WO2017033724A1 - エジェクタ - Google Patents

Abstract

エジェクタは、ボデー（３０）と通路形成部材（３５）を備える。ボデーには、減圧用空間（３０ｂ）、冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した吸引冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引冷媒とを流入させる昇圧用空間（３０ｅ）が形成されている。ボデーは、減圧用空間よりも冷媒流れ上流側の冷媒流路を形成する導入部と、減圧用空間を形成するノズル部を有している。ノズル部のうち減圧用空間を形成する部位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、冷媒を減圧させて噴射するノズル通路（１３ａ）である。ボデーのうち昇圧用空間を形成する部位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、噴射冷媒および吸引冷媒を混合させて昇圧させるディフューザ通路（１３ｃ）である。導入部の熱伝導率は、ノズル部の熱伝導率よりも小さくなっている。

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、２０１５年８月２７日に出願された日本特許出願２０１５－１６７６００号および２０１６年７月６日に出願された日本特許出願２０１６－１３４４００号を基にしている。

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

　従来、特許文献１に、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用されて、冷媒を減圧するとともに、高速度で噴射される噴射冷媒の吸引作用によって冷媒吸引口から蒸発器出口側の冷媒を吸引冷媒として吸引し、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させて昇圧させるエジェクタが開示されている。

　この特許文献１のエジェクタでは、ボデーの内部に略円錐形状の通路形成部材を配置し、ボデーと通路形成部材の円錐状側面との間に断面円環状の冷媒通路を形成している。そして、この冷媒通路のうち、冷媒流れ最上流側の部位を、高圧冷媒を減圧させて噴射するノズル通路として利用している。さらに、ノズル通路の冷媒流れ下流側の部位を、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させて昇圧させるディフューザ通路として利用している。

　また、特許文献１のエジェクタのボデーには、ノズル通路へ流入する冷媒を通路形成部材の中心軸周りに旋回させる旋回空間が形成されている。そして、この旋回空間にて、放熱器から流出した過冷却液相状態の高温高圧冷媒を旋回させることによって、旋回中心側の冷媒を減圧沸騰させ、旋回中心側に気相冷媒が偏在した二相分離状態の冷媒をノズル通路へ流入させている。

　これにより、特許文献１のエジェクタでは、ノズル通路における冷媒の沸騰を促進し、ノズル通路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を向上させようとしている。

特開２０１３－１７７８７９号公報

　ところが、本開示の発明者らがエジェクタの更なるエネルギ変換効率の向上を図るために、特許文献１のエジェクタについて検討を進めたところ、特許文献１のエジェクタでは、ノズル通路におけるエネルギ変換効率が所望の値よりも低下してしまうことがあった。そこで、本開示者らがその原因について調査したところ、ノズル通路におけるエネルギ変換効率を低下させてしまう新たな原因が判明した。

　その原因として、まず、特許文献１のエジェクタでは、旋回中心側の気相冷媒と外周側の液相冷媒との気液界面におけるキャビテーションや、ノズル通路の最小通路面積部における冷媒の減圧によるキャビテーションが生じる。そこで、特許文献１のエジェクタでは、キャビテーションによるノズル通路の損傷を抑制するため、ボデーのうちノズル通路およびその上流側の冷媒通路を形成する部位を金属で形成している。

　しかしながら、金属は比較的熱伝導率が大きいので、ノズル通路へ流入する高温高圧冷媒の有する熱がボデーを介して外部へ放熱されてしまいやすい。従って、特許文献１のエジェクタでは、エンタルピの低下した冷媒がノズル通路へ流入し、ノズル通路にて冷媒が沸騰しにくくなってしまう。その結果、ノズル通路におけるエネルギ変換効率が低下してしまう。

　次に、特許文献１のエジェクタのノズル通路は、ノズルボデーの内周面と通路形成部材の外周面との間に断面円環状に形成されている。このため、ノズルボデーを配置する際に、ノズルボデー内に形成される減圧用空間の中心軸と通路形成部材の中心軸がずれてしまうと、ノズル通路の通路形状が中心軸周りに不均一な形状となってしまう。

　このように、ノズル通路の通路断面積が中心軸周りに不均一な形状になっていると、ノズル通路から噴射される噴射冷媒の流量も中心軸周りに不均一となってしまうので、噴射冷媒に膨張不足や過膨張が生じてしまう。その結果、ノズル通路におけるエネルギ変換効率が低下してしまう。

　本開示は、上記点に鑑み、冷媒を減圧させる冷媒通路が内部に形成されており、エネルギ変換効率の低下を抑制することが可能なエジェクタを提供することを目的とする。

　本開示の第１態様に係るエジェクタは、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用される。

　エジェクタは、ボデーと通路形成部材を備える。ボデーには、冷媒を減圧させる減圧用空間、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口から吸引した吸引冷媒を流通させる吸引用通路、および減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引冷媒とを流入させる昇圧用空間が形成されている。通路形成部材は、少なくとも一部が減圧用空間の内部、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に伴って外径が拡大する円錐状に形成されている。

　ボデーは、減圧用空間よりも冷媒流れ上流側の冷媒流路を形成する導入部、および減圧用空間を形成するノズル部を有している。ノズル部のうち減圧用空間を形成する部位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、冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路である。ボデーのうち昇圧用空間を形成する部位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、噴射冷媒および吸引冷媒を混合させて昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路である。導入部の熱伝導率は、ノズル部の熱伝導率よりも小さくなっている。

　これによれば、導入部の熱伝導率がノズル部の熱伝導率よりも小さいので、導入部によって形成される冷媒流路の断熱性を向上させることができる。換言すると、導入部によって形成される冷媒流路を流通する冷媒の有する熱が導入部を介して放熱されてしまうことを抑制することができる。

　従って、エンタルピの低下した冷媒がノズル通路へ流入してしまうことを抑制することができ、ノズル通路における冷媒の沸騰を促進することができる。その結果、ノズル通路にて冷媒の圧力エネルギを運動エネルギに変換する際のエネルギ変換効率が低下してしまうことを抑制することができる。

　すなわち、第１態様によれば、ノズル部および通路形成部材といった複数の部材によって冷媒を減圧させるノズル通路が形成されたエジェクタにおいて、ノズル通路におけるエネルギ変換効率の低下を抑制することができる。

　また、第１態様のエジェクタにおいて、導入部の熱伝導率がノズル部の熱伝導率よりも小さくなっていればよく、導入部とノズル部は、別部材で形成されていてもよいし、一体的に形成されていてもよい。

　また、第２態様に係るエジェクタは、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用される。

　エジェクタは、ボデーと通路形成部材を備える。ボデーには、冷媒を減圧させる減圧用空間、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口から吸引した吸引冷媒を流通させる吸引用通路、および減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引冷媒とを流入させる昇圧用空間が形成されている。通路形成部材は、少なくとも一部が減圧用空間の内部、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に伴って外径が拡大する円錐状に形成されている。

