JP5929814B2 - エジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、ノズルから噴射される高速度の噴射流体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は、冷媒を減圧させるノズルを有し、ノズル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るので、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。

例えば、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、ノズルの冷媒通路内にニードル状の弁体（通路形成部材）を配置し、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動に応じて、この弁体を変位させることによってノズルの冷媒通路面積（最小通路面積部における通路面積）を変更可能に構成されたものが開示されている。

さらに、特許文献１のエジェクタでは、ニードル状の弁体の先細先端部をノズルの冷媒噴射口から冷媒流れ下流側に突出させ、冷媒噴射口から噴射された噴射冷媒が弁体の先細先端部に沿って流れるようにしている。これにより、このエジェクタでは、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動によらず、冷媒噴射口から噴射された噴射冷媒の噴流を適性膨張に近づけるようにして、ノズルに高いノズル効率を発揮させようとしている。

なお、ノズル効率とは、ノズルに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る。

特開２００４−２７０４６０号公報

ところが、特許文献１のエジェクタのように弁体を変位させることによってノズルの冷媒通路面積を変化させる構成では、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動に応じて弁体を変位させようとしても、弁体の作動遅れ（応答遅れ）が生じてしまうことがある。このため、弁体を変位させた際に、冷媒噴射口から噴射された噴射冷媒の噴流が適性膨張に対して僅かに不足膨張あるいは過膨張となってしまうことがある。

このような僅かな不足膨張あるいは過膨張は、ノズル効率を大きく低下させてしまう原因にはなりにくいものの、噴射冷媒の噴流が不足膨張となってしまうと、冷媒噴射口から噴射された直後の冷媒がノズルの径方向に広がる膨張波を生じさせてしまうので、エジェクタに大きな作動音を生じさせてしまう。

上記点に鑑み、本発明では、ノズルの冷媒通路面積を変更可能に構成されたエジェクタの作動音を低減させることを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、請求項１に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（５３１）と、ノズル（５３１）から噴射された噴射冷媒によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（５３２ａ）、および噴射冷媒と冷媒吸引口（５３２ａ）から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させるディフューザ部（５３２ｂ）が形成されたボデー（３０）と、ノズル（５３１）の軸方向に延びる形状に形成されて、少なくとも一部がノズル（５３１）の冷媒通路内に配置された通路形成部材（５３３）と、通路形成部材（５３３）を変位させる駆動手段（５３４）とを備え、
ノズル（５３１）の内周面と通路形成部材（５３３）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（５１３ａ）であり、ノズル通路（５１３ａ）は、ノズル（５３１）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、ノズル通路（５１３ａ）には、冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部（５３ａ）、最小通路面積部（５３ａ）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（５３ｃ）が設けられており、駆動手段（５３４）は、通路形成部材（５３３）を変位させることによって、最小通路面積部（５３ａ）における冷媒通路面積を変化させるものであり、
さらに、ノズル（５３１）の内周面うち末広部（５３ｃ）を形成する部位、および通路形成部材（５３３）の外周面のうち末広部（５３ｃ）を形成する部位の少なくとも一方には、ノズル通路（５１３ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（５３１ａ、５３３ａ）が形成されていることを特徴とする。

これによれば、ノズル（５３１）の内周面うち末広部（５３ｃ）を形成する部位、および通路形成部材（５３３）の外周面のうち末広部（５３ｃ）を形成する部位の少なくとも一方に、ノズル通路（５１３ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（５３１ａ、５３３ａ）が形成されているので、ノズル通路（５１３ａ）を流通する冷媒によって生じる膨張波が、ノズル（５３１）の冷媒噴射口から流出してしまうことを抑制して、エジェクタの作動音を低減させることができる。

より詳細には、ノズル通路（５１３ａ）の最小通路面積部（５３ａ）近傍では、気液混合状態となった冷媒に閉塞（チョーキング）を生じさせて、気液混合状態の冷媒の流速を二相音速より高い値となるまで（超音速状態となるまで）加速することができる。従って、冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部（５３ｃ）では、気液混合状態の冷媒を加速することができる。

