JP4725449B2 - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Description

本発明は、エジェクタを有するエジェクタ式冷凍サイクルに関する。

従来、特許文献１に、圧縮機吐出冷媒を放熱させる放熱器の下流側、かつエジェクタのノズル部上流側の分岐部で冷媒の流れを分岐して、分岐された一方の冷媒をノズル部側へ流入させ、他方の冷媒をエジェクタの冷媒吸引口側へ流入させるエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。

この特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのディフューザ部下流側にエジェクタから流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器を配置し、さらに、分岐部とエジェクタの冷媒吸引口の間に、冷媒を減圧させる絞り機構および冷媒を蒸発させて冷媒吸引口上流側に流出する第２蒸発器を配置して、双方の蒸発器において冷媒が吸熱作用を発揮できるようにしている。

さらに、第１蒸発器の下流側を圧縮機吸入側に接続して、エジェクタのディフューザ部で昇圧された冷媒を圧縮機に吸入させることで、圧縮機駆動動力を低減させてサイクル効率（ＣＯＰ）の向上を図っている。
特開２００５−３０８３８０号公報

ところで、この種のエジェクタでは、ノズル部において冷媒を等エントロピ的に膨張させることで、膨張時の運動エネルギーの損失を回収して、回収したエネルギー（以下、回収エネルギーという。）をディフューザ部において圧力エネルギーに変換している。

従って、エジェクタのエネルギー変換効率を示すエジェクタ効率ηｅは、以下の式Ｆ１で定義される。
ηｅ＝（１＋Ｇｅ／Ｇｎｏｚ）×（ΔＰ／ρ）／Δｉ…（Ｆ１）
ここで、Ｇｅはエジェクタの冷媒吸引口から吸引される冷媒流量、Ｇｎｏｚはエジェクタのノズル部を通過する冷媒流量、ΔＰはエジェクタのディフューザ部における昇圧量、ρは冷媒吸引口から吸引される冷媒密度、そして、Δｉはノズル部出入口間のエンタルピ差である。

上記式Ｆ１で表されるように、エジェクタ効率ηｅが所望の値になるようにエジェクタの各部の寸法・形状等を設計したとしても、ノズル部にて回収される回収エネルギーを表す指標であるエンタルピ差Δｉの絶対量が上昇しない限り、ディフューザ部にて変換される圧力エネルギー表す指標であるΔＰ／ρの絶対量を上昇させることができない。

つまり、所定のエジェクタ効率ηｅにおいては、エンタルピ差Δｉの絶対量を上昇させない限り、昇圧量ΔＰの絶対量を上昇させることができないので、圧縮機吸入冷媒圧力の上昇によるサイクル効率（ＣＯＰ）向上効果を拡大することもできない。

本発明は、上記点に鑑み、エジェクタのノズル部における回収エネルギー量を増加させて、エジェクタのディフューザ部における昇圧量を増大させることを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）から吐出された高温高圧冷媒を放熱させる放熱器（１３）と、放熱器（１３）の下流側に接続され、放熱器（１３）から流出する冷媒の気液を分離して液相冷媒を溜める気液分離器（１４）と、
前記気液分離器（１４）内の液相冷媒の流れを分岐する分岐部（Ｚ）と、
前記分岐部（Ｚ）で分岐された一方の液相冷媒を加熱する加熱手段（１２、１９）と、
前記加熱手段（１２、１９）にて加熱された冷媒が流入し、この流入冷媒を減圧膨張させるノズル部（１５ａ）、及びノズル部（１５ａ）から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒を吸引する冷媒吸引口（１５ｂ）を有するエジェクタ（１５）と、
前記分岐部（Ｚ）で分岐された他方の液相冷媒を減圧膨張させる絞り手段（１７）と、
前記絞り手段（１７）下流側の冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸引口（１５ｂ）上流側に流出する蒸発器（１８）とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルを特徴とする。

これによれば、放熱器（１３）の下流側に接続される高圧側の気液分離器（１４）内に溜まる液相冷媒を加熱手段（１２、１９）により加熱し、この加熱後の高圧側冷媒をノズル部（１５ａ）に流入させるので、ノズル部（１５ａ）入口側冷媒のエンタルピを増加させることができる。