　ボデーは、減圧用空間よりも冷媒流れ上流側の冷媒流路を形成する導入部、および減圧用空間を形成するノズル部を有している。ノズル部のうち減圧用空間を形成する部位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、冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路である。ボデーのうち昇圧用空間を形成する部位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、噴射冷媒および吸引冷媒を混合させて昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路である。導入部は、ノズル部よりも熱伝導率の小さい材質で形成されている。

　これによれば、導入部がノズル部よりも熱伝導率の小さい材質で形成されているので、第１態様と同様に、ノズル通路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が低下してしまうことを抑制することができる。

　すなわち、第２態様によれば、ノズル部および通路形成部材といった複数の部材によって冷媒を減圧させるノズル通路が形成されたエジェクタにおいて、ノズル通路におけるエネルギ変換効率の低下を抑制することができる。

　さらに、第２態様のエジェクタにおいて、具体的に、導入部は樹脂で形成されており、ノズル部は金属で形成されていてもよい。これによれば、ノズル部が金属で形成されているので、キャビテーションによるノズル部の損傷を抑制することができる。

　また、第３態様のエジェクタは、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に適用される。

　エジェクタは、ボデーと通路形成部材を備える。ボデーには、冷媒を減圧させる減圧用空間、減圧用空間の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口から吸引した吸引冷媒を流通させる吸引用通路、および減圧用空間から噴射された噴射冷媒と吸引冷媒とを流入させる昇圧用空間が形成されている。通路形成部材は、少なくとも一部が減圧用空間の内部、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に伴って外径が拡大する円錐状に形成されている。

　ボデーは、減圧用空間よりも冷媒流れ上流側の冷媒流路を形成する導入部、および減圧用空間を形成するノズル部を有している。ノズル部のうち減圧用空間を形成する部位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、冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路である。ボデーのうち昇圧用空間を形成する部位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、噴射冷媒および吸引冷媒を混合させて昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路である。導入部およびノズル部は、互いに別部材で形成されている。

　これによれば、導入部およびノズル部が互いに別部材で形成されているので、ボデーにおけるノズル部の位置を通路形成部材の中心軸に垂直な方向へ調整することができる。そして、減圧用空間の中心軸と通路形成部材の中心軸が同軸上に配置されるように、ノズル部の位置を調整することができる。

　これによれば、ボデーにおけるノズル部の位置が、通路形成部材の中心軸に垂直な方向へ調整可能であるため、減圧用空間の中心軸と通路形成部材の中心軸が同軸上に配置されるように、ノズル部の位置を調整することができる。

　従って、ノズル通路の通路形状が中心軸周りに不均一な大きさとなってしまうことを抑制することができる。その結果、ノズル通路から噴射される噴射冷媒に膨張不足や過膨張が生じてしまうことを抑制することができ、ノズル通路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が低下してしまうことを抑制することができる。

　すなわち、第３態様によれば、ノズル部および通路形成部材といった複数の部材によって冷媒を減圧させるノズル通路が形成されたエジェクタにおいて、ノズル通路におけるエネルギ変換効率の低下を抑制することができる。

　さらに、第３態様のエジェクタにおいて、ノズル部が導入部よりも硬い材質で形成されていてもよい。これによれば、キャビテーションによるノズル部の損傷を抑制することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１実施形態のエジェクタの軸方向断面図である。 第１実施形態のエジェクタの各冷媒通路の機能を説明するための模式的な断面図である。 第１実施形態の減圧用空間の中心軸と通路形成部材の中心軸がずれた状態を示す模式的な断面図である。 第１実施形態の減圧用空間の中心軸と通路形成部材の中心軸が近づいた状態を示す模式的な断面図である。 図２のＶＩ部拡大図である。 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の変化を示すモリエル線図である。 第２実施形態のノズルボデーの固定態様を説明するための模式的な断面図である。 第３実施形態のノズルボデーの固定態様を説明するための模式的な断面図である。 第４実施形態のエジェクタ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実施形態を説明する。各実施形態において先行する実施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。各実施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実施形態と同様とする。各実施形態で具体的に説明している部分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、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７を用いて、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、冷媒減圧器としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置、すなわちエジェクタ式冷凍サイクル１０に適用されている。さらに、このエジェクタ式冷凍サイクル１０は、車両用空調装置に適用されて、空調対象空間である車室内へ送風される空気（送風空気）を冷却する。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の冷却対象流体は、車室内へ送風される空気である。

　また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）を採用しており、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、冷媒としてＨＦＯ系冷媒（具体的には、Ｒ１２３４ｙｆ）等を採用してもよい。さらに、冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

　まず、エジェクタ式冷凍サイクル１０において、圧縮機１１は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。本実施形態の圧縮機１１は、車両走行用の駆動力を出力するエンジン（内燃機関）とともにエンジンルーム内に配置されている。さらに、圧縮機１１は、プーリ、ベルト等を介してエンジンから出力される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る。

　より具体的には、本実施形態では、圧縮機１１として、吐出容量を変化させることによって冷媒吐出能力を調整可能な斜板式の可変容量型圧縮機を採用している。この圧縮機１１では、吐出容量を変化させるための図示しない吐出容量制御弁を有している。吐出容量制御弁は、後述する制御装置から出力される制御電流によって、その作動が制御される。

　圧縮機１１の吐出口には、放熱器１２の凝縮部１２ａの冷媒入口側が接続されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と冷却ファン１２ｄにより送風される車室外の空気（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、放熱器１２は、凝縮部１２ａ、レシーバ部１２ｂ、および過冷却部１２ｃを有する、いわゆるサブクール型の凝縮器として構成されている。

　凝縮部１２ａ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熱交換部である。レシーバ部１２ｂは、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貯める冷媒容器である。過冷却部１２ｃは、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熱交換部である。

　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（すなわち、冷却ファン１２ｄにより送風される空気の量）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器として機能するとともに、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部（冷媒輸送部）として機能する。

　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器として機能する。つまり、本実施形態のエジェクタ１３は、気液分離機能を有するエジェクタ（すなわち、エジェクタモジュール）として構成されている。

　エジェクタ１３の具体的構成については、図２～図６を用いて説明する。なお、図２における上下の各矢印は、エジェクタ式冷凍サイクル１０を車両用空調装置に搭載した状態における上下の各方向を示している。また、図３は、エジェクタ１３の各冷媒通路を説明するための模式的な一部拡大断面図であって、図２と同一の機能を果たす部分には同一の符号を付している。