そして、末広部（５３ｃ）を流通する超音速状態となった冷媒が溝部（５３１ａ、５３３ａ）へ流入すると、冷媒通路面積の拡大によって冷媒の流速が急加速され、溝部（５３１ａ、５３３ａ）内部に膨張波を発生させる。さらに、溝部（５３１ａ、５３３ａ）へ流入した冷媒が溝部（５３１ａ、５３３ａ）から流出して末広部（５３ｃ）へ戻る際には、冷媒通路面積の縮小によって冷媒が急減速され、末広部（５３ｃ）内に衝撃波を発生させる。

この衝撃波は、溝部（５３１ａ、５３３ａ）にて発生した膨張波の進行を抑制し、膨張波がノズル（５３１）の冷媒噴射口から流出してしまうことを抑制する。その結果、冷媒噴射口から噴射される噴射冷媒の噴流を、適正膨張あるいは過膨張とすることができ、膨張波がボデー（３０）の内周壁面に衝突すること等によって生じる作動音を低減させることができる。

つまり、本請求項に記載の発明によれば、ノズル通路（従来技術におけるノズルの冷媒通路）の冷媒通路面積を変更可能に構成されたエジェクタの作動音を低減させることができる。

また、請求項２に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０）に適用されるエジェクタであって、
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）、旋回空間（３０ａ）から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、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を吸引する吸引用通路（１３ｂ）、減圧用空間（３０ｂ）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昇圧用空間（３０ｅ）が形成されたボデー（３０）と、少なくとも一部が減圧用空間（３０ｂ）の内部および昇圧用空間（３０ｅ）の内部に配置されるとともに、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通路形成部材（３５）と、通路形成部材（３５）を変位させる駆動手段（３７）とを備え、
ボデー（３０）のうち減圧用空間（３０ｂ）を形成する部位の内周面と通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、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）であり、ボデー（３０）のうち昇圧用空間（３０ｅ）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、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して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（１３ｃ）であり、ノズル通路（１３ａ）は、通路形成部材（３５）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、ノズル通路（１３ａ）には、冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部（３０ｍ）、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面積が徐々に拡大する末広部（１３２）が設けられており、駆動手段（３７）は、通路形成部材（３５）を変位させることによって、最小通路面積部（３０ｍ）における冷媒通路面積を変化させるものであり、
さらに、ボデー（３０）の内周面のうち末広部（１３２）を形成する部位、および通路形成部材（３５）の外周面のうち末広部（１３２）を形成する部位の少なくとも一方には、ノズル通路（１３ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（３２ａ、３５ａ）が形成されていることを特徴とする。

これによれば、ボデー（３０）の内周面のうち末広部（１３２）を形成する部位、および通路形成部材（３５）の外周面のうち末広部（１３２）を形成する部位の少なくとも一方に、ノズル通路（１３ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（３２ａ、３５ａ）が形成されているので、請求項１に記載の発明と同様に、ノズル通路（１３ａ）を流通する冷媒が生じさせる膨張波が、ノズル通路（１３ａ）から流出することを抑制して、エジェクタの作動音を低減させることができる。

つまり、本請求項に記載の発明によれば、ノズル通路（従来技術におけるノズルの冷媒通路）の冷媒通路面積を変更可能に構成されたエジェクタの作動音を低減させることができる。

なお、本請求項において、通路形成部材（３５）は、厳密に減圧用空間（３０ｂ）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（３０ｂ）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（１３ｃ）の形状を減圧用空間（３０ｂ）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（３５）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、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となるもの等も含む意味である。

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実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの模式的な全体構成図である。 第１実施形態のエジェクタの軸方向断面図である。 第１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３のＸ部の模式的な拡大断面図である。 第１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。 第２実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの模式的な全体構成図である。 第２実施形態のエジェクタの軸方向断面図である。 図７のＹ部の模式的な拡大断面図である。

（第１実施形態）
図１〜図５を用いて、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態のエジェクタ１３は、図１の全体構成図に示すように、冷媒減圧手段としてエジェクタを備える冷凍サイクル装置、すなわち、エジェクタ式冷凍サイクル１０に適用されている。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル１０は、車両用空調装置に適用されており、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、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蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、ＨＦＯ系冷媒（例えば、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の吐出口側には、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。

