冷媒流路１５、絞り機構１７および吸引側冷媒流路１８等に対応する形状がプレス成形された２つの成形部材２１４、２１５が互いに重ね合わされて接合されていることによって形成されている。

　図１２の例では、チューブ形成部材２１は、エジェクタ１４、流出側冷媒流路１５、絞り機構１７および吸引側冷媒流路１８等に対応する形状がプレス成形された１つの成形部材２１６と、１つの板状の重合部材２１７とが重ね合わされて接合されていることによって形成されている。

　図１３の例では、流出側冷媒流路１５および吸引側冷媒流路１８にインナーフィン２１８が配置されている。インナーフィン２１８は、冷媒と空気との熱交換を促進させる熱交換促進部材である。インナーフィン２１８は、薄板材に形成されており、チューブ形成部材２１の平坦な内面側に接合され空気側伝熱面積を拡大している。

　（第６実施形態）
　本実施形態では、図１４に示すように、多数個のチューブ形成部材２１相互間に、蓄冷パック２２が積層配置されている。蓄冷パック２２は、チューブ形成部材２１とは異なる非チューブ形成部材（第２部材）である。蓄冷パック２２は、フィン２０ｅを介してチューブ形成部材２１と接合されている。蓄冷パック２２は、蒸発器２０を流れる冷媒が持つ冷熱を蓄える蓄冷部材である。

　蓄冷パック２２は、蓄冷材と蓄冷材収容部材とを有している。蓄冷材は、冷熱を蓄える蓄冷物質である。例えば、蓄冷材はパラフィンである。蓄冷材は、酢酸ナトリウム水和物などでもよい。蓄冷材収容部材は、蓄冷材を収容する部材である。蓄冷材収容部材は、チューブ形成部材２１と同様の外形を有している。蓄冷材収容部材の具体的材質としては、熱伝導性やろう付け性に優れた金属であるアルミニウムが好適である。アルミニウム材にて蓄冷材収容部材を成形することにより、蒸発器２０の全体構成を一体ろう付けにて組み付けることができる。

　蓄冷パック２２の蓄冷材収容部材は、両隣に位置するチューブ形成部材２１同士の間で冷媒を流通させる冷媒流通孔を有している。

　チューブ形成部材２１の内部を流れる冷媒が持つ冷熱は、チューブ形成部材２１、フィン２０ｅおよび蓄冷パック２２の蓄冷材収容部材を介して蓄冷パック２２の蓄冷材に熱伝導される。これにより、蓄冷材は、蒸発器２０を流れる冷媒が持つ冷熱を蓄える。

　本実施形態では、多数個のチューブ形成部材２１および蓄冷部材２２は、互いに積層配置されている。これにより、冷媒が持つ冷熱を蓄冷部材２２で蓄えることができるので、蒸発器２０に蓄冷機能を持たせることができる。

　本実施形態では、蓄冷部材２２は、フィン２０ｅを介してチューブ形成部材２１と接合されている。これにより、冷媒が持つ冷熱を蓄冷部材２２で効果的に蓄えることができるので、蒸発器２０の蓄冷機能を高めることができる。

　（第７実施形態）
　本実施形態では、図１５に示すように、多数個のチューブ形成部材２１相互間に、補強部材２３が積層配置されている。補強部材２３は、チューブ形成部材２１とは異なる非チューブ形成部材（第２部材）である。補強部材２３は、フィン２０ｅを介してチューブ形成部材２１と接合されている。補強部材２３は、蒸発器２０の強度を増加させるための部材である。

　補強部材２３は、チューブ形成部材２１よりも高い剛性を有する剛性部材である。補強部材２３はフィン２０ｅを介してチューブ形成部材２１と接合されている。

　補強部材２３は、チューブ形成部材２１と同様の外形を有している。補強部材２３の具体的材質としては、熱伝導性やろう付け性に優れた金属であるアルミニウムが好適である。アルミニウム材にて補強部材２３を成形することにより、蒸発器２０の全体構成を一体ろう付けにて組み付けることができる。補強部材２３は、部分的に中空な形状を有していてもよい。

　補強部材２３は、両隣に位置するチューブ形成部材２１同士の間で冷媒を流通させる冷媒流通孔を有している。

　本実施形態では、多数個のチューブ形成部材２１および補強部材２３は、互いに積層配置されている。これにより、蒸発器２０の強度を増加させることができるので、静粛性を向上できる。

　本実施形態では、補強部材２３は、フィン２０ｅを介してチューブ形成部材２１と接合されている。これにより、蒸発器２０の強度を確実に増加させることができるので、静粛性を確実に向上できる。

　上記実施形態を適宜組み合わせ可能である。上記実施形態を例えば以下のように種々変形可能である。

　上述の実施形態において、蒸発器２０はエジェクタ１４、第１、第２蒸発流路１５、１８を一体化して構成されているが、蒸発器２０に他のエジェクタ式冷凍サイクル構成部品を一体化してもよい。例えば、蒸発器２０に温度式膨張弁１３と感温部１３ａとを一体的に組みつけてもよい。