　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。

　より具体的には、ボデー３０は、エジェクタ１３の外殻を形成するハウジングボデー３１を有している。ハウジングボデー３１は、金属製（本実施形態では、アルミニウム合金製）の角柱状部材あるいは円柱状部材で形成されている。さらに、ハウジングボデー３１の内部には、略円柱状の空間が形成されている。そして、この空間内部に、導入通路ボデー３６、ノズルボデー３２、ディフューザボデー３３、ロワーボデー３４が固定されていることによって、ボデー３０が構成されている。

　ハウジングボデー３１には、冷媒流入口３１ａ、冷媒吸引口３１ｂ、液相冷媒流出口３１ｃ、気相冷媒流出口３１ｄといった複数の冷媒流入出口が形成されている。

　冷媒流入口３１ａは、放熱器１２から流出した冷媒を流入させる冷媒流入口である。冷媒吸引口３１ｂは、後述する蒸発器１４から流出した冷媒を吸引する冷媒流入口である。液相冷媒流出口３１ｃは、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冷媒流出口である。気相冷媒流出口３１ｄは、気液分離空間３０ｆにて分離された気相冷媒を圧縮機１１の吸入口側へ流出させる冷媒流出口である。

　さらに、本実施形態では、気液分離空間３０ｆと液相冷媒流出口３１ｃとを接続する液相冷媒通路に、蒸発器１４へ流入させる冷媒を減圧させる減圧部としてのオリフィス３０ｉを配置している。

　導入通路ボデー３６は、樹脂製の円筒状部材で形成されている。さらに、導入通路ボデー３６は、図２に示すように、ハウジングボデー３１の内部の上方側に形成された穴部に圧入等の方法によって固定されている。このため、導入通路ボデー３６の外周側とハウジングボデー３１の穴部との隙間から冷媒が漏れることはない。

　より具体的には、導入通路ボデー３６は、金属（具体的には、アルミニウム合金、ステンレス）よりも熱伝導率が小さく、かつ、冷媒に対して耐性を有する樹脂部材であるポリフェニレンサルファイド、あるいはフェノールで形成されている。

　また、導入通路ボデー３６の内部には、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、略円柱状に形成されており、旋回空間３０ａの中心軸は、後述する通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。旋回空間３０ａは、円錐台と円柱とを結合させた回転体形状等に形成されていてもよい。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）周りに回転させた際に形成される立体形状である。

　導入通路ボデー３６の筒状側面には、内周側と外周側とを貫通する貫通穴が形成されている。この貫通穴は、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に連通している。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。

　このため、冷媒流入口３１ａから冷媒流入通路３１ｅを介して旋回空間３０ａへ流入した冷媒は、旋回空間３０ａの外周側の壁面に沿って流れ、旋回空間３０ａ内を中心軸周りに旋回する。従って、本実施形態の導入通路ボデー３６は、旋回流発生部としての機能を果たしている。

　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圧力まで低下させるようにしている。冷媒が減圧沸騰する圧力とは、換言すれば、冷媒中にキャビテーションが生じる圧力である。

　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実現することができる。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。

　ノズルボデー３２は、金属製の円板状部材にプレス加工等を施すことによって形成されたものである。本実施形態では、ノズルボデー３２はステンレス製である。さらに、ノズルボデー３２は、図２に示すように、導入通路ボデー３６の下方側に配置されている。

　より具体的には、ノズルボデー３２は、図３に示すように、筒状部３２ａおよび環状部３２ｂを有している。筒状部３２ａは、ノズルボデー３２の中心部に設けられており、冷媒流れ下流側（下方側）に向かって突出する円筒形状に形成されている。環状部３２ｂは、筒状部３２ａの外周側に平板円環状に形成されている。

　筒状部３２ａ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。減圧用空間３０ｂは、旋回空間３０ａ側から冷媒流れ方向に向かって徐々に狭まる円錐台形状の空間と、この空間の下方側から連続するように形成されて冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる円錐台形状の空間とを結合させた回転体形状に形成されている。

　さらに、ノズルボデー３２は、減圧用空間３０ｂの中心軸が通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置されるように、ハウジングボデー３１の内部に固定されている。なお、ボデー３０におけるノズルボデー３２の固定態様の詳細については後述する。

　また、以上の説明から明らかなように、本実施形態の導入通路ボデー３６は、減圧用空間３０ｂよりも冷媒流れ上流側の冷媒流路を形成する導入部であり、ノズルボデー３２は、減圧用空間３０ｂを形成するノズル部である。

　そして、導入通路ボデー３６は樹脂で形成されており、ノズルボデー３２は金属で形成されているので、導入通路ボデー３６の熱伝導率はノズルボデー３２の熱伝導率よりも小さくなっている。つまり、導入通路ボデー３６は、ノズルボデー３２よりも熱伝導率の小さい材質で形成されている。

　さらに、ノズルボデー３２は、導入通路ボデー３６よりも硬い材質で形成されている。ここで、本実施形態における「硬い材質」とは、測定方法によらず、変形しにくい材質、あるいは、表面が傷つきにくい材質を意味している。従って、本実施形態では、ノズルボデー３２は、キャビテーションによって損傷しない程度に硬いことが望ましい。

　減圧用空間３０ｂの内部には、通路形成部材３５の頂部側が配置されている。通路形成部材３５は、ボデー３０の内部に冷媒通路を形成するとともに、中心軸ＣＬ方向に変位することによって、冷媒通路の通路断面積を変化させる。

　通路形成部材３５は、金属製の円錐状部材で形成されている。本実施形態では、通路形成部材３５はである。より詳細には、通路形成部材３５は、減圧用空間３０ｂから離れるに伴って（すなわち、冷媒流れ下流側へ向かって）、外径が徐々に拡大する略円錐形状に形成されている。

　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の頂部側（すなわち、鉛直方向上方側）の外周面との間に形成される冷媒通路としては、図３に示すように、先細部１３１および末広部１３２が形成される。

　先細部１３１は、通路断面積が最も縮小した最小通路面積部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冷媒通路である。末広部１３２は、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冷媒通路である。

　先細部１３１の下流側および末広部１３２では、中心軸ＣＬに垂直な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となる。円環状とは、すなわち、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である。さらに、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、このように冷媒通路の通路断面積を変化させることによって、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、ラバールノズルとして機能するノズル通路１３ａとしている。そして、このノズル通路１３ａにて、冷媒を減圧させるとともに、冷媒の流速を超音速となるように増速させて噴射している。超音速とは、二相音速よりも速い速度である。

　ディフューザボデー３３は、略円筒状の金属部材で形成されている。本実施形態では、ディフューザボデー３３はアルミニウム合金製である。さらに、ディフューザボデー３３は、図２に示すように、導入通路ボデー３６およびノズルボデー３２の下方側に配置されている。