ところで、ノズル部（１５ａ）入口側冷媒のエンタルピが増加すると、後述する図２に示すように、冷媒を等エントロピ膨張させた際のエンタルピの減少量が多くなる。

つまり、エジェクタ（１５）のノズル部（１５ａ）において、同じ圧力分だけ等エントロピ膨張させた場合、ノズル部（１５ａ）入口側冷媒のエンタルピが高いほど、ノズル部（１５ａ）入口側冷媒のエンタルピとノズル部（１５ａ）出口側冷媒のエンタルピとの差、すなわちノズル部（１５ａ）出入口間のエンタルピ差（Δｉ）が大きくなる。

従って、上記特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、エジェクタ効率（ηｅ）が所望の値になるように設計すれば、ノズル部（１５ａ）にて回収される回収エネルギーを表す指標であるエンタルピ差（Δｉ）の絶対量が増大させて、ディフューザ部（１５ｄ）における昇圧量（ΔＰ）の絶対量も増大させることができる。

その結果、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルに対して、より一層、圧縮機吸入冷媒圧力の上昇によるサイクル効率（ＣＯＰ）向上効果を拡大することができる。

さらに、上記のごとくノズル部（１５ａ）入口側冷媒のエンタルピを増加させることにより、ノズル部（１５ａ）入口側冷媒の気相冷媒割合（乾き度）が高くなる。そして、気相冷媒割合（乾き度）が高くなるに従って、ノズル部（１５ａ）を通過する冷媒密度が小さくなるので、ノズル部（１５ａ）入口側冷媒が液相冷媒のみの場合と同一流量の冷媒を減圧するために、ノズル部（１５ａ）の最小通路面積を大きく設計することができる。

その結果、ノズル部（１５ａ）の加工が容易になり、ノズル１５ａの加工コストを低減できる。

上記特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、具体的には、分岐部（Ｚ）で分岐された一方の液相冷媒は加熱手段（１２、１９）に直接流入させ、加熱手段（１２、１９）から流出した冷媒はノズル部（１５ａ）に直接流入させればよい。
また、上記特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、加熱手段（１２）は、サイクル内部の熱量を熱源としてもよい。具体的には、加熱手段は、ノズル部（１５ａ）に流入する冷媒と圧縮機（１１）吐出冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（１２）であってもよい。これによれば、加熱手段（１２）がサイクル内部の熱量を熱源としているので、ノズル部（１５ａ）に流入する冷媒を加熱するためのエネルギーを消費することもない。

また、上記特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、加熱手段（１９）は、サイクル外部から供給される熱量を熱源としてもよい。具体的には、加熱手段は、電源を供給されることによって発熱する電気ヒータであってもよい。

さらに、走行動力をエンジンより得る車両に適用されるエジェクタ式冷凍サイクルであれば、加熱手段は、ノズル部（１５ａ）に流入する冷媒とエンジンの冷却水とを熱交換させるヒータコア（１９）であってもよい。これによれば、エンジン廃熱を有効に活用できる。

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

（第１実施形態）
図１〜図３により、本発明の第１実施形態を説明する。図１は本発明の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の全体構成図である。まず、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、圧縮して吐出するもので、電磁クラッチ１１ａ、ベルト等を介して図示しない車両エンジンから駆動力が伝達される。

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。

圧縮機１１の吐出側には、加熱器１２の圧縮機側冷媒流路１２ａが接続されている。加熱器１２は、圧縮機１１吐出冷媒と、後述するレシーバ１４から流出した液相冷媒とを熱交換させて、レシーバ１４からエジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入する冷媒を加熱する内部熱交換器である。従って、本実施形態では、加熱器１２がサイクル内部の熱量を熱源とする加熱手段を構成する。

この加熱器１２は、いわゆる二重管式の熱交換器構成になっており、具体的には、圧縮機１１吐出冷媒が通過する圧縮機側冷媒流路１２ａを形成する外側管の内側に、レシーバ１４出口側冷媒が通過するレシーバ側冷媒流路１２ｂを形成する内側管を配置した構成になっている。もちろん、圧縮側冷媒通路１２ａの外表面とレシーバ側冷媒流路１２ｂの外表面とを溶接やろう付け等の手段で接合した構成を採用してもよい。

