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WO2014162688A1 - エジェクタ - Google Patents

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Publication number
WO2014162688A1
WO2014162688A1 PCT/JP2014/001658 JP2014001658W WO2014162688A1 WO 2014162688 A1 WO2014162688 A1 WO 2014162688A1 JP 2014001658 W JP2014001658 W JP 2014001658W WO 2014162688 A1 WO2014162688 A1 WO 2014162688A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
passage
refrigerant
nozzle
forming member
peripheral surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/001658
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀也 松井
西嶋　春幸
山田　悦久
Original Assignee
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社デンソー filed Critical 株式会社デンソー
Publication of WO2014162688A1 publication Critical patent/WO2014162688A1/ja

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04F—PUMPING OF FLUID BY DIRECT CONTACT OF ANOTHER FLUID OR BY USING INERTIA OF FLUID TO BE PUMPED; SIPHONS
    • F04F5/00—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow
    • F04F5/02—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid
    • F04F5/10—Jet pumps, i.e. devices in which flow is induced by pressure drop caused by velocity of another fluid flow the inducing fluid being liquid displacing liquids, e.g. containing solids, or liquids and elastic fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H2001/3286—Constructional features
    • B60H2001/3298—Ejector-type refrigerant circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00—Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/001—Ejectors not being used as compression device
    • F25B2341/0012—Ejectors with the cooled primary flow at high pressure

Definitions

  • the present disclosure relates to an ejector that sucks fluid by a high-speed jet fluid jetted from a nozzle.
  • an ejector is known as a decompression device applied to a vapor compression refrigeration cycle apparatus.
  • This type of ejector has a nozzle that depressurizes the refrigerant, sucks the gas-phase refrigerant that has flowed out of the evaporator due to the suction action of the jet refrigerant injected from the nozzle, and sucks the jet refrigerant with the booster (diffuser section)
  • the pressure can be increased by mixing with a refrigerant.
  • a refrigeration cycle apparatus including an ejector as a decompression device (hereinafter referred to as an ejector-type refrigeration cycle)
  • the power consumption of the compressor can be reduced by utilizing the refrigerant pressure-increasing action in the pressure-increasing section of the ejector.
  • the coefficient of performance (COP) of the cycle can be improved as compared with a normal refrigeration cycle apparatus provided with an expansion valve or the like as a decompression device.
  • a needle-shaped valve body (passage forming member) is disposed in a refrigerant passage of a nozzle, and according to load fluctuations of the ejector refrigeration cycle, A configuration is disclosed in which the refrigerant passage cross-sectional area of the nozzle (passage area in the minimum passage area portion) can be changed by displacing the valve body.
  • the tapered tip of the needle-like valve body is protruded from the coolant injection port of the nozzle to the downstream side of the refrigerant flow, and the injected refrigerant injected from the refrigerant injection port is directed to the tapered tip of the valve body.
  • the jet of the injection refrigerant injected from the refrigerant injection port is brought close to proper expansion regardless of the load fluctuation of the ejector-type refrigeration cycle, and the nozzle tries to exhibit high nozzle efficiency.
  • the nozzle efficiency is energy conversion efficiency when the pressure energy of the refrigerant is converted into kinetic energy at the nozzle.
  • an object of the present disclosure is to reduce the operating noise of an ejector configured to be able to change the refrigerant passage cross-sectional area of a nozzle.
  • the ejector is used in a vapor compression refrigeration cycle apparatus.
  • the ejector includes a nozzle, a body, a passage forming member, and a driving device.
  • the nozzle injects the refrigerant
  • the body is a refrigerant suction port that sucks the refrigerant from outside by the jetted refrigerant jetted from the nozzle, and a diffuser unit that increases the pressure by mixing the jetted refrigerant and the suction refrigerant sucked from the refrigerant suction port
  • the passage forming member extends in the axial direction of the nozzle and is disposed at least in the refrigerant passage of the nozzle.
  • the drive device displaces the passage forming member.
  • the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the nozzle and the outer peripheral surface of the passage forming member is a nozzle passage that depressurizes the refrigerant, and the nozzle passage has an annular shape in a cross section perpendicular to the axial direction of the nozzle. ing.
  • the nozzle passage has a minimum passage area portion having the smallest passage cross-sectional area and a divergent portion that is formed on the downstream side in the refrigerant flow direction from the minimum passage area portion, and the passage cross-sectional area gradually increases.
  • the drive device changes the passage sectional area in the minimum passage area by displacing the passage forming member. At least one of the inner peripheral surface of the nozzle that forms the divergent portion and the outer peripheral surface of the passage forming member that forms the divergent portion has a groove that is recessed so that the cross-sectional area of the nozzle passage is enlarged.
  • At least one of the inner peripheral surface of the nozzle that forms the divergent portion and the outer peripheral surface of the passage forming member that forms the divergent portion is formed with a groove that is recessed toward the side where the passage cross-sectional area of the nozzle passage is enlarged. Therefore, the expansion wave generated by the refrigerant flowing through the nozzle passage is prevented from flowing out from the refrigerant injection port of the nozzle, and the operating sound of the ejector can be reduced.
  • the refrigerant in the gas-liquid mixed state is blocked (choking), and the flow rate of the refrigerant in the gas-liquid mixed state is higher than the two-phase sound velocity. Can be accelerated (until it becomes supersonic). Therefore, the refrigerant in the gas-liquid mixed state can be accelerated in the divergent portion where the passage cross-sectional area gradually increases.
  • This shock wave suppresses the progress of the expansion wave generated in the groove part, and suppresses the expansion wave from flowing out from the refrigerant injection port of the nozzle.
  • the jet flow of the injection refrigerant injected from the refrigerant injection port can be appropriately expanded or overexpanded, and the operation noise caused by the expansion wave colliding with the inner peripheral wall surface of the body can be reduced. .
  • the ejector configured to be able to change the passage cross-sectional area of the nozzle passage (nozzle refrigerant passage).
  • the ejector is used in a vapor compression refrigeration cycle apparatus.
  • the ejector includes a body, a passage forming member, and a driving device.
  • the body communicates with the refrigerant inlet, the swirling space for turning the refrigerant flowing in from the refrigerant inlet, the pressure reducing space for reducing the pressure of the refrigerant flowing out of the swirling space, and the downstream of the pressure reducing space in the refrigerant flow direction.
  • the passage forming member is disposed in at least the interior of the decompression space and the interior of the pressurization space, and has a conical shape whose cross-sectional area increases in a direction away from the decompression space.
  • the drive device displaces the passage forming member.
  • the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the body that forms the pressure reducing space and the outer peripheral surface of the passage forming member is a nozzle passage that functions as a nozzle that decompresses and injects the refrigerant flowing out of the swirling space.
  • the nozzle passage has an annular shape in a cross section perpendicular to the axial direction of the passage forming member.
  • the nozzle passage has a minimum passage area portion having the smallest passage cross-sectional area and a divergent portion that is formed on the downstream side in the refrigerant flow direction from the minimum passage area portion, and the passage cross-sectional area gradually increases.
  • the drive device changes the passage sectional area of the minimum passage area by displacing the passage forming member.
  • At least one of the inner peripheral surface of the body forming the divergent portion and the outer peripheral surface of the passage forming member forming the divergent portion has a groove portion that is recessed so that the passage cross-sectional area of the nozzle passage is enlarged.