　より具体的には、ディフューザボデー３３の中心部には、図３に示すように、表裏（上下）を貫通する貫通穴３３ａが形成されている。この貫通穴３３ａも回転体形状に形成されている。また、ディフューザボデー３３の上方側の面には、ノズルボデー３２側へ突出する円筒状部３３ｃが形成されている。円筒状部３３ｃの筒状側面には、その内周側と外周側とを連通させる複数の連通穴３３ｄが複数形成されている。

　さらに、ディフューザボデー３３の上方側の面であって、円筒状部３３ｃの外周側には、後述する駆動機構３７を収容する円環状の溝部３３ｂが形成されている。これらの貫通穴３３ａ、溝部３３ｂ、および円筒状部３３ｃの中心軸は、ディフューザボデー３３がハウジングボデー３１に固定された際に、通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置されるように形成されている。

　ディフューザボデー３３は、外周側がハウジングボデー３１の内部に圧入されることによって、ハウジングボデー３１に固定されている。なお、ディフューザボデー３３の外周側とハウジングボデー３１との間には、図示しないシール部材としてのＯ－リングが配置されており、ディフューザボデー３３とハウジングボデー３１との隙間から冷媒が漏れることはない。

　さらに、ディフューザボデー３３は、円筒状部３３ｃの上端部がノズルボデー３２の環状部３２ｂに押し付けられるように固定されている。このため、ノズルボデー３２の環状部３２ｂは、導入通路ボデー３６の最下端部３６ａとディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃとの間に挟み込まれている。これにより、ノズルボデー３２が、ハウジングボデー３１の内部に固定されている。

　換言すると、本実施形態のノズルボデー３２は、導入通路ボデー３６の最下端部３６ａとディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃとの間に挟持されることによって、ボデー３０における位置が決定されている。

　そこで、本実施形態では、ノズルボデー３２が、導入通路ボデー３６の最下端部３６ａとディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃとの間に挟持される際に、減圧用空間３０ｂの中心軸と通路形成部材３５の中心軸ＣＬが同軸上に配置されるように、ノズルボデー３２の位置を調整（調芯）している。

　このような調整（調芯）は、例えば、図４、図５に示すように、ディフューザボデー３３をハウジングボデー３１に圧入固定する際に、通路形成部材３５の頂部側を減圧用空間３０ｂ内に押し付けた状態で圧入固定すること等によって実現することができる。

　ディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃの上方側にノズルボデー３２を配置すると、図４に示すように、減圧用空間３０ｂの中心軸が通路形成部材３５の中心軸ＣＬに対してずれてしまうことがある。これに対して、ディフューザボデー３３の下方側から通路形成部材３５の頂部を減圧用空間３０ｂ内に押し付けることで、図５に示すように、減圧用空間３０ｂの中心軸を通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置することができる。

　つまり、本実施形態のエジェクタ１３では、ボデー３０内におけるノズルボデー３２の位置を、通路形成部材３５の中心軸ＣＬに垂直な方向に調整することができる。または、ボデー３０内におけるノズルボデー３２の位置を、中心軸ＣＬを法線とする平面に平行な方向に調整することができる。換言すると、本実施形態のエジェクタ１３では、ノズルボデー３２内に形成される減圧用空間３０ｂの中心軸と通路形成部材３５の中心軸ＣＬとの相対位置を調整することができる。

　さらに、本実施形態では、ディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃの上端部が軸周りの全周に亘ってノズルボデー３２の環状部３２ｂに押し付けられている。従って、導入通路ボデー３６の最下端部３６ａとノズルボデー３２の環状部３２ｂの上側面との隙間、およびノズルボデー３２の環状部３２ｂの下側面とディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃの上端部との隙間から冷媒が漏れることはない。

　また、ディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃよりも外周側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、図２に示すように、冷媒吸引口３１ｂから流入した吸引冷媒を流入させる吸引空間３０ｃが形成されている。この吸引空間３０ｃは、中心軸ＣＬ方向から見たときに、断面円環状に形成されている。

　さらに、ディフューザボデー３３の貫通穴３３ａのうち、ノズルボデー３２の下方側が挿入される範囲では、吸引空間３０ｃと減圧用空間３０ｂの冷媒流れ下流側とを連通させる下流側吸引通路３０ｄが形成されている。ノズルボデー３２の下方側が挿入される範囲とは、中心軸ＣＬに垂直な方向から見たときに貫通穴３３ａとノズルボデー３２が重合する範囲である。

　この下流側吸引通路３０ｄも、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ている。このため、吸引用通路１３ｂの冷媒出口は、ノズル通路１３ａの冷媒出口（冷媒噴射口）の外周側に、円環状に開口している。吸引用通路１３ｂの冷媒出口とは、具体的には、下流側吸引通路３０ｄの冷媒出口である。

　つまり、本実施形態では、冷媒吸引口３１ｂと吸引空間３０ｃとを接続する吸引冷媒流入通路、吸引空間３０ｃ、および下流側吸引通路３０ｄによって、冷媒吸引口３１ｂから吸引した吸引冷媒を流通させる吸引用通路１３ｂが形成されている。さらに、吸引用通路１３ｂの冷媒流れ最下流部の形状、すなわち下流側吸引通路３０ｄの冷媒流れ最下流部の形状は、冷媒流れ下流側へ向かって、通路断面積が徐々に縮小する形状となっている。

　また、ディフューザボデー３３の貫通穴３３ａのうち、下流側吸引通路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、および吸引用通路１３ｂを介して吸引された吸引冷媒を流入させる空間である。昇圧用空間３０ｅの中心軸は、通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。

　昇圧用空間３０ｅの内部には、通路形成部材３５の下方側が配置されている。さらに、ディフューザボデー３３の昇圧用空間３０ｅを形成する部位の内周面と通路形成部材３５の下方側の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒流れ下流側に向かって通路断面積を徐々に拡大させる形状に形成されている。これにより、この冷媒通路では、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ことができる。

　従って、昇圧用空間３０ｅを形成するディフューザボデー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は、図３に示すように、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザ（昇圧部）として機能するディフューザ通路１３ｃを形成している。このディフューザ通路１３ｃも、吸引用通路１３ｂ等と同様に、断面円環状に形成されている。

　次に、通路形成部材３５を変位させる駆動部である駆動機構３７について説明する。この駆動機構３７は、図６に示すように、ダイヤフラム３７１、アッパーキャップ３７２、ロワーキャップ３７３等を有している。ダイヤフラム３７１、アッパーキャップ３７２、ロワーキャップ３７３は、中心軸ＣＬ方向から見たときに、いずれもディフューザボデー３３に形成された溝部３３ｂと重合する程度の大きさの円環状に形成されている。

　アッパーキャップ３７２は、ダイヤフラム３７１とともに、封入空間３７ａを形成する封入空間形成部材である。より具体的には、アッパーキャップ３７２は、平板円環状の金属部材のダイヤフラム３７１側（図６では、下方側）の面に円環状の凹み部を形成したものである。そして、凹み部の内部に封入空間３７ａが形成されている。従って、封入空間３７ａは、中心軸ＣＬ周りに円環状に形成されている。