加熱器１２の圧縮機側冷媒流路１２ａの下流側には、放熱器１３が接続されている。放熱器１３は加熱器１２出口側の高温冷媒と図示しない送風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温冷媒を冷却するものである。

なお、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用し、高圧側圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界サイクルを構成している。従って、放熱器１３は冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。

放熱器１３の下流側には、冷媒の気液を分離して液相冷媒を溜める気液分離器であるレシーバ１４が接続されている。このレシーバ１４はタンク状の形状をしており、気相冷媒と液相冷媒の密度差によって気液を分離するものである。従って、レシーバ１４の鉛直方向下方側に液相冷媒が溜まる。

なお、本実施形態では、放熱器１３とレシーバ１４とを別体として構成しているが、放熱器１３とレシーバ１４とを一体に構成してもよい。さらに、放熱器１３として、冷媒を凝縮させる凝縮用熱交換部と、この凝縮用熱交換部からの冷媒を導入して冷媒の気液を分離するレシーバ１４と、このレシーバ１４からの飽和液相冷媒を過冷却する過冷却用熱交換部とを有する、いわゆるサブクールタイプの凝縮器を採用してもよい。

レシーバ１４の液相冷媒貯留部には、冷媒配管１４ａおよび分岐配管１４ｂが接続されている。つまり、レシーバ１４で分離された液相冷媒は冷媒配管１４ａへ流入する冷媒流れと、分岐配管１４ｂへ流入する冷媒流れとに分流される。従って、本実施形態では、レシーバ１４の液相冷媒貯留部に冷媒の流れを分岐する分岐部Ｚが構成される。

冷媒配管１４ａの他端側は、前述の加熱器１２のレシーバ側冷媒流路１２ｂ入口側へ接続され、レシーバ側冷媒流路１２ｂ出口側には、エジェクタ１５のノズル部１５ａが接続されている。エジェクタ１５は、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によって冷媒の循環を行う冷媒循環手段でもある。

また、エジェクタ１５は、加熱器１２のレシーバ側冷媒流路１２ｂ出口側から流入する高圧冷媒の通路面積を小さく絞って、高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部１５ａと、ノズル部１５ａの冷媒噴射口と連通するように配置されて後述する蒸発器１８ら流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口１５ｂとを有して構成される。

さらに、ノズル部１５ａおよび冷媒吸引口１５ｂの冷媒流れ下流側部位には、ノズル部１５ａから噴射する高速度の冷媒流と冷媒吸引口１５ｂからの吸引冷媒とを混合する混合部１５ｃが設けられ、混合部１５ｃの冷媒流れ下流側には昇圧部をなすディフューザ部１５ｄが設けられている。

ディフューザ部１５ｄは冷媒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１５のディフューザ部１５ｄ出口側には、内部熱交換器１６の低圧側冷媒流路１６ｂ入口側が接続され、低圧側冷媒流路１６ｂ出口側には、圧縮機１１吸入側が接続されている。内部熱交換器１６は、高圧側冷媒流路１６ａを通過する放熱器１３出口側冷媒と低圧側冷媒流路１６ｂを通過する圧縮機１１吸入側冷媒との間で熱交換を行うものである。

内部熱交換器１６の具体的構成としては、前述の加熱器１２と同様の構成を採用することができる。なお、本実施形態では、二重管式の熱交換器構成を採用しており、より具体的には、高圧側冷媒流路１６ａを形成する外側管の内側に低圧側冷媒流路１６ｂを形成する内側管を配置した構成としている。

一方、前述のレシーバ１４の液相冷媒貯留部に接続された分岐配管１４ｂの他端側は、内部熱交換器１６の高圧側冷媒流路１６ａ入口側へ接続され、高圧側冷媒流路１６ａ出口側には、絞り機構１７が接続されている。この絞り機構１７は、内部熱交換器１６下流側の高圧冷媒を減圧膨張させるとともに蒸発器１８への冷媒流量の調整作用をなす絞り手段であり、具体的にはキャピラリチューブやオリフィス等の固定絞りで構成できる。