  • the second aspect of the present disclosure it is possible to reduce the operating noise of the ejector configured to be able to change the passage cross-sectional area of the nozzle passage (nozzle refrigerant passage).
  • 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
  • “formed in a conical shape” is not limited to the meaning that the passage forming member is formed in a complete conical shape, and is formed close to a conical shape or partially including a conical shape. It also includes the meaning of being. Specifically, the shape in which the axial cross-sectional shape is not limited to an isosceles triangle, the shape in which the two sides sandwiching the apex are convex on the inner peripheral side, the shape in which the two sides sandwiching the apex are convex on the outer peripheral side, Furthermore, it is meant to include those having a semicircular cross section.
  • the ejector 13 of the present embodiment is applied to a refrigeration cycle apparatus including an ejector as a refrigerant decompression apparatus, that is, an ejector refrigeration cycle 10. Furthermore, this ejector type refrigeration cycle 10 is applied to a vehicle air conditioner, and fulfills a function of cooling the blown air blown into the vehicle interior, which is the air-conditioning target space.
  • the ejector refrigeration cycle 10 employs an HFC refrigerant (specifically, R134a) as a refrigerant, and constitutes a vapor compression subcritical refrigeration cycle in which the high-pressure side refrigerant pressure does not exceed the critical pressure of the refrigerant. is doing.
  • HFC refrigerant specifically, R134a
  • coolants for example, R1234yf
  • 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.
  • the compressor 11 sucks the refrigerant and discharges it until it becomes a high-pressure refrigerant.
  • the compressor 11 of the present embodiment is an electric compressor configured by housing a fixed capacity type compression mechanism 11a and an electric motor 11b for driving the compression mechanism 11a in one housing.
  • the compression mechanism 11a various compression mechanisms such as a scroll type compression mechanism and a vane type compression mechanism can be adopted. Further, the electric motor 11b is controlled in its operation (number of rotations) by a control signal output from a control device to be described later, and may adopt either an AC motor or a DC motor.
  • the compressor 11 may be an engine-driven compressor that is driven by a rotational driving force transmitted from a vehicle traveling engine via a pulley, a belt, or the like.
  • a variable displacement compressor that can adjust the refrigerant discharge capacity by changing the discharge capacity, or adjusting the refrigerant discharge capacity by changing the operating rate of the compressor by intermittently connecting the electromagnetic clutch.
  • a fixed capacity compressor can be employed.
  • the refrigerant inlet side of the condenser 12 a of the radiator 12 is connected to the discharge port side of the compressor 11.
  • the radiator 12 is a heat exchanger for heat radiation that radiates and cools the high-pressure refrigerant by exchanging heat between the high-pressure refrigerant discharged from the compressor 11 and outside air (outside air) blown by the cooling fan 12d. .
  • the radiator 12 is a condensing unit that exchanges heat between the high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 11 and the outside air blown from the cooling fan 12d to radiate and condense the high-pressure gas-phase refrigerant.
  • 12a a receiver 12b that separates the gas-liquid refrigerant flowing out of the condensing unit 12a and stores excess liquid-phase refrigerant, and a liquid-phase refrigerant that flows out of the receiver unit 12b and the outside air blown from the cooling fan 12d exchange heat.
  • This is a so-called subcool condenser that includes a supercooling section 12c that supercools the liquid-phase refrigerant.
  • the cooling fan 12d is an electric blower whose rotation speed (amount of blown air) is controlled by a control voltage output from the control device.
  • a refrigerant inlet 31 a of the ejector 13 is connected to the refrigerant outlet side of the supercooling portion 12 c of the radiator 12.
  • the ejector 13 functions as a refrigerant decompression device that decompresses the supercooled high-pressure liquid-phase refrigerant that has flowed out of the radiator 12 and causes the refrigerant to flow downstream, and is also described later by the suction action of the refrigerant flow injected at a high speed. It functions as a refrigerant circulation device (refrigerant transport device) that sucks (transports) and circulates the refrigerant that has flowed out of the evaporator 14. Furthermore, the ejector 13 of the present embodiment also functions as a gas-liquid separator that separates the gas-liquid of the refrigerant whose pressure has been reduced.
  • FIG. 2 is a sectional view of the ejector 13 parallel to the axial direction of the ejector 13.
  • 3 and 4 are schematic cross-sectional views for explaining the function and shape of each refrigerant passage of the ejector 13, and the same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
  • the ejector 13 of the present embodiment includes a body 30 configured by combining a plurality of constituent members.
  • the body 30 includes a housing body 31 that is formed of a prismatic or cylindrical metal or resin and forms an outer shell of the ejector 13.
  • a nozzle body 32 is provided inside the housing body 31.
  • the middle body 33, the lower body 34, etc. are fixed.
  • the housing body 31 includes a refrigerant inlet 31 a that allows the refrigerant flowing out of the radiator 12 to flow into the interior, a refrigerant suction port 31 b that sucks the refrigerant flowing out of the evaporator 14, and a gas-liquid separation space formed inside the body 30.
  • the liquid-phase refrigerant outlet 31c that causes the liquid-phase refrigerant separated in 30f to flow out to the refrigerant inlet side of the evaporator 14 and the gas-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space 30f flow out to the suction side of the compressor 11.
  • the gas-phase refrigerant outlet 31d to be made is formed.
  • the nozzle body 32 is formed of a substantially conical metal member or the like tapering in the refrigerant flow direction, and is press-fitted into the housing body 31 so that the axial direction is parallel to the vertical direction (vertical direction in FIG. 2). It is fixed by. Between the upper side of the nozzle body 32 and the housing body 31, a swirling space 30a for swirling the refrigerant flowing from the refrigerant inlet 31a is formed.
  • the swirling space 30a is formed in a rotating body shape, and the central axis shown by the one-dot chain line in FIG. 2 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 30a of the present 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 refrigerant inflow passage 31e that connects the refrigerant inlet 31a and the swirling space 30a extends in the tangential direction of the inner wall surface of the swirling space 30a when viewed from the central axis direction of the swirling space 30a.
  • the refrigerant that has flowed into the swirl space 30a from the refrigerant inflow passage 31e flows along the inner wall surface of the swirl space 30a and swirls in the swirl space 30a.
  • the refrigerant inflow passage 31e does not need to be formed so as to completely coincide with the tangential direction of the swirl space 30a when viewed from the central axis direction of the swirl space 30a, and at least in the tangential direction of the swirl space 30a. As long as a component is included, it may be formed including a component in another direction (for example, a component in the axial direction of the swirling space 30a).
  • the refrigerant pressure on the central axis side is lower than the refrigerant pressure on the outer peripheral side in the swirling space 30a. Therefore, in the present embodiment, during normal operation of the ejector refrigeration cycle 10, the refrigerant pressure on the central axis side in the swirling space 30a is set to the pressure that becomes the saturated liquid phase refrigerant, or the refrigerant boils under reduced pressure (causes cavitation). The pressure is lowered to the pressure.
  • Such adjustment of the refrigerant pressure on the central axis side in the swirling space 30a can be realized by adjusting the swirling flow velocity of the refrigerant swirling in the swirling space 30a.
  • the swirl flow rate can be adjusted by adjusting the area ratio between the passage sectional area of the refrigerant inflow passage 31e and the vertical sectional area in the axial direction of the swirling space 30a, 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 30a.