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手段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手段（冷媒輸送手段）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手段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および形状を説明するための模式的な断面図であって、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の内部に圧入等の手段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の中心軸方向から見たときに旋回空間３０ａの内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、旋回空間３０ａの内壁面に沿って流れ、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の中心軸は旋回空間３０ａの中心軸と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、その中心軸が減圧用空間３０ｂ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、図４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面積が徐々に拡大する末広部１３２が形成される。

先細部１３１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（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、本実施形態の通路形成部材３５の広がり角度は、減圧用空間３０ｂ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、末広部１３２における冷媒通路面積は、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、この通路形状によって減圧用空間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をノズルとして機能するノズル通路１３ａとしている。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４の模式的な拡大図に示すように、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の減圧用空間３０ｂと交わる範囲に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。

さらに、本実施形態では、図２〜図４に示すように、減圧用空間３０ｂを形成するノズルボデー３２の内周面のうち末広部１３２を形成する部位、および通路形成部材３５の外周面のうち末広部１３２を形成する部位のそれぞれに、ノズル通路１３ａの通路断面積を拡大させる側に凹むように形成されたノズルボデー側溝部３２ａ、および通路形成部材側溝部３５ａが形成されている。

より詳細には、ノズルボデー側溝部３２ａは、ノズルボデー３２の内周面のうち最小通路面積部３０ｍよりもノズル通路１３ａの最下流部に近い位置に配置されて、通路形成部材３５の軸周りの全周に亘って環状に形成されている。一方、通路形成部材側溝部３５ａは、通路形成部材３５の外周面のうち最小通路面積部３０ｍよりもノズル通路１３ａの最下流部に近い位置に配置されて、通路形成部材３５の軸周りの全周に亘って環状に形成されている。

また、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａは、いずれも周方向の断面形状がＶ字状に形成されている。このため、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａは、ノズル通路１３ａの末広部１３２内に、末広部１３２自体の冷媒通路面積の拡大度合よりも大きな拡大度合で冷媒通路面積を急拡大させる部位を形成している。このように冷媒通路面積が急拡大する部位では、冷媒が末広部１３２内に衝撃波を発生させる。

そこで、本実施形態では、冷媒がノズルボデー側溝部３２ａへ流入することによって生じる衝撃波および通路形成部材側溝部３５ａへ流入することによって生じる衝撃波が、通路形成部材３５が変位してもノズル通路１３ａ内で互いに衝突するように、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａを配置している。

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を変位させる駆動手段３７を収容した金属製円板状部材等で形成されている。なお、貫通穴の中心軸は旋回空間３０ａおよび減圧用空間３０ｂの中心軸と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手段によって固定されている。

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。なお、本実施形態では、ノズルボデー３２の下方側の先細先端部がミドルボデー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の先細先端部の外周形状に適合するように冷媒通路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、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。さらに、この吸引用通路１３ｂの中心軸垂直断面も円環状に形成され、吸引用通路１３ｂでは、中心軸の外周側から内周側へ向かって吸引冷媒が旋回しながら流れる。

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、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。昇圧用空間３０ｅは、上述したノズル通路１３ａから噴射された噴射冷媒と吸引通路３０ｄから吸引された吸引冷媒とを混合させる空間である。

この昇圧用空間３０ｅの内部には、前述した通路形成部材３５の下方側が配置されている。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面積を拡大させることによって、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１３ｃとし、噴射冷媒および吸引冷媒の混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換させている。つまり、ディフューザ通路１３ｃでは、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させている。さらに、このディフューザ通路１３ｃの中心軸垂直断面形状も円環状に形成されている。

なお、ノズル１３ａからディフューザ通路１３ｃ側へ噴射される冷媒および吸引用通路１３ｂから吸引される冷媒は、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、ディフューザ通路１３ｃを流通する冷媒およびディフューザ通路１３ｃから流出する冷媒についても、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の内部に配置されて、通路形成部材３５を変位させる駆動手段３７について説明する。この駆動手段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、溶接等の手段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、駆動手段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、駆動手段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手段によって接合され、作動棒３７ｅの下端側には通路形成部材３５の最下方側（底側）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。