絞り機構１７の下流側には、蒸発器１８入口側が接続され、蒸発器１８出口側には冷媒吸引口１５ｂに接続されている。蒸発器１８は、内部を通過する低圧冷媒と図示しない送風ファンの送風空気とを熱交換させることによって、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱器である。そして、蒸発器１８において吸熱されて冷却された送風空気が車室内に吹き出される。

次に、上述の構成において本実施形態の作動について説明する。なお、本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、図２のモリエル線図に実線で概略的に示す。

まず、圧縮機１１を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１１が冷媒を圧縮して吐出する。この時の冷媒の状態は図２のＡ点である。圧縮機１１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、加熱器１２の圧縮機側冷媒流路１２ａを通過する際に、レシーバ１４下流側冷媒と熱交換して放熱する（図２のＡ点→Ｂ点）。

加熱器１２の圧縮機側冷媒流路１２ａから流出した冷媒は、放熱器１３へ流入して、送風ファンにより送風された外気と熱交換してさらに放熱する。そして、レシーバ１４において気液分離される（図のＣ点）。レシーバ１４から、冷媒配管１４ａ側へ流出した液相冷媒は、加熱器１２のレシーバ側冷媒流路１２ｂを通過する際に、圧縮機１１吐出冷媒と熱交換して加熱される（図２のＣ点→Ｄ点）。

なお、レシーバ側冷媒流路１２ｂ下流側にはエジェクタ１５のノズル部１５ａが接続されているので、図２に示すように、加熱器１２はノズル部１５ａ入口側冷媒のエンタルピを増加させる作用を発揮している。

エジェクタ１５に流入した冷媒流れはノズル部１５ａで減圧され膨張する（図２のＤ点→Ｅ点）。そして、この減圧膨張時に冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換されて、冷媒がノズル部１５ａの冷媒噴射口から高速度となって噴出する。この際の冷媒吸引作用により、冷媒吸引口１５ｂから蒸発器１８通過後の冷媒（気相冷媒）が吸引される。

そして、混合部１５ｃにおいて、ノズル部１５ａの冷媒噴射口から噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口１５ｂから吸引された吸引冷媒が混合され（図２のＥ点→Ｆ点）、ディフューザ部１５ｄに流入する。このディフューザ部１５ｄ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（図２のＦ点→Ｇ点）。

そして、エジェクタ１５のディフューザ部１５ｄから流出した冷媒は、内部熱交換器１６の低圧側冷媒流路１６ｂに流入して、内部熱交換器１６の高圧側冷媒流路１６ａを通過する高圧冷媒と熱交換して加熱される（図２のＧ点→Ｈ点）。そして、低圧側冷媒流路１６ｂ通過後の気相冷媒は圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される（図２のＨ点→Ａ点）。

一方、レシーバ１４から、分岐配管１４ｂ側へ流出した液相冷媒は、内部熱交換器１６の高圧側冷媒流路１６ａへ流入して、低圧側冷媒流路１６ａを通過する圧縮機１１吸入冷媒と熱交換して放熱する（図２のＣ点→Ｉ点）。

そして、高圧側冷媒流路１６ａ通過後の液相冷媒は絞り機構１７で減圧されて低圧冷媒となり（図２のＩ点→Ｊ点）、この低圧冷媒が蒸発器１８に流入する。蒸発器１８では、送風ファンの送風空気から冷媒が吸熱して蒸発する（図２のＪ点→Ｋ点）。

そして、蒸発器１８通過後の気相冷媒は冷媒吸引口１５ｂからエジェクタ１５内に吸引され、この吸引冷媒がノズル部１５ａの冷媒噴射口からの噴射冷媒と混合される（図２のＫ点→Ｆ点）。

以上の如く、本実施形態では、レシーバ１４から分岐配管１４ｂ側へ流入した液相冷媒を絞り機構１７を介して蒸発器１８に供給できるので、蒸発器１８にて冷却作用を発揮できる。また、内部熱交換器１６における熱交換作用によって蒸発器１８入口側冷媒のエンタルピを減少して、蒸発器入口、出口間のエンタルピ差を拡大しているので、蒸発器１８の冷凍能力を向上できる。