  • a decompression space 30b is formed in which the refrigerant that has flowed out of the swirling space 30a is decompressed and flows downstream.
  • the decompression space 30b is formed in a rotating body shape in which a cylindrical space and a frustoconical 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 working space 30b is arranged coaxially with the central axis of the swirling space 30a.
  • a passage forming member 35 that forms a minimum passage area 30m having the smallest refrigerant passage cross-sectional area in the decompression space 30b and changes the passage area of the minimum passage area 30m in the decompression space 30b.
  • the passage forming member 35 is formed in a substantially conical shape that gradually expands toward the downstream side of the refrigerant flow, and the central axis thereof is arranged coaxially with the central axis of the decompression space 30b.
  • the passage forming member 35 is formed in a conical shape whose cross-sectional area increases as the distance from the decompression space 30b increases.
  • FIG. 4 as a refrigerant path formed between the internal peripheral surface of the site
  • the decompression space 30b and the passage forming member 35 are overlapped (overlapped) when viewed from the radial direction, so the shape of the axial cross section of the refrigerant passage is annular (circular)
  • the shape is a donut shape excluding a small-diameter circular shape arranged coaxially.
  • the spread angle of the passage forming member 35 of the present embodiment is smaller than the spread angle of the frustoconical space of the decompression space 30b, the passage cross-sectional area in the divergent portion 132 is directed toward the downstream side of the refrigerant flow. Gradually expanding.
  • a nozzle passage 13a that functions as a nozzle is a refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the pressure reducing space 30b and the outer peripheral surface on the top side of the passage forming member 35 by this passage shape. Further, in the nozzle passage 13a, the refrigerant is decompressed, and the flow rate of the refrigerant in the gas-liquid two-phase state is increased so as to be higher than the two-phase sound velocity, and is injected.
  • the refrigerant passage formed between the inner peripheral surface of the decompression space 30 b and the outer peripheral surface on the top side of the passage forming member 35 in the present embodiment is a refrigerant passage formed in a range where a line segment extending in the normal direction from the outer peripheral surface of the passage forming member 35 intersects the pressure reducing space 30 b of the nozzle body 32.
  • the refrigerant flowing into the nozzle passage 13a swirls in the swirling space 30a
  • the refrigerant flowing through the nozzle passage 13a and the jet refrigerant injected from the nozzle passage 13a are the same as the refrigerant swirling in the swirling space 30a. It has a velocity component in the direction of turning in the direction.
  • the portion that forms the divergent portion 132 and the outer peripheral surface of the passage forming member 35 are formed in each portion where the divergent portion 132 is formed.
  • the nozzle body side groove portion 32a is disposed at a position closer to the most downstream portion of the nozzle passage 13a than the minimum passage area portion 30m on the inner peripheral surface of the nozzle body 32, and the entire circumference of the passage forming member 35 around the axis thereof. It is formed in an annular shape over the circumference.
  • the channel forming member side groove 35a is disposed on the outer peripheral surface of the channel forming member 35 at a position closer to the most downstream portion of the nozzle channel 13a than the minimum channel area portion 30m, It is formed in an annular shape over the circumference.
  • the nozzle body side groove portion 32a and the passage forming member side groove portion 35a are both formed in a V-shaped cross section in the circumferential direction. Therefore, the nozzle body side groove portion 32a and the passage forming member side groove portion 35a rapidly expand the passage cross-sectional area in the divergent portion 132 of the nozzle passage 13a with a degree of enlargement larger than the degree of enlargement of the passage cross-sectional area of the divergent portion 132 itself.
  • the site is formed.
  • the refrigerant generates a shock wave in the divergent portion 132 at the portion where the passage cross-sectional area rapidly increases.
  • the shock wave generated by the refrigerant flowing into the nozzle body side groove 32a and the shock wave generated by flowing into the passage forming member side groove 35a are displaced in the nozzle passage 13a.
  • the nozzle body side groove 32a and the passage forming member side groove 35a are arranged so as to collide with each other.
  • the middle body 33 is provided with a rotating body-shaped through hole penetrating the front and back at the center, and driving the passage forming member 35 to be displaced to the outer peripheral side of the through hole. It is formed of a metal disk-like member that accommodates the device 37.
  • the central axis of the through hole is arranged coaxially with the central axes of the swirling space 30a and the decompression space 30b.
  • the middle body 33 is fixed inside the housing body 31 and below the nozzle body 32 by press-fitting or the like.
  • An inflow space 30c is formed between the upper surface of the middle body 33 and the inner wall surface of the housing body 31 facing the middle body 33 for retaining the refrigerant flowing in from the refrigerant suction port 31b.
  • the inflow space 30c is viewed from the central axis direction of the swirl space 30a and the decompression space 30b.
  • the cross section is formed in an annular shape.
  • the suction refrigerant inflow passage connecting the refrigerant suction port 31b and the inflow space 30c extends in the tangential direction of the inner peripheral wall surface of the inflow space 30c when viewed from the central axis direction of the inflow space 30c.
  • the refrigerant that has flowed into the inflow space 30c from the refrigerant suction port 31b via the suction refrigerant inflow passage is swirled in the same direction as the refrigerant in the swirling space 30a.
  • the tapered tip of the nozzle body 32 is formed.
  • the cross-sectional area of the passage gradually decreases in the refrigerant flow direction so as to conform to the outer peripheral shape.
  • a suction passage 30d is formed between the inner peripheral surface of the through hole and the outer peripheral surface on the lower side of the nozzle body 32 to connect the inflow space 30c and the refrigerant flow downstream side of the decompression space 30b. That is, in this embodiment, the suction passage 13b that sucks the refrigerant from the outside is formed by the inflow space 30c and the suction passage 30d. Furthermore, the central axis vertical cross section of the suction passage 13b is also formed in an annular shape, and the suction refrigerant flows while swirling from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the central shaft in the suction passage 13b.
  • a pressure increasing space 30e formed in a substantially truncated cone shape gradually spreading in the refrigerant flow direction is formed on the downstream side of the refrigerant flow in the suction passage 30d.
  • the pressurizing space 30e is a space for mixing the refrigerant injected from the nozzle passage 13a and the suction refrigerant sucked from the suction passage 30d.
  • the lower side of the passage forming member 35 described above is disposed. Further, the spread angle of the conical side surface of the passage forming member 35 in the pressure increasing space 30e is smaller than the spread angle of the frustoconical space of the pressure increasing space 30e. The flow gradually expands toward the downstream side.
  • a diffuser passage 13c functioning as a diffuser, and the velocity energy of the mixed refrigerant of the injection refrigerant and the suction refrigerant is converted into pressure energy. That is, in the diffuser passage 13c, the injection refrigerant and the suction refrigerant are mixed and pressurized.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the central axis of the diffuser passage 13c is also formed in an annular shape.
  • the refrigerant injected from the nozzle 13a toward the diffuser passage 13c and the refrigerant sucked from the suction passage 13b have a velocity component in a direction swirling in the same direction as the refrigerant swirling in the swirling space 30a. Therefore, the refrigerant flowing through the diffuser passage 13c and the refrigerant flowing out of the diffuser passage 13c also have a velocity component in the direction of turning in the same direction as the refrigerant swirling in the swirling space 30a.
  • the drive device 37 disposed inside the middle body 33 and displacing the passage forming member 35 will be described.