なお、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、図２、図３に示すように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つの駆動手段３７を構成しているが、駆動手段３７の数はこれに限定されない。なお、駆動手段３７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内にネジ止め等の手段によって固定されている。また、図２、図３に示すように、ロワーボデー３４の上方側とミドルボデー３３との間には、前述したディフューザ通路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の中心軸も、旋回空間３０ａ、減圧用空間３０ｂおよび通路形成部材３５等の中心軸と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ハウジングボデー３１の気相冷媒流出口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、このコイルバネ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手段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手段を構成している。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）が吐出能力制御手段を構成している。

次に、上記構成における本実施形態の作動を図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およい吸引用通路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、ディフューザ通路１３ｃへ流入する（図５のｃ５点→ｄ５点、ｈ５点→ｄ５点）。

ディフューザ通路１３ｃでは冷媒通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒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（従来技術のノズル効率に相当）を向上させることができる。

また、本実施形態のエジェクタ１３によれば、駆動手段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。

さらに、駆動手段３７のうち、感温媒体が封入された封入空間３７ｂが、吸引用通路１３ｂおよびディフューザ通路１３ｃに挟まれる位置に配置されているので、吸引用通路１３ｂとディフューザ通路１３ｃ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。従って、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３７ｂが吸引用通路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ので、外気温の影響等を受けることなく吸引用通路１３ｂを流通する冷媒の蒸発器１４流出冷媒の温度を感温媒体に良好に伝達して、封入空間３７ｂ内の圧力を変化させることができる。つまり、封入空間３７ｂ内の圧力を蒸発器１４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。

また、本実施形態のエジェクタ１３によれば、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａが形成されているので、ノズル通路１３ａを流通する冷媒によって生じる膨張波が、ノズル通路１３ａの冷媒流れ最下流部（通常のノズルの冷媒噴射口に対応）から流出してしまうことを抑制して、エジェクタ１３の作動音を低減させることができる。

このことをより詳細に説明すると、前述の如く、ノズル通路１３ａの最小通路面積部３０ｍ近傍では、冷媒に閉塞（チョーキング）を生じさせて、気液混合状態の冷媒の流速を二相音速より高い値となるまで（超音速状態となるまで）加速することができる。従って、冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部１３２では、気液混合状態の冷媒を加速することができる。

そして、末広部１３２を流通する超音速状態となった冷媒がノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａへ流入すると、冷媒通路面積の急拡大によって冷媒の流速が急加速され、図４に示すように、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａ内部に膨張波を発生させる。さらに、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａ内へ流入した冷媒が末広部１３２へ戻る際には、冷媒通路面積の縮小によって冷媒が急減速され、末広部１３２内に衝撃波を発生させる。

この衝撃波は、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａにて発生した膨張波の進行を抑制するので、膨張波がノズル通路１３ａの冷媒流れ最下流部から流出してしまうことを抑制する。その結果、ノズル通路１３ａの冷媒流れ最下流部から噴射される噴射冷媒の噴流を、適正膨張あるいは過膨張とすることができ、膨張波がノズルボデー３２の内周壁面に衝突すること等によって生じる作動音を低減させることができる。

つまり、本実施形態のエジェクタ１３によれば、ノズル通路１３ａの冷媒通路面積（最小通路面積部３０ｍにおける通路面積）を変更可能に構成されたエジェクタの作動音を低減させることができる。

また、本実施形態のエジェクタでは、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａをそれぞれノズルボデー３２および通路形成部材３５の軸周りの全周に亘って設けているので、それぞれの溝部３２ａ、３５ａを全周に亘って設けることなく一部に設ける場合に対して、膨張波がノズル通路１３ａの冷媒流れ最下流部から流出してしまうことを効果的に抑制できる。

また、本実施形態のエジェクタでは、ノズルボデー３２側にノズルボデー側溝部３２ａが設けられ、通路形成部材３５側に通路形成部材側溝部３５ａが設けられているので、双方の溝部によって生じた衝撃波同士が衝突することによって、膨張波が生じた箇所から比較的短い距離で膨張波の進行を止めることができる。

さらに、本実施形態のエジェクタでは、冷媒がノズルボデー側溝部３２ａへ流入することによって生じる衝撃波および通路形成部材側溝部３５ａへ流入することによって生じる衝撃波が、ノズル通路１３ａ内で互いに衝突するように、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａを配置している。従って、駆動手段３７が通路形成部材３５を変位させたとしても、膨張波が生じた箇所から比較的短い距離で膨張波の進行を止めることができる。