さらに、エジェクタ１５のディフューザ部１５ｄ下流側に圧縮機１１吸入側を接続しているので、蒸発器１８における冷媒蒸発圧力に対して、ディフューザ部１５ｄの昇圧量ΔＰの分だけ、圧縮機１１吸入冷媒圧力を高くすることができる。その結果、圧縮機１１の圧縮仕事量を低減でき、サイクル効率（ＣＯＰ）を向上させることができる。

ここで、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルにおけるディフューザ部１５ｄの昇圧量ΔＰについて、図３に示すサイクルと比較して説明する。また、比較例サイクルにおける冷媒の状態を図２のモリエル線図中に破線で概略的に示す。

まず、図３に示すエジェクタ式冷凍サイクル（以下、比較例サイクルという。）は、本実施形態のサイクルに対して、本発明の要部である加熱器１２を廃止し、レシーバ１４で分離された冷媒を、冷媒配管１４ａを介して、直接エジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入させるように構成したサイクルである。その他の構成は本実施形態のサイクルと同様である。

次に、比較例サイクルの作動について説明する。圧縮機１１を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１１が冷媒を圧縮して吐出する（図２のＡ’点）。圧縮機１１から吐出された高温高圧の気相冷媒は、放熱器１３へ流入して、送風ファンにより送風された外気と熱交換して放熱する。そして、レシーバ１４において気液分離される（図のＣ点）。

なお、比較例サイクルでは、送風ファンによって放熱器１２へ送風される送風量を調整して、放熱器１２出口側冷媒の状態が本実施形態のサイクルと同等となるようにしている。

また、比較例サイクルでは、加熱器１２が廃止されているので、レシーバ１４から冷媒配管１４ａ側へ流入した冷媒は、直接エジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入して等エントロピ的に減圧膨張する（図２のＣ点→Ｅ’点）。さらに、混合部１５ｃにおいて冷媒吸引口１５ｂからの吸引冷媒と混合される（図２のＥ’点→Ｆ’点）。

混合された冷媒は、ディフューザ部１５ｄに流入して昇圧され（図２のＦ’点→Ｇ’点）、内部熱交換器１６において加熱され（図２のＧ’点→Ｈ’点）、さらに、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される（図２のＨ’点→Ａ’点）。

一方、レシーバ１４から、分岐配管１４ｂ側へ流出した液相冷媒は、本実施形態のサイクルと同様に内部熱交換器１６→絞り手段１７→蒸発器１８を介して冷媒吸引口１５ｂから吸引され、混合部１５ｃにおいてノズル部１５ａ噴射冷媒と混合され、ディフューザ部１５ｄにおいて昇圧される（図２のＣ点→Ｉ点→Ｊ点→Ｋ点→Ｆ’点→Ｇ’点）。

ここで、本実施形態のサイクルにおけるディフーザ部１５ｄの昇圧量ΔＰは、図２に示すように、比較例サイクルのディフューザ部１５ｄの昇圧量ΔＰ’に対して大きくなる。従って、本実施形態のサイクルによれば、比較例サイクルに対して、高いサイクル効率（ＣＯＰ）向上効果を得ることができる。

その理由は、本実施形態のサイクルでは、加熱器１２の作用によって、エジェクタ１５のノズル部１５ａ入口側冷媒のエンタルピを比較例サイクルに対して増加させることができるからである。ノズル部１５ａ入口側冷媒のエンタルピが増加すると、図２に示すように、等エントロピ線の傾きが緩やかになる。そのため、冷媒を等エントロピ膨張させた際のエンタルピの減少量が多くなる。

つまり、エジェクタ１５のノズル部１５ａにおいて、同じ圧力分だけ等エントロピ膨張させた場合、ノズル部１５ａ入口側冷媒のエンタルピが高いほど、ノズル部１５ａ入口側冷媒のエンタルピとノズル部１５ａ出口側冷媒のエンタルピとの差（ノズル部１５ａ出入口間のエンタルピ差）Δｉが大きくなる。

従って、図２に示すように、本実施形態のサイクルのノズル部１５ａ出入口間のエンタルピ差Δｉの絶対量は、比較例サイクルのエンタルピ差Δｉ’の絶対量に対して、大きくなる。