  • the drive device 37 is configured to include a circular thin plate diaphragm 37a which is a pressure responsive member. More specifically, as shown in FIG. 2, the diaphragm 37 a is fixed by welding or the like so as to partition a cylindrical space formed on the outer peripheral side of the middle body 33 into two upper and lower spaces.
  • the space on the upper side constitutes an enclosed space 37b in which a temperature-sensitive medium whose pressure changes according to the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 14 is enclosed.
  • a temperature-sensitive medium having the same composition as the refrigerant circulating in the ejector refrigeration cycle 10 is enclosed in the enclosed space 37b 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 37a constitutes an introduction space 37c for introducing the refrigerant flowing out of the evaporator 14 through a communication path (not shown). Therefore, the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 14 is transmitted to the temperature-sensitive medium enclosed in the enclosed space 37b through the lid member 37d and the diaphragm 37a that partition the inflow space 30c and the enclosed space 37b.
  • the suction passage 13 b is disposed above the middle body 33 of the present embodiment, and the diffuser passage 13 c is disposed below the middle body 33. Therefore, at least a part of the drive device 37 is disposed at a position sandwiched between the suction passage 13b and the diffuser passage 13c when viewed in the radial direction of the axis.
  • the enclosed space 37b of the drive device 37 is a position where it overlaps with the suction passage 13b and the diffuser passage 13c when viewed from the central axis direction of the swivel space 30a, the passage forming member 35, etc. It arrange
  • the diaphragm 37a is deformed according to the differential pressure between the internal pressure of the enclosed space 37b and the pressure of the refrigerant flowing out of the evaporator 14 flowing into the introduction space 37c.
  • the diaphragm 37a is preferably formed of a tough material having high elasticity and good heat conduction, and is preferably formed of a thin metal plate such as stainless steel (SUS304).
  • a columnar actuating rod 37e is joined to the center portion of the diaphragm 37a by welding or the like, and the lowermost side (bottom side) of the passage forming member 35 is fixed to the lower end side of the actuating rod 37e. ing.
  • the diaphragm 37a and the passage forming member 35 are connected, and the passage forming member 35 is displaced in accordance with the displacement of the diaphragm 37a, and the passage sectional area of the nozzle passage 13a (passage sectional area in the minimum passage area portion 30m) is adjusted.
  • the diaphragm 37a displaces the channel
  • the diaphragm 37a displaces the passage forming member 35 in a direction (vertical direction upper side) in which the passage sectional area in the minimum passage area portion 30m is reduced.
  • the diaphragm 37a displaces the passage forming member 35 in the vertical direction according to the superheat degree of the refrigerant flowing out of the evaporator 14, so that the superheat degree of the refrigerant flowing out of the evaporator 14 approaches a predetermined value.
  • the passage sectional area in the minimum passage area portion 30m can be adjusted.
  • the gap between the operating rod 37e and the middle body 33 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 37e is displaced.
  • the bottom surface of the passage forming member 35 receives a load of a coil spring 40 fixed to the lower body 34.
  • the coil spring 40 applies a load that urges the passage forming member 35 toward the side that reduces the cross-sectional area of the passage in the minimum passage area portion 30m (the upper side in FIG. 2). It is also possible to change the valve opening pressure of the passage forming member 35 to change the target degree of superheat.
  • a plurality (specifically, two as shown in FIGS. 2 and 3) of columnar spaces are provided on the outer peripheral side of the middle body 33, and each of the circular thin plate-like shapes is provided inside the space.
  • two diaphragms 37a are fixed to form two driving devices 37, the number of driving devices 37 is not limited to this.
  • a diaphragm formed by 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 35 may be connected by a plurality of operating rods. Good.
  • the lower body 34 is formed of a cylindrical metal member, and is fixed in the housing body 31 by screws or the like so as to close the bottom surface of the housing body 31.
  • a gas-liquid separation space 30f is formed between the upper side of the lower body 34 and the middle body 33 to separate the gas and liquid refrigerant flowing out of the diffuser passage 13c. Yes.
  • the gas-liquid separation space 30f is formed as a substantially cylindrical rotating body-shaped space, and the central axis of the gas-liquid separation space 30f is also the central axis of the swirl space 30a, the decompression space 30b, the passage forming member 35, and the like. And are arranged on the same axis.
  • the refrigerant flowing out of the diffuser passage 13c and flowing into the gas-liquid separation space 30f has a velocity component in the direction of turning in the same direction as the refrigerant swirling in the swirling space 30a. Therefore, the gas-liquid refrigerant is separated in the gas-liquid separation space 30f by the action of centrifugal force.
  • a cylindrical pipe 34a is provided coaxially with the gas-liquid separation space 30f and extending upward. And the liquid phase refrigerant
  • a gas-phase refrigerant outflow passage 34b is formed in the pipe 34a to guide the gas-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space 30f to the gas-phase refrigerant outlet 31d of the housing body 31.
  • the above-described coil spring 40 is fixed to the upper end portion of the pipe 34a.
  • the coil spring 40 also functions as a vibration buffer member that attenuates the vibration of the passage forming member 35 caused by pressure pulsation when the refrigerant is depressurized.
  • an oil return hole 34c for returning the refrigeration oil in the liquid-phase refrigerant into the compressor 11 through the gas-phase refrigerant outflow passage 34b is formed in the root part (lowermost part) of the pipe 34a.
  • the inlet side of the evaporator 14 is connected to the liquid-phase refrigerant outlet 31 c of the ejector 13.
  • the evaporator 14 performs heat exchange between the low-pressure refrigerant decompressed by the ejector 13 and the blown air blown into the vehicle interior from the blower fan 14a, thereby evaporating the low-pressure refrigerant and exerting an endothermic effect. It is a vessel.
  • the blower fan 14a is an electric blower in which the rotation speed (the amount of blown air) is controlled by a control voltage output from the control device.
  • a refrigerant suction port 31 b of the ejector 13 is connected to the outlet side of the evaporator 14. Further, the suction side of the compressor 11 is connected to the gas-phase refrigerant outlet 31 d of the ejector 13.
  • a control device includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and its peripheral circuits. This control device performs various calculations and processes based on the control program stored in the ROM, and controls the operations of the various electric actuators 11b, 12d, 14a and the like described above.
  • control device includes an internal air temperature sensor that detects the temperature inside the vehicle, an external air temperature sensor that detects the outside air temperature, a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation in the vehicle interior, and an air temperature (evaporator temperature) of the evaporator 14.
  • a sensor group for air conditioning control such as an evaporator temperature sensor to detect, an outlet side temperature sensor to detect the temperature of the radiator 12 outlet side refrigerant, and an outlet side pressure sensor to detect the pressure of the radiator 12 outlet side refrigerant are connected, Detection values of these sensor groups are input.
  • an operation panel (not shown) disposed near the instrument panel in the front part of the vehicle interior is connected to the input side of the control device, and operation signals from various operation switches provided on the operation panel are input to the control device.
  • various operation switches provided on the operation panel there are provided an air conditioning operation switch for requesting air conditioning in the vehicle interior, a vehicle interior temperature setting switch for setting the vehicle interior temperature, and the like.
  • control device of the present embodiment is configured integrally with a control unit that controls the operation of various control target devices connected to the output side of the control device.
  • a configuration (hardware and software) for controlling the operation constitutes a control unit of each control target device.
  • operation of the electric motor 11b of the compressor 11 comprises the discharge capability control part.