また、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、従来技術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。

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とは別に気液分離手段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する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とは別に気液分離手段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。

（第２実施形態）
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、図６の全体構成図に示すように、第１実施形態のエジェクタ１３に代えて、エジェクタ５３および気液分離器６０を採用している。

本実施形態のエジェクタ５３は、気液分離手段としての機能は有していないものの、第１実施形態のエジェクタ１３と同様に、冷媒減圧手段としての機能を果たすとともに、冷媒循環手段（冷媒輸送手段）としての機能を果たすものである。このエジェクタ５３の具体的構成については、図７、図８を用いて説明する。

まず、エジェクタ５３は、図７に示すように、ノズル５３１およびボデー５３２を有して構成されている。ノズル５３１は、冷媒を減圧させて噴射するものであり、冷媒の流れ方向に向かって徐々に先細る略円筒状の金属（例えば、ステンレス合金）等で形成されている。

さらに、ノズル５３１の冷媒通路内には、ノズル５３１の軸方向に延びる針状（細長円柱状）に形成されたニードル弁５３３が配置されている。そして、ノズル５３１の冷媒通路の内周面とニードル弁５３３の外周面との間には、冷媒を等エントロピ的に減圧させるノズル通路５１３ａが形成されている。従って、本実施形態のニードル弁５３３は、ノズル５３１内にノズル通路５１３ａを形成する通路形成部材である。

より具体的には、このノズル通路５１３ａには、冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部５３ａ、最小通路面積部５３ａよりも冷媒流れ上流側に形成されて最小通路面積部５３ａに至るまでの冷媒通路面積が徐々に縮小する先細部５３ｂ、および最小通路面積部５３ａ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５３ｃが形成されている。

つまり、本実施形態のノズル通路５１３ａの冷媒通路面積は、ラバールノズルと同様に変化するように構成されている。さらに、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａの通常運転時に、最小通路面積部５３ａにて冷媒の流速が二相音速αｈ以上（超音速状態）となるように設定されたものが採用されている。

また、ニードル弁５３３は、ノズルの軸線に対して、同軸上に配置されている。従って、ノズル通路５１３ａは、ノズル５３１の軸方向に垂直な断面における断面形状が円環状に形成されている。さらに、ニードル弁５３３の冷媒流れ上流側の端部には、ニードル弁５３３をノズル５３１の軸線方向に変位させる駆動手段としてのステッピングモータ５３４に連結されている。

そして、このステッピングモータ５３４が、ニードル弁５３３をノズル５３１の軸線方向に変位させることによって、ノズル通路５１３ａの冷媒通路面積（最小通路面積部５３ａにおける通路面積）が調整される。なお、ステッピングモータ５３４は、制御装置から出力される制御信号（制御パルス）によって、その作動が制御される。

さらに、本実施形態では、図７、８に示すように、ノズル５３１の冷媒通路の内周面のうち末広部５３ｃを形成する部位、およびニードル弁５３３の外周面のうち末広部５３ｃを形成する部位のそれぞれに、ノズル通路５１３ａの通路断面積を拡大させる側に凹むように形成されたノズル側溝部５３１ａ、およびニードル弁側溝部５３３ａが形成されている。

より詳細には、ノズル側溝部５３１ａは、ノズル５３１の冷媒通路の内周面のうち最小通路面積部５３ａよりもノズル５３１の冷媒噴射口５３１ｂに近い位置に配置されて、ニードル弁５３３の軸周りの全周に亘って環状に形成されている。一方、ニードル弁側溝部５３３ａは、ニードル弁５３３の外周面のうち最小通路面積部５３ａよりもノズル通路５１３ａの最下流部（すなわち、冷媒噴射口５３１ｂ）に近い位置に配置されて、ニードル弁５３３の軸周りの全周に亘って環状に形成されている。

また、ノズル側溝部５３１ａおよびニードル弁側溝部５３３ａは、いずれも周方向の断面形状がＶ字状に形成されている。このため、第１実施形態のノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａと同様に、ノズル側溝部５３１ａおよびニードル弁側溝部５３３ａは、ノズル通路５１３ａの末広部５３ｃ内に、末広部５３ｃ自体の冷媒通路面積の拡大度合よりも大きな拡大度合で冷媒通路面積を急拡大させる部位を形成している。