さらに、ノズル部１５出入口間のエンタルピ差Δｉの絶対量が大きくなると、前述の式Ｆ１に示すように、エジェクタ効率ηｅが所望の値になるようにエジェクタ１５の各部の寸法・形状等を設計した場合に、ディフューザ部１５ｄにおける昇圧量ΔＰの絶対量も大きくなる。

つまり、本実施形態では、ノズル部１５ａに流入する冷媒を加熱器１２において加熱してエンタルピを上昇させているので、ノズル部１５ａ出入口間のエンタルピ差Δｉを拡大して、ディフューザ部１５ｄの昇圧量ΔＰを拡大させることができる。その結果、比較例サイクルに対して、高いサイクル効率（ＣＯＰ）向上効果を得ることができる。

さらに、ノズル部１５ａ入口側冷媒のエンタルピを上記のごとく増加させることにより、ノズル部１５ａ入口側冷媒の気相冷媒割合（乾き度）が高くなる。そして、ノズル部１５ａ入口側冷媒の気相冷媒割合が高くなるに従って、ノズル部１５ａを通過する冷媒密度が小さくなるので、ノズル部１５ａ入口側冷媒が液相冷媒のみの場合と同一流量の冷媒を減圧するために、ノズル部１５ａの最小通路面積を大きく設計することができる。

その結果、ノズル部１５ａの加工が容易になり、ノズル１５ａの加工コストを低減できる。より具体的には、図４に示すように、比較例サイクルではノズル部１５ａの最適通路径０．４ｍｍにおいて、０．１７ＭＰａ程度の昇圧量を得ているが、本実施形態のサイクルでは最適通路径を０．６ｍｍに拡大でき、さらに、０．２７ＭＰａ程度の昇圧量を得ることができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、圧縮機１１吐出冷媒とレシーバ１４流出冷媒とを熱交換させる加熱器１２によって加熱手段を構成しているが、本実施形態では、図５に示すように、加熱器１２を廃止して、車両エンジンを冷却する冷却水とレシーバ１４流出冷媒とを熱交換させて、レシーバ１４からエジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入する冷媒を加熱するヒータコア１９を設けている。

従って、本実施形態では、ヒータコア１９がサイクル外部から供給される熱量を熱源とする加熱手段を構成する。このヒータコア１９も二重管式の熱交換器構成で構成することができる。具体的には、エンジン冷却水が通過するエンジン冷却水流路１９ａを形成する外側管の内側に、レシーバ１４出口側冷媒が通過するレシーバ側冷媒流路１９ｂを形成する内側管を配置した構成にすればよい。その他の構成は第１実施形態と同様である。

本実施形態のサイクルを作動させても、ヒータコア１９の作用によって、エジェクタ１５のノズル部１５ａ入口側冷媒のエンタルピを増加させることができるので、第１実施形態と同様に、高いサイクル効率（ＣＯＰ）向上効果を得ることができる。さらに、加熱手段の熱源としてエンジン廃熱を用いているので、エンジン廃熱を有効に活用できる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の各実施形態では、エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｂに吸引される冷媒を蒸発させる蒸発器１８のみを設けているが、さらに、エジェクタ１５のディフューザ部１５ｄの下流側に第２の蒸発器を設けてもよい。これによれば、蒸発器１８と第２の蒸発器の双方で同時に冷却作用を発揮できる。

この際、蒸発器１８の冷媒蒸発圧力はノズル部１４ａでの減圧直後の圧力となり、第２の蒸発器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となるので、これにより、第２の蒸発器の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも蒸発器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。従って、２つの異なる温度帯の蒸発器で冷却対象空間を冷却できる。

もちろん、この２つの蒸発器で、別々の冷却対象空間を冷却してもよいし、同一の冷却対象空間を冷却してもよい。さらに、同一の冷却対象空間を冷却する場合は、２つの蒸発器を一体化（ユニット化）してもよい。