  • the vertical axis of the Mollier diagram shows pressures corresponding to P0, P1, and P2 in FIG.
  • the control device operates the electric motor 11b, the cooling fan 12d, the blower fan 14a, and the like of the compressor 11.
  • the compressor 11 sucks the refrigerant, compresses it, and discharges it.
  • the high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 11 flows into the condenser 12a of the radiator 12 and exchanges heat with the blown air (outside air) blown from the cooling fan 12d. , Dissipates heat and condenses.
  • the refrigerant that has dissipated heat in the condensing unit 12a is gas-liquid separated in the receiver unit 12b.
  • the liquid-phase refrigerant separated from the gas and liquid in the receiver unit 12b exchanges heat with the blown air blown from the cooling fan 12d in the supercooling unit 12c, and further dissipates heat to become a supercooled liquid-phase refrigerant (FIG. 5). a5 point ⁇ b5 point).
  • the supercooled liquid-phase refrigerant that has flowed out of the supercooling portion 12c of the radiator 12 passes through the nozzle passage 13a formed between the inner peripheral surface of the decompression space 30b of the ejector 13 and the outer peripheral surface of the passage forming member 35.
  • the pressure is reduced entropically and injected (b5 point ⁇ c5 point in FIG. 5).
  • the passage sectional area in the minimum passage area 30m of the decompression space 30b is adjusted so that the degree of superheat of the refrigerant on the outlet side of the evaporator 14 approaches a predetermined value.
  • the refrigerant that has flowed out of the evaporator 14 by the suction action of the refrigerant injected from the nozzle passage 13a passes through the suction passage 13b (more specifically, the inflow space 30c and the suction passage 30d) that is suitable for the refrigerant suction port 31b. Sucked. Further, the refrigerant injected from the nozzle passage 13a and the suction refrigerant sucked through the suction passage 13b and the like flow into the diffuser passage 13c (point c5 ⁇ d5, point h5 ⁇ d5 in FIG. 5).
  • the velocity energy of the refrigerant is converted into pressure energy by expanding the passage sectional area.
  • the pressure of the mixed refrigerant rises while the injected refrigerant and the suction refrigerant are mixed (point d5 ⁇ point e5 in FIG. 5).
  • the refrigerant flowing out of the diffuser passage 13c is gas-liquid separated in the gas-liquid separation space 30f (point e5 ⁇ f5, point e5 ⁇ g5 in FIG. 5).
  • the liquid refrigerant separated in the gas-liquid separation space 30f flows out from the liquid refrigerant outlet 31c and flows into the evaporator 14.
  • the refrigerant flowing into the evaporator 14 absorbs heat from the blown air blown by the blower fan 14a and evaporates, and the blown air is cooled (g5 point ⁇ h5 point in FIG. 5).
  • the gas-phase refrigerant separated in the gas-liquid separation space 30f flows out of the gas-phase refrigerant outlet 31d, is sucked into the compressor 11, and is compressed again (point f5 ⁇ a5 in FIG. 5).
  • the ejector refrigeration cycle 10 of the present embodiment operates as described above, and can cool the blown air blown into the vehicle interior. Further, in the ejector refrigeration cycle 10, since the refrigerant whose pressure has been increased in the diffuser passage 13c is sucked into the compressor 11, the driving power of the compressor 11 can be reduced and cycle efficiency (COP) can be improved. .
  • COP cycle efficiency
  • the refrigerant pressure on the swivel center side in the swirl space 30a is reduced to the pressure that becomes a saturated liquid phase refrigerant, or the refrigerant is depressurized.
  • the pressure can be reduced to boiling (causing cavitation).
  • the gas phase refrigerant is present in the swirl space 30a in the vicinity of the swirl center line, and the liquid single phase is surrounded by the two-phase separation so that a larger amount of gas-phase refrigerant exists on the inner periphery side than the outer periphery side of the swirl center shaft.
  • the wall surface boiling that occurs when the refrigerant is separated from the outer peripheral side wall surface of the annular refrigerant passage and Boiling of the refrigerant is promoted by interfacial boiling by boiling nuclei generated by cavitation of the refrigerant on the central axis side of the annular refrigerant passage.
  • the refrigerant flowing into the minimum passage area 30m of the nozzle passage 13a approaches a gas-liquid mixed state in which the gas phase and the liquid phase are uniformly mixed.
  • the flow of refrigerant in the gas-liquid mixed state is choked in the vicinity of the minimum passage area portion 30m, and the gas-liquid mixed state refrigerant that has reached the speed of sound by this choking is accelerated by the divergent portion 132 and injected.
  • the energy conversion efficiency (equivalent to nozzle efficiency) in the nozzle passage 13a is improved by efficiently accelerating the refrigerant in the gas-liquid mixed state to the sound speed by promoting boiling by both wall surface boiling and interface boiling. Can do.
  • the passage forming member 35 is displaced according to the load fluctuation of the ejector refrigeration cycle 10, and the passage of the nozzle passage 13a and the diffuser passage 13c is disconnected. The area can be adjusted. Therefore, the ejector 13 can be appropriately operated in accordance with the load fluctuation of the ejector refrigeration cycle 10.
  • the enclosed space 37b in which the temperature sensitive medium is enclosed is disposed at a position sandwiched between the suction passage 13b and the diffuser passage 13c, and therefore, between the suction passage 13b and the diffuser passage 13c.
  • the space formed can be effectively used. Therefore, the enlargement of the physique as the whole ejector can be suppressed.
  • the enclosed space 37b is disposed at a position surrounded by the suction passage 13b and the diffuser passage 13c, the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 14 flowing through the suction passage 13b without being affected by the outside air temperature or the like. Can be satisfactorily transmitted to the temperature sensitive medium, and the pressure in the enclosed space 37b can be changed. That is, the pressure in the enclosed space 37b can be accurately changed according to the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator 14.
  • the expansion wave generated by the refrigerant flowing through the nozzle passage 13a is the maximum refrigerant flow in the nozzle passage 13a.
  • the operating noise of the ejector 13 can be reduced by suppressing the outflow from the downstream portion (corresponding to the refrigerant nozzle of a normal nozzle).
  • this shock wave suppresses the progress of the expansion wave generated in the nozzle body side groove 32a and the passage forming member side groove 35a, the expansion wave is prevented from flowing out from the most downstream part of the refrigerant flow in the nozzle passage 13a.
  • the jet flow of the jet refrigerant injected from the most downstream portion of the refrigerant flow in the nozzle passage 13a can be appropriately expanded or overexpanded, and the operation caused by the expansion wave colliding with the inner peripheral wall surface of the nozzle body 32, etc. Sound can be reduced.
  • the ejector 13 of the present embodiment it is possible to reduce the operating noise of the ejector configured to be able to change the passage sectional area of the nozzle passage 13a (passage area in the minimum passage area portion 30m).
  • the nozzle body side groove portion 32a and the passage forming member side groove portion 35a are provided over the entire circumference of the nozzle body 32 and the passage forming member 35 around the axis, respectively, so that the respective groove portions 32a, 35a are provided. It is possible to effectively suppress the expansion wave from flowing out from the most downstream portion of the refrigerant flow in the nozzle passage 13a as compared with the case where the expansion wave is provided in a part without being provided over the entire circumference.