　上述の実施形態では、蒸発器２０の各部材を一体に組み付けるに際して各部材を一体ろう付けしているが、これらの部材の一体組み付けは、ろう付け以外に、ねじ止め、かしめ、溶接、接着等によって行うことができる。

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

　上記の実施形態では、蒸発器２０を室内側熱交換器として構成し、放熱器１２を大気側へ放熱する室外熱交換器として構成しているが、逆に、蒸発器２０を大気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルに本開示を適用してもよい。

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

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　冷媒を減圧させるノズル部（１４ａ）と、前記ノズル部（１４ａ）から噴射された前記冷媒の流れによって吸引される前記冷媒が通る冷媒吸引口（１４ｂ）と、前記冷媒吸引口（１４ｂ）から吸引された冷媒と前記ノズル部（１４ａ）から噴射された前記冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部（１４ｄ）とを有するエジェクタ（１４）と、
　前記昇圧部（１４ｄ）から流出した前記冷媒が熱交換しながら流れる流出側冷媒流路（１５）と、
　前記冷媒吸引口（１４ｂ）から吸引される前記冷媒が熱交換しながら流れる吸引側冷媒流路（１８）と、
　を有するチューブ形成部材（２１）を多数個備え、
　前記多数個のチューブ形成部材（２１）は、内部を前記冷媒が互いに並列に流れるように設けられているエジェクタ一体型熱交換器。
　前記チューブ形成部材（２１）は、
　前記冷媒が流入する入口空間（２１１ｄ）と、
　前記入口空間（２１１ｄ）と前記ノズル部（１４ａ）とを連通するノズル側連通流路（２１１ｅ）と、
　前記入口空間（２１１ｄ）と前記吸引側冷媒流路（１８）とを連通する吸引側連通流路（２１１ｆ）とを備える請求項１に記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記ノズル側連通流路（２１１ｅ）は、前記吸引側連通流路（２１１ｆ）よりも重力方向上方側に配置されている請求項２に記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記流出側冷媒流路（１５）および前記吸引側冷媒流路（１８）のうち少なくとも一方の冷媒流路は、前記冷媒の下流側に向かうにつれて流路断面積が増加している請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　互いに隣接する前記チューブ形成部材（２１）のそれぞれに形成され、互いに隣接する前記チューブ形成部材（２１）同士の間の冷媒流路を形成する管状部（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ）を備え、
　互いに隣接する前記チューブ形成部材（２１）のうち一方の前記チューブ形成部材（２１）に形成された前記管状部（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１２ｄ）は拡管状の先端部を有しており、
　前記拡管状の先端部には、他方の前記チューブ形成部材（２１）の前記管状部（２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ、２１３ｄ）が挿入されている請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記チューブ形成部材（２１）は、前記吸引側冷媒流路（１８）に流入する前記冷媒の流れを絞る絞り部（１７）を形成しており、
　前記絞り部（１７）はノズル形状を有している請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記チューブ形成部材（２１）は、前記エジェクタ（１４）を、前記流出側冷媒流路（１５）と前記吸引側冷媒流路（１８）との間に備える請求項１ないし６のいずれか１つに記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記チューブ形成部材（２１）は、
　前記エジェクタ（１４）、前記流出側冷媒流路（１５）および前記吸引側冷媒流路（１８）に対応する孔を有する板状の有孔部材（２１１）と、
　前記有孔部材（２１１）の孔を前記有孔部材（２１１）の表裏両側から塞ぐ板状の閉塞部材（２１２、２１３）とから形成されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記チューブ形成部材（２１）は、前記流出側冷媒流路（１５）および前記吸引側冷媒流路（１８）に対応する形状が、プレス成形された２つの成形部材（２１４、２１５）が互いに重ね合わされて接合されていることによって形成されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記チューブ形成部材（２１）は、前記流出側冷媒流路（１５）および前記吸引側冷媒流路（１８）に対応する形状がプレス成形された１つの成形部材（２１６）と、前記成形部材（２１４、２１５）と重なり合う１つの板状の重合部材（２１７）とが接合されることによって形成されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記チューブ形成部材（２１）は、前記流出側冷媒流路（１５）および前記吸引側冷媒流路（１８）に配置されて前記冷媒の熱交換を促進するインナーフィン（２１８）を有している請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記チューブ形成部材（２１）は第１部材であり、
　前記第１部材とは異なる第２部材（２２、２３）を備え、
　前記第１部材（２１）および前記第２部材（２２、２３）は、互いに積層配置されている請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記第２部材は、冷熱を蓄える蓄冷部材（２２）である請求項１２に記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記蓄冷部材（２２）は、前記冷媒の熱交換を促進させる熱交換促進部材（２０ｅ）を介して前記第１部材（２１）と接合されている請求項１３に記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記第２部材は、前記第１部材（２１）よりも高い剛性を有する補強部材（２３）である請求項１２に記載のエジェクタ一体型熱交換器。
　前記補強部材（２３）は、前記冷媒の熱交換を促進させる熱交換促進部材（２０ｅ）を介して前記第１部材（２１）と接合されている請求項１５に記載のエジェクタ一体型熱交換器。