さらに、本実施形態では、冷媒がノズル側溝部５３１ａへ流入することによって生じる衝撃波およびニードル弁側溝部５３３ａへ流入することによって生じる衝撃波が、ニードル弁５３３を変位させてもノズル通路５１３ａ内で互いに衝突するように、ノズル側溝部５３１ａおよびニードル弁側溝部５３３ａを配置している。

次に、ボデー５３２は、略円筒状の金属（例えば、アルミニウム）等で形成されており、内部にノズル５３１を支持固定する固定部材として機能するとともに、エジェクタ１３の外殻を形成するものである。より具体的には、ノズル５３１は、ボデー５３２の長手方向一端側の内部に収容されるように圧入等によって固定されている。

また、ボデー５３２の外周側面のうち、ノズル５３１の外周側に対応する部位には、その内外を貫通してノズル５３１の冷媒噴射口５３１ｂと連通するように設けられた冷媒吸引口５３２ａが形成されている。この冷媒吸引口５３２ａは、ノズル５３１の冷媒噴射口５３１ｂから噴射された噴射冷媒の吸引作用によって蒸発器１４から流出した冷媒をエジェクタ５３の内部へ吸引する貫通穴である。

さらに、ボデー５３２の内部には、冷媒噴射口５３１ｂから噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口５３２ａから吸引された吸引冷媒と混合させて昇圧させる昇圧部としてのディフューザ部５３２ｂ、冷媒吸引口５３２ａから吸引された吸引冷媒をディフューザ部５３２ｂへ導く吸引通路５３２ｃ等が形成されている。

吸引通路５３２ｃは、ノズル５３１の先細り形状の先端部周辺の外周側とボデー５３２の内周側との間の空間によって形成されており、吸引通路５３２ｃの冷媒通路面積は、冷媒流れ方向に向かって徐々に縮小している。これにより、吸引通路５３２ｃを流通する吸引冷媒の流速を徐々に増速させて、ディフューザ部５３２ｂにて吸引冷媒と噴射冷媒が混合する際のエネルギ損失（混合損失）を減少させている。

ディフューザ部５３２ｂは、吸引通路５３２ｃの出口側に連続するように配置されて、冷媒通路面積が徐々に拡大するように形成されている。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能、すなわち、混合冷媒の流速を減速させて混合冷媒を昇圧させる機能を果たす。

また、ディフューザ部５３２ｂを形成するボデー５３２の内周壁面の壁面形状は、図７に示すように、複数の曲線を組み合わせて形成されている。そして、ディフューザ部５３２ｂの冷媒通路断面積の広がり度合が冷媒流れ方向に向かって徐々に大きくなった後に再び小さくなっていることで、冷媒を等エントロピ的に昇圧させることができる。

エジェクタ５３のディフューザ部５３２ｂの出口側には、気液分離器６０の冷媒流入口が接続されている。気液分離器６０は、内部に流入した冷媒の気液を分離する気液分離手段である。さらに、本実施形態の気液分離器６０は、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える貯液手段としての機能を果たす。

気液分離器６０の液相冷媒流出口には、蒸発器１４の冷媒入口側が接続されている。また、気液分離器６０の気相冷媒流出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａの作動は、基本的に第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０と同様である。従って、圧縮機１１から吐出された高温高圧状態の気相冷媒が放熱器１２にて過冷却液相冷媒となるまで冷却されて、エジェクタ５３へ流入する。

エジェクタ５３へ流入した冷媒は、ノズル５３１とニードル弁５３３との間に形成されるノズル通路５１３ａにて等エントロピ的に減圧されて噴射される。この際、制御装置は、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ステッピングモータ５３ｄの作動を制御する。

そして、第１実施形態と同様に、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５３２ａを介して、エジェクタ５３の内部へ吸引され、冷媒噴射口５３１ｂから噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口５３２ａから吸引された吸引冷媒との混合冷媒がディフューザ部５３２ｂにて昇圧される。

エジェクタ５３のディフューザ部５３２ｂから流出した冷媒は、気液分離器６０にて気液分離され、分離された液相冷媒が蒸発器１４へ流入し、分離された気相冷媒が圧縮機１１へ吸入され再び圧縮される。その他の作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａでは、第１実施形態と同様に、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。