  • the nozzle body side groove portion 32a is provided on the nozzle body 32 side, and the passage forming member side groove portion 35a is provided on the passage forming member 35 side, so shock waves generated by both groove portions collide with each other. By doing so, the progression of the expansion wave can be stopped at a relatively short distance from the location where the expansion wave is generated.
  • the nozzle body is configured such that the shock wave generated when the refrigerant flows into the nozzle body side groove portion 32a and the shock wave generated when the refrigerant flows into the passage forming member side groove portion 35a collide with each other in the nozzle passage 13a.
  • the side groove portion 32a and the passage forming member side groove portion 35a are disposed. Therefore, even if the drive device 37 displaces the passage forming member 35, the progression of the expansion wave can be stopped at a relatively short distance from the location where the expansion wave is generated.
  • the passage forming member 35 is formed in a conical shape in which the cross-sectional area increases with distance from the decompression space 30b, and the cross-sectional shape of the diffuser passage 13c is annular. Therefore, the shape of the diffuser passage 13c can be made to expand along the outer periphery of the passage forming member 35 as the distance from the decompression space 30b increases.
  • the body 30 of the ejector 13 of the present embodiment is formed with a gas-liquid separation space 30f for separating the gas-liquid of the refrigerant flowing out from the diffuser passage 13c, a gas-liquid separation device is provided separately from the ejector 13. In contrast, the volume of the gas-liquid separation space 30f can be effectively reduced.
  • the refrigerant flowing out of the diffuser passage 13c formed in an annular cross section already has a velocity component in the direction of swirling, so that the refrigerant flows in the gas-liquid separation space 30f. It is not necessary to provide a space for generating a swirling flow. Therefore, the volume of the gas-liquid separation space 30f can be effectively reduced as compared with the case where a gas-liquid separation device is provided separately from the ejector 13.
  • a gas-liquid separation device is provided separately from the ejector 13.
  • the ejector 53 of the present embodiment does not have a function as a gas-liquid separator, it functions as a refrigerant decompression device and also functions as a refrigerant circulation device (refrigerant transport device), like the ejector 13 of the first embodiment. ).
  • refrigerant transport device refrigerant transport device
  • the ejector 53 includes a nozzle 531 and a body 532 as shown in FIG.
  • the nozzle 531 is for depressurizing and injecting the refrigerant, and is formed of a substantially cylindrical metal (for example, stainless steel alloy) or the like that gradually tapers in the refrigerant flow direction.
  • a needle valve 533 formed in a needle shape (elongated cylindrical shape) extending in the axial direction of the nozzle 531 is disposed in the refrigerant passage of the nozzle 531.
  • a nozzle passage 513a for reducing the pressure of the refrigerant isentropically is formed between the inner peripheral surface of the refrigerant passage of the nozzle 531 and the outer peripheral surface of the needle valve 533.
  • the needle valve 533 of this embodiment may be used as an example of a passage forming member that forms the nozzle passage 513a in the nozzle 531.
  • the nozzle passage 513a has a minimum passage area 53a with the smallest passage cross-sectional area, and is formed on the upstream side of the refrigerant flow with respect to the minimum passage area 53a and reaches the minimum passage area 53a.
  • a tapered portion 53b where the passage sectional area gradually decreases and a divergent portion 53c which is formed on the downstream side of the refrigerant flow from the minimum passage area portion 53a and where the passage sectional area gradually increases are formed.
  • the passage sectional area of the nozzle passage 513a of the present embodiment is configured to change in the same manner as the Laval nozzle. Further, in the present embodiment, the one that is set so that the refrigerant flow rate is equal to or higher than the two-phase sonic speed ⁇ h (supersonic state) in the minimum passage area 53a during the normal operation of the ejector refrigeration cycle 10a is adopted. Yes.
  • the needle valve 533 is arranged coaxially with respect to the axis of the nozzle. Therefore, the nozzle passage 513a has an annular cross-section in a cross section perpendicular to the axial direction of the nozzle 531. Further, the end of the needle valve 533 on the upstream side of the refrigerant flow is connected to a stepping motor 534 used as an example of a drive device that displaces the needle valve 533 in the axial direction of the nozzle 531.
  • the stepping motor 534 displaces the needle valve 533 in the axial direction of the nozzle 531, thereby adjusting the passage sectional area of the nozzle passage 513a (passage area in the minimum passage area portion 53a).
  • the operation of the stepping motor 534 is controlled by a control signal (control pulse) output from the control device.
  • a portion of the inner peripheral surface of the refrigerant passage of the nozzle 531 that forms the divergent portion 53 c and a divergent portion 53 c of the outer peripheral surface of the needle valve 533 are formed.
  • a nozzle side groove portion 531a and a needle valve side groove portion 533a formed so as to be recessed on the side where the passage cross-sectional area of the nozzle passage 513a is enlarged are formed in each part.
  • the nozzle-side groove portion 531a is disposed at a position closer to the refrigerant injection port 531b of the nozzle 531 than the minimum passage area portion 53a on the inner peripheral surface of the refrigerant passage of the nozzle 531, and around the axis of the needle valve 533. Is formed in an annular shape over the entire circumference.
  • the needle valve side groove 533a is disposed at a position closer to the most downstream portion (that is, the refrigerant injection port 531b) of the nozzle passage 513a than the minimum passage area portion 53a of the outer peripheral surface of the needle valve 533, and the needle valve 533. It is formed in an annular shape over the entire circumference around the axis.
  • both the nozzle side groove portion 531a and the needle valve side groove portion 533a have a V-shaped cross section in the circumferential direction. Therefore, like the nozzle body side groove 32a and the passage forming member side groove 35a of the first embodiment, the nozzle side groove 531a and the needle valve side groove 533a are located in the divergent portion 53c of the nozzle passage 513a. A portion for rapidly expanding the passage cross-sectional area is formed with an expansion degree larger than the expansion degree of the passage cross-sectional area.
  • the shock wave generated by the refrigerant flowing into the nozzle side groove 531a and the shock wave generated by flowing into the needle valve side groove 533a collide with each other in the nozzle passage 513a even if the needle valve 533 is displaced.
  • the nozzle side groove 531a and the needle valve side groove 533a are arranged.
  • the body 532 is formed of a substantially cylindrical metal (for example, aluminum) or the like, and functions as a fixing member that supports and fixes the nozzle 531 inside and forms an outer shell of the ejector 13. . More specifically, the nozzle 531 is fixed by press-fitting or the like so as to be accommodated inside the longitudinal end of the body 532.
  • a refrigerant suction port 532 a provided so as to penetrate the inside and outside of the outer peripheral side surface of the body 532 and communicate with the refrigerant injection port 531 b of the nozzle 531 is formed in the portion corresponding to the outer peripheral side of the nozzle 531. ing.
  • the refrigerant suction port 532 a is a through hole through which the refrigerant flowing out of the evaporator 14 due to the suction action of the refrigerant injected from the refrigerant injection port 531 b of the nozzle 531 is sucked into the ejector 53.
  • a diffuser part 532b as a boosting part for mixing and increasing the pressure of the refrigerant injected from the refrigerant injection port 531b and the suction refrigerant sucked from the refrigerant suction port 532a, and suction from the refrigerant suction port 532a.
  • a suction passage 532c and the like for guiding the sucked refrigerant to the diffuser portion 532b are formed.