（２）上述の各実施形態では、内部熱交換器１６および絞り手段１７を設けたサイクルについて説明したが、絞り手段１７を廃止して、内部熱交換器１６の高圧側冷媒流路１６ａに減圧機能を発揮させるようにしてもよい。具体的には、高圧側冷媒流路１６ａをキャピラリチューブにて構成して、低圧側冷媒流路１６ｂを通過する冷媒と熱交換させると同時に減圧させるようにしてもよい。

（３）上述の各実施形態では、分岐部Ｚがレシーバ１４の液相冷媒貯留部内に配置されているが、分岐部Ｚの配置はこれに限定されない。例えば、レシーバ１４の液相冷媒貯留部に１本の冷媒配管を接続し、この冷媒配管に三方継手を設けて分岐する構成であってもよい。

（４）上述の各実施形態では、上述の実施形態では、絞り機構１７を固定絞りによって構成しているが、絞り機構１７として、電気的、機械的に冷媒通路面積を変更できる可変絞り機構を用いてもよい。

（５）上述の第２実施形態では、サイクル外部から供給される熱量を熱源とする加熱手段として、ヒータコア１９を採用した例を説明したが、加熱手段はこれに限定されない。例えば、電源を供給されることによって発熱する電気ヒータであってもよい。この電気ヒータとしては電熱線やＰＴＣヒータ等を採用できる。また、太陽熱、地熱等を熱源とする構成であってもよい。

（６）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発明を同様に適用できることはもちろんである。

（７）上述の各実施形態では、冷媒としてフロン系冷媒を採用した例を説明したが、ＨＣ系冷媒および二酸化炭素を採用してもよい。

（８）上述の各実施形態では、放熱器１３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１８を室内側熱交換器として車室内冷却用に適用しているが、逆に、蒸発器１８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１３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発明を適用してもよい。

第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１実施形態のサイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態と比較される比較例サイクルの全体構成図である。 第１実施形態のサイクルと比較例サイクルの昇圧量の相違を説明するグラフである。 第２実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。

符号の説明

１１…圧縮機、１２…加熱器、１３…放熱器、１６、３０…開閉弁、
１５…エジェクタ、１５ａ…ノズル部、１５ｂ…冷媒吸引口、
１７…絞り機構、１８…蒸発器、１９…ヒータコア。

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）から吐出された高温高圧冷媒を放熱させる放熱器（１３）と、
   前記放熱器（１３）の下流側に接続され、前記放熱器（１３）から流出する冷媒の気液を分離して液相冷媒を溜める気液分離器（１４）と、
   前記気液分離器（１４）内の液相冷媒の流れを分岐する分岐部（Ｚ）と、
   前記分岐部（Ｚ）で分岐された一方の液相冷媒を加熱する加熱手段（１２、１９）と、
   前記加熱手段（１２、１９）にて加熱された冷媒が流入し、この流入冷媒を減圧膨張させるノズル部（１５ａ）、及び前記ノズル部（１５ａ）から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒を吸引する冷媒吸引口（１５ｂ）を有するエジェクタ（１５）と、
   前記分岐部（Ｚ）で分岐された他方の液相冷媒を減圧膨張させる絞り手段（１７）と、
   前記絞り手段（１７）下流側の冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸引口（１５ｂ）上流側に流出する蒸発器（１８）とを備えることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
2. 前記分岐部（Ｚ）で分岐された一方の液相冷媒は前記加熱手段（１２、１９）に直接流入し、前記加熱手段（１２、１９）から流出した冷媒は前記ノズル部（１５ａ）に直接流入することを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
3. 前記加熱手段（１２）は、サイクル内部の熱量を熱源とすることを特徴とする請求項１または２に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
4. 前記加熱手段は、前記ノズル部（１５ａ）に流入する冷媒と前記圧縮機（１１）吐出冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（１２）であることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
5. 前記加熱手段（１９）は、サイクル外部から供給される熱量を熱源とすることを特徴とする請求項１または２に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
6. 前記加熱手段は、電源を供給されることによって発熱する電気ヒータであることを特徴とする請求項５に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
7. 走行動力をエンジンより得る車両に適用される請求項５に記載のエジェクタ式冷凍サイクルであって、
   前記加熱手段は、前記ノズル部（１５ａ）に流入する冷媒と前記エンジンの冷却水とを熱交換させるヒータコア（１９）であることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。

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