　封入空間３７ａは、温度変化に伴って圧力変化する感温媒体が封入された空間である。具体的には、エジェクタ式冷凍サイクル１０を循環する冷媒と同等の組成の感温媒体が封入された空間である。

　従って、本実施形態の感温媒体としては、Ｒ１３４ａを主成分とする媒体（例えば、Ｒ１３４ａとヘリウムとの混合媒体）を採用することができる。さらに、感温媒体の封入密度は、後述するようにサイクルの通常作動時に通路形成部材３５を適切に変位させることができるように設定されている。

　ロワーキャップ３７３は、ダイヤフラム３７１とともに、導入空間３７ｂを形成する導入空間形成部材である。より具体的には、ロワーキャップ３７３は、平板円環状の金属部材のダイヤフラム３７１側（図６では、上側）の面に円環状の凹み部を有している。そして、凹み部の内部に導入空間３７ｂが形成されている。従って、導入空間３７ｂは、中心軸ＣＬ周りに円環状に形成されている。

　導入空間３７ｂは、図２に示すように、ディフューザボデー３３に形成された連通路３３ｅを介して、吸引冷媒を導入させる空間である。吸引冷媒とは、具体的には、後述する蒸発器１４から流出した冷媒である。

　ダイヤフラム３７１は、封入空間３７ａの内圧と導入空間３７ｂへ流入した吸引冷媒の圧力との圧力差に応じて変位する圧力応動部材である。従って、ダイヤフラム３７１は弾性に富み、かつ耐圧性および気密性に優れる材質で形成されていることが望ましい。

　このようなダイヤフラム３７１としては、例えば、基布（ポリエステル）入りのＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）やＨＮＢＲ（水素添加ニトリルゴム）等のゴム製の基材で形成されたものを採用することができる。さらに、ダイヤフラム３７１に、ゴムよりも感温媒体の透過性の低い樹脂製のバリア膜を設けてもよい。

　ダイヤフラム３７１の下方側の導入空間３７ｂ内には、図６に示すように、ダイヤフラム３７１の変位を通路形成部材３５へ伝達するための、プレート３７５および複数の作動棒３７４が配置されている。プレート３７５は、金属製（本実施形態では、ステンレス製）の平板円環状部材で形成されている。プレート３７５は、ダイヤフラム３７１の下方側の面に接触するように配置されている。

　複数の作動棒３７４は、ダイヤフラム３７１と通路形成部材３５とを連結する連結部として機能し、中心軸ＣＬ方向に延びる円柱状の金属部材で形成されている。複数の作動棒３７４は、ロワーキャップ３７３およびディフューザボデー３３に形成されて中心軸ＣＬ方向に延びる貫通穴に挿入されている。

　また、複数の作動棒３７４の上方側端部は、プレート３７５の底面に当接し、下方側端部は、通路形成部材３５の底部の外周側の面に当接している。通路形成部材３５の底部の外周側の面とは、具体的には、ディフューザ通路１３ｃを形成する部位の外周側の面である。これにより、ダイヤフラム３７１の変位が通路形成部材３５に伝達される。

　作動棒３７４の上方側端部および下方側端部は、曲面形状（本実施形態では、半球形状）に形成されており、プレート３７５および通路形成部材３５に対する接触位置や接触角度が変更可能となっている。これにより、本実施形態では、感温媒体の圧力のばらつき等が生じても、作動棒３７４の中心軸が通路形成部材３５の中心軸ＣＬに対して傾いてしまうことを抑制している。

　さらに、複数の作動棒３７４は、ダイヤフラム３７１の変位を通路形成部材３５へ適切に伝達するために、中心軸ＣＬ周りに等角度間隔で配置されていることが望ましい。なお、図２等では、図示の明確化のため、２本の作動棒３７４を中心軸ＣＬ周りに１８０°間隔で配置した例を図示しているが、３本の作動棒３７４を中心軸ＣＬ周りに１２０°間隔で配置してもよい。

　また、本実施形態の駆動機構３７では、図６に示すように、ダイヤフラム３７１を、アッパーキャップ３７２とロワーキャップ３７３との間に挟み込んでいる。これにより、封入空間３７ａと導入空間３７ｂは、互いに連通しないように区画されている。

　そして、図３に示すように、ダイヤフラム３７１を挟み込んだ状態のアッパーキャップ３７２およびロワーキャップ３７３を、ディフューザボデー３３の溝部３３ｂ内に、圧入やかしめ等の方法で固定することによって、駆動機構３７が形成されている。

　このため、アッパーキャップ３７２の上面は、吸引空間３０ｃの内壁面の一部を形成している。アッパーキャップ３７２の上面とは、ダイヤフラム３７１側の反対側の面である。従って、封入空間３７ａに封入された感温媒体には、吸引用通路１３ｂ（具体的には、吸引空間３０ｃ）を流通する冷媒の有する熱が、主にアッパーキャップ３７２を介して伝達される。

　また、図２に示すように、通路形成部材３５の底面は、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、上方側に付勢する荷重を加える弾性部材である。換言すれば、コイルバネ４０は、通路形成部材３５に対して、通路形成部材３５が最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積を縮小する側に付勢する荷重を加える弾性部材である。従って、通路形成部材３５は、作動棒３７４から受ける荷重とコイルバネ４０から受ける荷重が釣り合うように変位する。

　より具体的には、蒸発器１４出口側における冷媒の温度（過熱度）が上昇すると、封入空間３７ａに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間３７ａの内圧から導入空間３７ｂの圧力を差し引いた圧力差が大きくなる。これにより、ダイヤフラム３７１が導入空間３７ｂ側へ変位して、通路形成部材３５が作動棒３７４から受ける荷重が増加する。従って、蒸発器１４出口側における冷媒の温度が上昇すると、通路形成部材３５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）に変位する。

　一方、蒸発器１４出口側における冷媒の温度（過熱度）が低下すると、封入空間３７ａに封入された感温媒体の飽和圧力が低下し、封入空間３７ａの内圧から導入空間３７ｂの圧力を差し引いた圧力差が小さくなる。これにより、ダイヤフラム３７１が封入空間３７ａ側へ変位して、通路形成部材３５が作動棒３７４から受ける荷重が減少する。従って、蒸発器１４出口側における冷媒の温度が低下すると、通路形成部材３５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）に変位する。

　本実施形態の駆動機構３７では、このように蒸発器１４出口側における冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム３７１が通路形成部材３５を変位させることによって、蒸発器１４出口側における冷媒の過熱度が予め定めた基準過熱度ＫＳＨ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している。この基準過熱度ＫＳＨは、コイルバネ４０の荷重を調整することによって変更することもできる。