  • the suction passage 532c is formed by a space between the outer peripheral side around the tapered tip portion of the nozzle 531 and the inner peripheral side of the body 532, and the passage sectional area of the suction passage 532c is directed toward the refrigerant flow direction. It is gradually shrinking. Thereby, the flow rate of the suction refrigerant flowing through the suction passage 532c is gradually increased, and energy loss (mixing loss) when the suction refrigerant and the injection refrigerant are mixed in the diffuser portion 532b is reduced.
  • the diffuser portion 532b is arranged so as to be continuous with the outlet side of the suction passage 532c, and is formed so that the passage cross-sectional area gradually increases.
  • the wall shape of the inner peripheral wall surface of the body 532 forming the diffuser portion 532b is formed by combining a plurality of curves as shown in FIG. And since the degree of spread of the refrigerant passage cross-sectional area of the diffuser portion 532b gradually increases in the refrigerant flow direction and then decreases again, the refrigerant can be increased in an isentropic manner.
  • the refrigerant inlet of the gas-liquid separator 60 is connected to the outlet side of the diffuser portion 532b of the ejector 53.
  • the gas-liquid separator 60 is a gas-liquid separator that separates the gas-liquid of the refrigerant that has flowed into the interior. Furthermore, the gas-liquid separator 60 of the present embodiment functions as a liquid storage device that stores excess liquid-phase refrigerant in the cycle.
  • the refrigerant inlet side of the evaporator 14 is connected to the liquid phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 60.
  • the gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 60 is connected to the suction port side of the compressor 11.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the operation of the ejector refrigeration cycle 10a of the present embodiment is basically the same as that of the ejector refrigeration cycle 10 of the first embodiment. Accordingly, the high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the compressor 11 is cooled by the radiator 12 until it becomes a supercooled liquid-phase refrigerant and flows into the ejector 53.
  • the refrigerant flowing into the ejector 53 is isentropically decompressed and injected in a nozzle passage 513a formed between the nozzle 531 and the needle valve 533.
  • the control device controls the operation of the stepping motor 53d so that the degree of superheat of the refrigerant on the outlet side of the evaporator 14 approaches a predetermined value.
  • the refrigerant flowing out of the evaporator 14 is sucked into the ejector 53 through the refrigerant suction port 532a by the suction action of the refrigerant injected from the nozzle passage 13a, and the refrigerant is injected.
  • the refrigerant mixture of the refrigerant injected from the port 531b and the refrigerant sucked from the refrigerant suction port 532a is boosted by the diffuser portion 532b.
  • the refrigerant that has flowed out of the diffuser portion 532b of the ejector 53 is gas-liquid separated by the gas-liquid separator 60, the separated liquid-phase refrigerant flows into the evaporator 14, and the separated gas-phase refrigerant is sucked into the compressor 11. And compressed again.
  • Other operations are the same as those in the first embodiment. Therefore, in the ejector type refrigeration cycle 10a of the present embodiment, the blown air blown into the vehicle compartment can be cooled as in the first embodiment.
  • the nozzle side groove portion 531a and the needle valve side groove portion 533a are formed, the expansion wave generated by the refrigerant flowing through the nozzle passage 513a, as in the first embodiment, It is possible to reduce the operating sound of the ejector 53 by suppressing the outflow from the refrigerant injection port 531b of the nozzle 531.
  • the ejector 53 of the present embodiment configured to be able to change the passage sectional area of the nozzle passage 513a (passage area in the minimum passage area portion 53a) as in the first embodiment. Sound can be reduced.
  • the reason is that by providing at least one of the nozzle body side groove portion 32a and the passage forming member side groove portion 35a, a shock wave can be generated to suppress the progress of the expansion wave, and the passage sectional area of the nozzle passage 13a can be changed. This is because the operating sound of the ejector 13 configured as described above can be reduced.
  • At least one of the nozzle side groove portion 531a and the needle valve side groove portion 533a may be provided.
  • each groove part 32a, 35a, 531a, 533a what was formed cyclically
  • each groove part 32a, 35a, 531a, 533a will not be limited to this, if it is arrange
  • the example in which the circumferential cross-sectional shape of each of the groove portions 32a, 35a, 531a, and 533a is formed in a V shape has been described.
  • the circumferential cross-section of each of the groove portions 32a, 35a, 531a, and 533a is not limited to this.
  • the circumferential cross-sectional shape may be U-shaped or U-shaped.
  • the refrigerant passage formed in the range where the line segment extending in the normal direction from the outer peripheral surface of the passage forming member 35 intersects the inner peripheral surface of the pressure reducing space 30b of the nozzle body 32 is the nozzle passage.
  • the nozzle passage 13a may be a refrigerant passage formed in a range where a line segment extending in the normal direction from the inner peripheral surface of the decompression space 30b intersects the outer peripheral surface of the passage forming member 35.
  • a refrigerant passage formed in a range where a line segment extending in a direction intersects with the outer peripheral surface of the needle valve 533 may be a nozzle passage 513a.
  • FIG. 8 illustrates an example in which the needle valve 533 is disposed so as to protrude downstream from the refrigerant injection port 531b of the nozzle 531.
  • the refrigerant injection port 531b of the nozzle 531 is illustrated. Rather than projecting downstream of the refrigerant flow.
  • thermowax that changes in volume depending on temperature
  • a drive device that includes a shape memory alloy elastic member may be employed.
  • a drive device that displaces the passage forming member 35 by an electric motor may be employed.
  • the needle valve 533 of the ejector 53 of the second embodiment may be displaced by a drive device configured with a diaphragm, as in the first embodiment.
  • the ejector refrigeration cycle 10 including the ejector 13 of the present disclosure is applied to a vehicle air conditioner.
  • the application of the ejector refrigeration cycle 10 including the ejector 13 of the present disclosure is described. Is not limited to this.
  • the present invention may be applied to a stationary air conditioner, a cold storage container, a cooling / heating device for a vending machine, and the like.