さらに、本実施形態のエジェクタ５３によれば、ノズル側溝部５３１ａおよびニードル弁側溝部５３３ａが形成されているので、第１実施形態と同様に、ノズル通路５１３ａを流通する冷媒によって生じる膨張波が、ノズル５３１の冷媒噴射口５３１ｂから流出してしまうことを抑制して、エジェクタ５３の作動音を低減させることができる。

つまり、本実施形態のエジェクタ５３の構成であっても、第１実施形態と同様に、ノズル通路５１３ａの冷媒通路面積（最小通路面積部５３ａにおける通路面積）を変更可能に構成されたエジェクタの作動音を低減させることができる。

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

（１）上述の第１実施形態では、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａの双方を設けた例を説明したが、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａのうち少なくとも一方を設ければよい。

その理由は、ノズルボデー側溝部３２ａおよび通路形成部材側溝部３５ａのうち少なくとも一方を設けることで、衝撃波を発生させて膨張波の進行を抑制することができ、ノズル通路１３ａの冷媒通路面積を変更可能に構成されたエジェクタ１３の作動音を低減させることができるからである。

同様に、第２実施形態では、ノズル側溝部５３１ａおよびニードル弁側溝部５３３ａのうち少なくとも一方を設ければよい。

また、上述の実施形態では、各溝部３２ａ、３５ａ、５３１ａ、５３３ａとして、軸周りの全周に亘って環状に形成されたものを採用したが、もちろん、環状に形成されている必要はなく、軸方向から見たときに、複数の円弧に分割される形状等に形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、各溝部３２ａ、３５ａ、５３１ａ、５３３ａを、最小通路面積部３０ｍ、５３ａよりも、ノズル通路１３ａ、５１３ａの最下流部に近い位置に配置した例を説明したが、各溝部３２ａ、３５ａ、５３１ａ、５３３ａは、末広部１３２、５３ａに配置されていれば、これに限定されない。

また、上述の実施形態では、各溝部３２ａ、３５ａ、５３１ａ、５３３ａの周方向の断面形状をＶ字状に形成した例を説明したが、各溝部３２ａ、３５ａ、５３１ａ、５３３ａの周方向の断面形状はこれに限定さない。例えば、周方向断面形状がＵ字状であってもよいし、コの字状であってもよい。

（２）上述の第１実施形態では、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の減圧用空間３０ｂの内周面と交わる範囲に形成される冷媒通路をノズル通路１３ａとしたが、減圧用空間３０ｂの内周面から法線方向に延びる線分が通路形成部材３５の外周面と交わる範囲に形成された冷媒通路をノズル通路１３ａとしてもよい。

また、第２実施形態においても、ニードル弁５３３の外周面から法線方向に延びる線分がノズル５３１の内周面と交わる範囲に形成される冷媒通路あるいはノズル５３１の内周面から法線方向に延びる線分がニードル弁５３３の外周面と交わる範囲に形成される冷媒通路をノズル通路５１３ａとすればよい。

なお、第２実施形態では、図８にて、ニードル弁５３３がノズル５３１の冷媒噴射口５３１ｂよりも冷媒流れ下流側に突出するように配置した例を図示したが、ノズル５３１の冷媒噴射口５３１ｂよりも冷媒流れ下流側に突出していなくてもよい。

（３）上述の第１実施形態では、通路形成部材３５を変位させる駆動手段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、駆動手段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、駆動手段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。さらに、第２実施形態と同様に駆動手段として電動モータ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。

また、第２実施形態のエジェクタ５３のニードル弁５３３を第１実施形態と同様に、ダイヤフラムを有して構成された駆動手段にて変位させるようにしてもよい。

（４）上述の実施形態では、エジェクタ１３の液相冷媒流出口３１ｃおよび気液分離器６０の液相冷媒流出口の詳細について説明していないが、これらの冷媒流出口に冷媒を減圧させる減圧手段（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。

（５）上述の実施形態では、本発明のエジェクタ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、本発明のエジェクタ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。

（６）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の構成部材、エジェクタ５３のノズル５３１およびボデー５３２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。