　作動棒３７４とディフューザボデー３３との間には、図示しないシール部材としてのＯ－リングが配置されている。従って、作動棒３７４が変位しても作動棒３７４とディフューザボデー３３との隙間から冷媒が漏れることはない。

　次に、ロワーボデー３４は、円柱状の金属部材（本実施形態では、アルミニウム合金）で形成されている。さらに、ロワーボデー３４は、図２に示すように、ハウジングボデー３１の底面側の開口を閉塞するように配置されている。さらに、ロワーボデー３４は、ハウジングボデー３１内にネジ止め等の方法によって固定されている。

　ロワーボデー３４の外周側とハウジングボデー３１との間には、図示しないシール部材としてのＯ－リングが配置されている。従って、ロワーボデー３４の外周側とハウジングボデー３１との隙間から冷媒が漏れることはない。

　また、ロワーボデー３４の上方側とディフューザボデー３３との間には、昇圧用空間３０ｅ内に形成され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。

　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、通路形成部材３５の中心軸ＣＬと同軸上に配置されている。気液分離空間３０ｆでは、ディフューザ通路１３ｃから流出した冷媒を中心軸ＣＬ周りに旋回させて、遠心力の作用によって冷媒の気液を分離する。

　さらに、気液分離空間３０ｆの内容積は、サイクルに負荷変動が生じてサイクルを循環する冷媒循環流量が変動しても、実質的に余剰冷媒を溜めることができない程度の容積になっている。

　ロワーボデー３４の中心部には、気液分離空間３０ｆに対して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の外周側に一時的に滞留して、液相冷媒流出口３１ｃから流出する。

　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。また、ロワーボデー３４の気液分離空間３０ｆの底面を形成する部位には、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。

　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。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も機能する。

　また、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の冷媒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（送風ファン１４ａにより送風される空気量）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、処理を行う。そして、冷却ファン１２ｄや送風ファン１４ａ等の部材を駆動する各種電気式のアクチュエータ等の作動を制御する。

　また、制御装置には、内気温センサ、外気温センサ、日射センサ、蒸発器温度センサ、出口側温度センサ、出口側圧力センサ等の複数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。

　より具体的には、内気温センサは、車室内温度を検出する内気温検出部である。外気温センサは、外気温を検出する外気温検出部である。日射センサは、車室内の日射量を検出する日射量検出部である。蒸発器温度センサは、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検出部である。出口側温度センサは、放熱器１２出口側における冷媒の温度を検出する出口側温度検出部である。出口側圧力センサは、放熱器１２出口側における冷媒の圧力を検出する出口側圧力検出部である。

　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。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の吐出容量制御弁の作動を制御する構成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７のモリエル線図を用いて説明する。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の吐出容量制御弁、冷却ファン１２ｄ、送風ファン１４ａ等を作動させる。そして、エンジンから出力される回転駆動力が圧縮機１１に伝達されると、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冷媒（図７のａ点）は、放熱器１２の凝縮部１２ａへ流入し、冷却ファン１２ｄから送風された外気と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部１２ａにて凝縮した冷媒は、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から送風された外気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる（図７のａ点からｂ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７のｂ点からｃ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出口側における冷媒（図７のｈ点）の過熱度が予め定めた基準過熱度ＫＳＨ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（図７のｈ点）が、冷媒吸引口３１ｂ、吸引用通路１３ｂを介して吸引される。より詳細には、蒸発器１４から流出した冷媒（図７のｈ点）が、冷媒吸引口３１ｂ、吸引空間３０ｃ、ディフューザボデー３３の連通穴３３ｄ、および下流側吸引通路３０ｄを介して吸引される。ノズル通路１３ａから噴射された噴射冷媒および吸引用通路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へ流入して合流する（図７のｃ点からｄ点、ｈ１点からｄ点）。

　ここで、本実施形態の吸引用通路１３ｂの最下流部は、冷媒流れ方向に向かって通路断面積が徐々に縮小する形状に形成されている。このため、吸引用通路１３ｂを通過する吸引冷媒は、その圧力を低下させながら（図７のｈ点からｈ１点）、流速を増加させる。これにより、吸引冷媒と噴射冷媒との速度差を縮小させ、ディフューザ通路１３ｃ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。

　ディフューザ通路１３ｃでは冷媒通路断面積の拡大により、冷媒の運動エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒が混合されながら混合冷媒の圧力が上昇する（図７のｄ点からｅ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７のｅ点からｆ点、ｅ点からｇ点）。

　気液分離空間３０ｆにて分離された液相冷媒は、オリフィス３０ｉにて減圧されて（図７のｇ点からｇ１点）、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空気から吸熱して蒸発する（図７のｇ１点からｈ点）。これにより、当該空気が冷却される。

　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７のｆ点からａ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空気を冷却することができる。

　本実施形態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へ吸入させている。従って、エジェクタ式冷凍サイクル１０によれば、蒸発器における冷媒蒸発圧力と圧縮機吸入冷媒の圧力が略同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも、圧縮機１１の消費動力を低減させて、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）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では、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となる。

　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では、駆動機構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を変位させて、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）、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。これにより、サイクルを循環する冷媒の循環流量に応じて、最小通路面積部３０ｍにおける通路断面積等を適切に変化させて、エジェクタ１３を適切に作動させることができる。

　また、本実施形態のエジェクタ１３では、導入通路ボデー３６がノズルボデー３２よりも熱伝導率の小さい樹脂で形成されているので、導入通路ボデー３６によって形成される冷媒流路の断熱性を向上させることができる。換言すると、導入通路ボデー３６によって形成される冷媒流路を流通する冷媒の有する熱が、導入通路ボデー３６を介して放熱されてしまうことを抑制することができる。

　従って、エンタルピの低下した冷媒がノズル通路１３ａへ流入してしまうことを抑制することができ、ノズル通路１３ａにおける冷媒の沸騰を促進することができる。その結果、ノズル通路１３ａ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が低下してしまうことを抑制することができる。

　さらに、本実施形態では、導入通路ボデー３６の内部に旋回空間３０ａが形成されている。このような旋回空間３０ａでは、冷媒が旋回しながら下流側へ流れるので、通常の冷媒流路よりも、冷媒の滞留時間が長くなる。従って、導入通路ボデー３６によって形成される旋回空間３０ａの断熱性を向上させることは、エネルギ変換効率の低下を抑制するために極めて効果的である。

　また、本実施形態のエジェクタ１３では、ノズルボデー３２を、導入通路ボデー３６よりも硬い材質である金属で形成しているので、ノズル通路１３ａにて冷媒のキャビテーションが発生しても、キャビテーションによるノズルボデー３２の損傷を抑制することができる。さらに、導入通路ボデー３６が樹脂にて形成されているので、金属の使用量を低減させてエジェクタ１３全体としての軽量化を図ることもできる。