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Abstract

　エジェクタは、冷媒を減圧させる減圧用空間、外部から冷媒を吸引する吸引用通路、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を混合させて昇圧させる昇圧用空間が形成されたボデー（３０）と、ボデー（３０）の内部に配置される円錐状の通路形成部材（３５）と、通路形成部材（３５）を変位させる駆動装置とを備える。減圧用空間を形成するノズルボデー（３２）の内周面と通路形成部材（３５）の外周面との間にノズルとして機能するノズル通路（１３ａ）を形成し、さらに、ノズルボデー（３２）の内周面および通路形成部材（３５）の外周面に、ノズル通路（１３ａ）のうち末広部（１３２）の通路断面積を急拡大させるノズルボデー側溝部（３２ａ）および通路形成部材側溝部（３５ａ）を形成する。これにより、ノズルの通路断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。

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４月３日に出願された日本特許出願２０１３－０７７６２６を基にしている。
　本開示は、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断面積（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、本願発明者の検討によると、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断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。しかし、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るおそれがある。
　上記点に鑑み、本開示では、ノズルの冷媒通路断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。
　本開示の第1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、ノズルと、ボデーと、通路形成部材および駆動装置を備える。ノズルは冷媒を噴射し、ボデーは、ノズル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、および噴射冷媒と冷媒吸引口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を有する。通路形成部材は、ノズルの軸方向に延び、少なくともノズルの冷媒通路内に配置されている。駆動装置は、通路形成部材を変位させる。ノズルの内周面と通路形成部材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であり、ノズル通路は、ノズルの軸方向に垂直な断面において環形状を有している。ノズル通路は、通路断面積が最も小さい最小通路面積部と、最小通路面積部から冷媒流れ方向下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部と、を有している。駆動装置は、通路形成部材を変位させることによって、最小通路面積部における通路断面積を変化させる。末広部を形成するノズルの内周面、および末広部を形成する通路形成部材の外周面の少なくとも一方は、ノズル通路の通路断面積が拡大するように凹んだ溝部を有している。
　これによれば、末広部を形成するノズルの内周面、および末広部を形成する通路形成部材の外周面の少なくとも一方に、ノズル通路の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部が形成されているので、ノズル通路を流通する冷媒によって生じる膨張波が、ノズル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、ノズル通路の最小通路面積部近傍では、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、通路断面積が徐々に拡大する末広部では、気液混合状態の冷媒を加速することができる。
　そして、末広部を流通する超音速状態となった冷媒が溝部へ流入すると、通路断面積の拡大によって冷媒の流速が急加速され、溝部内部に膨張波を発生させる。さらに、溝部へ流入した冷媒が溝部から流出して末広部へ戻る際には、通路断面積の縮小によって冷媒が急減速され、末広部内に衝撃波を発生させる。
　この衝撃波は、溝部にて発生した膨張波の進行を抑制し、膨張波がノズル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、本開示の第1態様によれば、ノズル通路（ノズルの冷媒通路）の通路断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。
　本開示の第２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、ボデーと、通路形成部材および駆動装置を備える。ボデーは、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方向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る昇圧用空間と、を有する。通路形成部材は、少なくとも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とともに、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する。駆動装置は、通路形成部材を変位させる。減圧用空間を形成するボデーの内周面と通路形成部材の外周面との間に形成される冷媒通路は、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である。ノズル通路は、通路形成部材の軸方向に垂直な断面において環形状を有している。ノズル通路は、通路断面積が最も小さい最小通路面積部と、最小通路面積部から冷媒流れ方向下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部と、を有している。駆動装置は、通路形成部材を変位させることによって、最小通路面積部の通路断面積を変化させる。末広部を形成するボデーの内周面、および末広部を形成する通路形成部材の外周面の少なくとも一方は、ノズル通路の通路断面積が拡大するように凹んだ溝部を有している。
　これによれば、ボデーの内周面のうち末広部を形成する部位、および通路形成部材の外周面のうち末広部を形成する部位の少なくとも一方に、ノズル通路の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部が形成されているので、上記本開示の第1態様と同様に、ノズル通路を流通する冷媒が生じさせる膨張波が、ノズル通路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、本開示の第２態様によれば、ノズル通路（ノズルの冷媒通路）の通路断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、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。
本開示の第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルを示す模式的な図である。 第１実施形態のエジェクタを示す模式断面図である。 第１実施形態のエジェクタの各冷媒通路を説明する模式的な断面図である。 図３のＩＶ部の模式的な断面図である。 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。 本開示の第２実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルを示す模式的な図である。 第２実施形態のエジェクタを示す模式断面図である。 図７のＶＩＩＩ部の模式的な断面図である。
　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。
（第１実施形態）
　図１～図５を用いて、本開示の第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、冷媒減圧装置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。図２は、エジェクタ１３の軸方向に平行なエジェクタ１３の断面図である。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における通路断面積は、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自体の通路断面積の拡大度合よりも大きな拡大度合で通路断面積を急拡大させる部位を形成している。このように通路断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を変位させる駆動装置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、このように通路断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。
　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では通路断面積の拡大により、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（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。
　さらに、駆動装置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、通路断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、通路断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、通路断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の通路断面積（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、駆動装置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、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。
（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（冷凍サイクル装置）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、気液分離装置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、冷媒減圧装置としての機能を果たすとともに、冷媒循環装置（冷媒輸送装置）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。図７は、エジェクタ５３の軸方向に平行なエジェクタ５３の模式断面図である。
　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の一例として用いられてもよい。
　より具体的には、このノズル通路５１３ａには、通路断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に至るまでの通路断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通路断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の通路断面積は、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装置の一例として用いられる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の通路断面積（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自体の通路断面積の拡大度合よりも大きな拡大度合で通路断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の通路断面積は、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、通路断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装置である。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装置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の通路断面積（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。
　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の通路断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。さらに、第２実施形態と同様に駆動装置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装置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。
　（５）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。
　（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。

Claims (6)

  1. 　蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０ａ）に用いら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）を有するボデー（５３２）と、
    　前記ノズル（５３１）の軸方向に延び、少なくとも前記ノズル（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）を変位させる駆動装置（５３４）とを備え、
    　前記ノズル（５３１）の内周面と前記通路形成部材（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）の前記軸方向に垂直な断面において環形状を有しており、
    　前記ノズル通路（５１３ａ）は、通路断面積が最も小さい最小通路面積部（５３ａ）と、前記最小通路面積部（５３ａ）から冷媒流れ方向下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（５３ｃ）と、を有しており、
    　前記駆動装置（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）における通路断面積を変化させ、
    　前記末広部（５３ｃ）を形成する前記ノズル（５３１）の内周面、および前記末広部（５３ｃ）を形成する前記通路形成部材（５３３）の外周面の少なくとも一方は、前記ノズル通路（５１３ａ）の通路断面積が拡大するように凹んだ溝部（５３１ａ、５３３ａ）を有しているエジェクタ。
  2. 　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、
    　冷媒流入口（３１ａ）と、前記冷媒流入口（３１ａ）から流入した冷媒を旋回させる旋回空間（３０ａ）と、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）と、前記減圧用空間（３０ｂ）の冷媒流れ方向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）と、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）と、を有するボデー（３０）と、
    　少なくとも前記減圧用空間（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）から離れる方向に断面積が拡大する円錐形状を有する通路形成部材（３５）と、
    　前記通路形成部材（３５）を変位させる駆動装置（３７）と、を備え、
    　前記減圧用空間（３０ｂ）を形成する前記ボデー（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いて環形状を有しており、
    　前記ノズル通路（１３ａ）は、通路断面積が最も小さい最小通路面積部（３０ｍ）と、前記最小通路面積部（３０ｍ）から冷媒流れ方向下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（１３２）と、を有しており、
    　前記駆動装置（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）の通路断面積を変化させるものであり、
    　前記末広部（１３２）を形成する前記ボデー（３０）の内周面、および前記末広部（１３２）を形成する前記通路形成部材（３５）の外周面の少なくとも一方は、前記ノズル通路（１３ａ）の通路断面積が拡大するように凹んだ溝部（３２ａ、３５ａ）を有しているエジェクタ。
  3. 　前記溝部（３２ａ、３５ａ）は、前記通路形成部材（３５）の前記軸方向に垂直な断面において、前記ボデー（３０）の前記内周面、および前記通路形成部材（３５）の前記外周面の少なくとも一方の全周に亘って連続的に延びる環形状を有している請求項２に記載のエジェクタ。
  4. 　前記溝部（３２ａ、３５ａ）は、前記ボデー（３０）の前記内周面、および前記通路形成部材（３５）の前記外周面の双方に設けられている請求項２または３に記載のエジェクタ。
  5. 　前記ボデー（３０）の前記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）の前記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請求項４に記載のエジェクタ。
  6. 　前記昇圧用空間（３０ｅ）を形成する前記ボデー（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）である請求項２ないし５に記載のエジェクタ。
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