１０ エジェクタ式冷凍サイクル
１３ エジェクタ
１３ａ ノズル通路
１３ｂ 吸引用通路
１３ｃ ディフューザ通路
３０ ボデー
３５ 通路形成部材
３８ 作動棒
３８ｂ 板状部

Claims (5)

1. 蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
   冷媒を噴射するノズル（５３１）と、
   前記ノズル（５３１）から噴射された噴射冷媒によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（５３２ａ）、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（５３２ａ）から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させるディフューザ部（５３２ｂ）が形成されたボデー（３０）と、
   前記ノズル（５３１）の軸方向に延びる形状に形成されて、少なくとも一部が前記ノズル（５３１）の冷媒通路内に配置された通路形成部材（５３３）と、
   前記通路形成部材（５３３）を変位させる駆動手段（５３４）とを備え、
   前記ノズル（５３１）の内周面と通路形成部材（５３３）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（５１３ａ）であり、
   前記ノズル通路（５１３ａ）は、前記ノズル（５３１）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、
   前記ノズル通路（５１３ａ）には、冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部（５３ａ）、前記最小通路面積部（５３ａ）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（５３ｃ）が設けられており、
   前記駆動手段（５３４）は、前記通路形成部材（５３３）を変位させることによって、前記最小通路面積部（５３ａ）における冷媒通路面積を変化させるものであり、
   さらに、前記ノズル（５３１）の内周面うち前記末広部（５３ｃ）を形成する部位、および前記通路形成部材（５３３）の外周面のうち前記末広部（５３ｃ）を形成する部位の少なくとも一方には、前記ノズル通路（５１３ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（５３１ａ、５３３ａ）が形成されていることを特徴とするエジェクタ。
2. 蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０）に適用されるエジェクタであって、
   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）、前記旋回空間（３０ａ）から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（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を吸引する吸引用通路（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を混合させる昇圧用空間（３０ｅ）が形成されたボデー（３０）と、
   少なくとも一部が前記減圧用空間（３０ｂ）の内部および前記昇圧用空間（３０ｅ）の内部に配置されるとともに、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状に形成された通路形成部材（３５）と、
   前記通路形成部材（３５）を変位させる駆動手段（３７）とを備え、
   前記ボデー（３０）のうち前記減圧用空間（３０ｂ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、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）であり、
   前記ボデー（３０）のうち前記昇圧用空間（３０ｅ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、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として機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
   前記ノズル通路（１３ａ）は、前記通路形成部材（３５）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、
   前記ノズル通路（１３ａ）には、冷媒通路面積が最も縮小した最小通路面積部（３０ｍ）、前記最小通路面積部（３０ｍ）から冷媒流れ下流側に形成されて冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部（１３２）が設けられており、
   前記駆動手段（３７）は、前記通路形成部材（３５）を変位させることによって、前記最小通路面積部（３０ｍ）における冷媒通路面積を変化させるものであり、
   さらに、前記ボデー（３０）の内周面のうち前記末広部（１３２）を形成する部位、および前記通路形成部材（３５）の外周面のうち前記末広部（１３２）を形成する部位の少なくとも一方には、前記ノズル通路（１３ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（３２ａ、３５ａ）が形成されていることを特徴とするエジェクタ。
3. 前記溝部（３２ａ、３５ａ）は、前記通路形成部材（３５）の軸方向から見たときに、前記ボデー（３０）の内周面のうち前記末広部（１３２）を形成する部位、および前記通路形成部材（３５）の外周面のうち前記末広部（１３２）を形成する部位の少なくとも一方の全周に亘って環状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のエジェクタ。
4. 前記溝部（３２ａ、３５ａ）は、前記ボデー（３０）の内周面のうち前記末広部（１３２）を形成する部位、および前記通路形成部材（３５）の外周面のうち前記末広部（１３２）を形成する部位の双方に設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のエジェクタ。
5. 前記減圧用空間（３０ｂ）の内周面に形成された前記溝部（３２ａ、３５ａ）および前記通路形成部材（３５）の外周面に形成された前記溝部（３２ａ、３５ａ）は、双方の溝部（３２ａ、３５ａ）へ冷媒が流入することによって生じる衝撃波同士が前記ノズル通路（１３ａ）内で互いに衝突するように配置されていることを特徴とする請求項４に記載のエジェクタ。

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