　また、本実施形態のエジェクタ１３では、導入通路ボデー３６およびノズルボデー３２が互いに別部材で形成されているので、ボデー３０内におけるノズルボデー３２の位置を通路形成部材３５の中心軸ＣＬに垂直な方向へ調整することができる。これにより、減圧用空間３０ｂの中心軸と通路形成部材２５の中心軸ＣＬが同軸上に配置されるように、ノズルボデー３２の位置を調整することができる。

　従って、ノズル通路１３ａの通路形状が中心軸ＣＬ周りに不均一な大きさとなってしまうことを抑制し、ノズル通路１３ａから噴射される噴射冷媒の流量が中心軸周りに不均一となってしまうことを抑制することができる。その結果、噴射冷媒に膨張不足や過膨張が生じてしまうことを抑制して、ノズル通路１３ａにおけるエネルギ変換効率が低下してしまうことを抑制することができる。

　すなわち、本実施形態のエジェクタ１３によれば、ノズルボデー３２および通路形成部材３５といった複数の部材によって冷媒を減圧させるノズル通路１３ａが形成されるエジェクタのエネルギ変換効率の低下を抑制することができる。

　（第２実施形態）
　本実施形態では、第１実施形態に対して、図８に示すように、ノズルボデー３２の固定態様を変更した例を説明する。なお、図８では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。

　より具体的には、本実施形態のノズルボデー３２の環状部３２ｂには、その表裏を貫通する複数の貫通穴３２ｃが形成されている。さらに、ディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃの上端面であって、貫通穴３２ｃに対応する部位には、複数のねじ穴が形成されている。

　そして、それぞれの貫通穴３２ｃを貫通する複数のボルト４１をディフューザボデー３３のねじ穴に締め付けることによって、ノズルボデー３２がディフューザボデー３３に固定されている。従って、本実施形態のディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃは、ノズルボデー３２が固定される固定部である。

　さらに、本実施形態では、貫通穴３２ｃの内径がボルト４１の外径よりも大きく形成されているので、ボルト４１をねじ穴に締め付けてノズルボデー３２を固定する際に、ノズルボデー３２の位置を、通路形成部材３５の中心軸ＣＬに垂直な方向に調整することができる。また、ノズルボデー３２の複数の貫通穴３２ｃ、ボルト４１、およびディフューザボデー３３のねじ穴は、中心軸周りに等角度間隔で配置されている。

　その他のエジェクタ１３およびエジェクタ式冷凍サイクル１０の構成および作動は、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１３においても、第１実施形態と同様に、ノズル通路１３ａにおけるエネルギ変換効率の低下を抑制することができる。

　さらに、本実施形態では、ノズルボデー３２が円筒状部３３ｃに固定されることによって、ボデー３０におけるノズルボデー３２の位置が決定されるので、ディフューザボデー３３をハウジングボデー３１へ組み付ける前にノズルボデー３２の位置調整（調芯）を行うことができる。従って、エジェクタ１３の組み付け性を向上させることができる。

　（第３実施形態）
　本実施形態では、第２実施形態に対して、図９に示すように、ノズルボデー３２の固定態様を変更した例を説明する。

　より具体的には、本実施形態では、ディフューザボデー３３の円筒状部３３ｃの上端面であって、ノズルボデー３２の貫通穴３２ｃに対応する部位には、複数のかしめ用突起部３３ｆが形成されている。そして、それぞれの貫通穴３２ｃにかしめ用突起部３３ｆを嵌め込んだ状態で、かしめ用突起部３３ｆの先端部を押し潰すことによって、ノズルボデー３２がディフューザボデー３３に固定されている。

　さらに、本実施形態では、貫通穴３２ｃの内径がかしめ用突起部３３ｆの外径よりも大きく形成されているので、かしめ用突起部３３ｆを押し潰してノズルボデー３２を固定する際に、ノズルボデー３２の位置を、通路形成部材３５の中心軸ＣＬに垂直な方向に調整することができる。

　その他のエジェクタ１３およびエジェクタ式冷凍サイクル１０の構成および作動は、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１３においても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、ノズルボデー３２をディフューザボデー３３に固定する際に、ボルト４１を必要としないので、エジェクタ１３の組み付け性をより一層向上させることができる。

　（第４実施形態）
　上述の実施形態では、導入通路ボデー３６（導入部）およびノズルボデー３２（ノズル部）が、互いに別部材で形成された例を説明したが、本実施形態では、図１０に示すように、導入部およびノズル部が、一体的に形成された例を説明する。なお、図１０は、第１実施形態で説明した図３に対応する図面である。

　より具体的には、本実施形態では、第１実施形態で説明した導入部およびノズル部が一体化された形状のノズルボデー３２１を採用している。このノズルボデー３２１は、第１実施形態で説明した導入通路ボデー３６と同様の樹脂にて形成されている。さらに、ノズルボデー３２１のノズル部に対応する部位の内周面には、図１０の太線で示すように、金属メッキ３２１ａが施されている。

　これにより、導入部およびノズル部が一体的に形成されていても、第１実施形態と同様に、導入部の熱伝導率をノズル部の熱伝導率よりも小さくすることができる。従って、エンタルピの低下した冷媒がノズル通路１３ａへ流入してしまうことを抑制することができ、ノズル通路１３ａにおける冷媒の沸騰を促進することができる。

　さらに、ノズル部に対応する部位の内周面に金属メッキ３２１ａが施されているので、ノズルボデー３２のうちノズル通路１３ａを形成する部位（具体的には、内周面）を、他の部位よりも硬くすることができる。従って、ノズル通路１３ａにて冷媒のキャビテーションが発生しても、キャビテーションによるノズルボデー３２の損傷を抑制することができる。

　なお、本実施形態では、ノズルボデー３２１のうちノズル部に対応する部位の内周面に金属メッキ３２１ａを施した例を説明したが、インサート成形や金属薄板の圧着等の方法によって同様の構成としてもよい。

　（他の実施形態）
　以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本開示の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本開示の範囲は、本開示における記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。

　（１）上述の実施形態では、通路形成部材３５として金属で形成されたものを採用した例を説明したが、通路形成部材３５の軽量化のために少なくとも一部が樹脂で形成されたものを採用してもよい。この場合は、冷媒のキャビテーションによるノズル通路１３ａの損傷を抑制するために、通路形成部材３５のうち最小通路面積部近傍を形成する部位を金属で形成すればよい。

　（２）上述の実施形態では、通路形成部材３５を変位させる駆動部として、圧力応動部材であるゴム製のダイヤフラム３７１を有する駆動機構を採用した例を説明したが、駆動部はこれに限定されない。ゴム製のダイヤフラム３７１に代えて、金属（具体的には、ＳＵＳ３０４）の薄板で形成された金属製のダイヤフラムを採用してもよい。

　これによれば、連通路３３ｅを介して導入空間３７ｂへ流入した吸引冷媒の有する熱を、金属製のダイヤフラムを介して、封入空間３７ａ内の感温媒体に伝達することができる。

　さらに、駆動部は、形状記憶合金性の弾性部材を有してもよいし、電動モータによって通路形成部材３５を変位させてもよい。

　（３）上述のエジェクタ１３に、ディフューザ通路１３ｃを流れる冷媒の旋回流れを促進する旋回促進部を追加してもよい。

　これによれば、ディフューザ通路１３ｃ内に螺旋状の冷媒流路を形成することができるので、ディフューザ通路１３ｃ内の冷媒流路が短くなってエジェクタ１３の昇圧性能が低下してしまうことを抑制できる。さらに、気液分離空間３０ｆへ流入する冷媒の旋回流れを促進させて、気液分離空間３０ｆにおける気液分離性能を向上させることができる。

　このような旋回促進部としては、通路形成部材３５およびディフューザボデー３３のディフューザ通路を形成する部位に整流板を配置することによって構成してもよいし、当該部位に溝部を設けることによって構成してもよい。

　（４）エジェクタ式冷凍サイクル１０を構成する各構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。

　例えば、上述の実施形態では、圧縮機１１として、エンジン駆動式の可変容量型圧縮機を採用した例を説明した。しかしながら、圧縮機１１として、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してもよい。さらに、固定容量型圧縮機構と電動モータとを備え、電力を供給されることによって作動する電動圧縮機を採用してもよい。電動圧縮機では、電動モータの回転数を調整することによって、冷媒吐出能力を制御することができる。

　また、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。さらに、通常の放熱器とともに、この放熱器にて放熱した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える受液器（レシーバ）を一体化させたレシーバ一体型の凝縮器を採用してもよい。

　また、上述の実施形態では、冷媒としてＲ１３４ａあるいはＲ１２３４ｙｆ等を採用可能であることを説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、ＨＦＯ－１２３４ｚｅ、ＨＦＯ－１２３４ｚｄ等を採用することができる。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。

　（５）上述の実施形態では、本開示に係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、エジェクタ式冷凍サイクル１０の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。

　また、上述の実施形態では、本開示に係るエジェクタ１３を備えるエジェクタ式冷凍サイクル１０の放熱器１２を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器１４を空気を冷却する利用側熱交換器としている。これに対して、蒸発器１４を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として用い、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する利用側熱交換器として用いてもよい。

 

Claims (8)

1. 　蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０）に適用されるエジェクタであって、
   　冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、前記減圧用空間（３０ｂ）の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した吸引冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および前記減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と前記吸引冷媒とを流入させる昇圧用空間（３０ｅ）が形成されたボデー（３０）と、
   　少なくとも一部が前記減圧用空間（３０ｂ）の内部、および前記昇圧用空間（３０ｅ）の内部に配置されるとともに、前記減圧用空間（３０ｂ）から離れるに伴って外径が拡大する円錐状に形成された通路形成部材（３５）と、を備え、
   　前記ボデー（３０）は、
   　　前記減圧用空間（３０ｂ）よりも冷媒流れ上流側の冷媒流路を形成する導入部と、
   　　前記減圧用空間（３０ｂ）を形成するノズル部と、を有し、
   　前記ノズル部のうち前記減圧用空間（３０ｂ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路（１３ａ）であり、
   　前記ボデー（３０）のうち前記昇圧用空間（３０ｅ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記噴射冷媒および前記吸引冷媒を混合させて昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
   　前記導入部の熱伝導率は、前記ノズル部の熱伝導率よりも小さくなっているエジェクタ。
2. 　蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０）に適用されるエジェクタであって、
   　冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、前記減圧用空間（３０ｂ）の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した吸引冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および前記減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と前記吸引冷媒とを流入させる昇圧用空間（３０ｅ）が形成されたボデー（３０）と、
   　少なくとも一部が前記減圧用空間（３０ｂ）の内部、および前記昇圧用空間（３０ｅ）の内部に配置されるとともに、前記減圧用空間（３０ｂ）から離れるに伴って外径が拡大する円錐状に形成された通路形成部材（３５）と、を備え、
   　前記ボデー（３０）は、
   　　前記減圧用空間（３０ｂ）よりも冷媒流れ上流側の冷媒流路を形成する導入部（３６）と、
   　　前記減圧用空間（３０ｂ）を形成するノズル部（３２）と、を有し、
   　前記ノズル部（３２）のうち前記減圧用空間（３０ｂ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路（１３ａ）であり、
   　前記ボデー（３０）のうち前記昇圧用空間（３０ｅ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記噴射冷媒および前記吸引冷媒を混合させて昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
   　前記導入部（３６）は、前記ノズル部（３２）よりも熱伝導率の小さい材質で形成されているエジェクタ。
3. 　前記導入部（３６）は、樹脂で形成されており、
   　前記ノズル部（３２）は、金属で形成されている請求項２に記載のエジェクタ。
4. 　蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０）に適用されるエジェクタであって、
   　冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、前記減圧用空間（３０ｂ）の冷媒流れ下流側に連通して冷媒吸引口（３１ｂ）から吸引した吸引冷媒を流通させる吸引用通路（１３ｂ）、および前記減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と前記吸引冷媒とを流入させる昇圧用空間（３０ｅ）が形成されたボデー（３０）と、
   　少なくとも一部が前記減圧用空間（３０ｂ）の内部、および前記昇圧用空間（３０ｅ）の内部に配置されるとともに、前記減圧用空間（３０ｂ）から離れるに伴って外径が拡大する円錐状に形成された通路形成部材（３５）と、を備え、
   　前記ボデー（３０）は、
   　　前記減圧用空間（３０ｂ）よりも冷媒流れ上流側の冷媒流路を形成する導入部（３６）と、
   　　前記減圧用空間（３０ｂ）を形成するノズル部（３２）と、を有し、
   　前記ノズル部（３２）のうち前記減圧用空間（３０ｂ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させて噴射するノズルとして機能するノズル通路（１３ａ）であり、
   　前記ボデー（３０）のうち前記昇圧用空間（３０ｅ）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記噴射冷媒および前記吸引冷媒を混合させて昇圧させる昇圧部として機能するディフューザ通路（１３ｃ）であり、
   　前記導入部（３６）および前記ノズル部（３２）は、互いに別部材で形成されているエジェクタ。
5. 　前記ノズル部（３２）は、前記導入部（３６）よりも硬い材質で形成されている請求項４に記載のエジェクタ。
6. 　前記ボデー（３０）における前記ノズル部（３２）の位置が、前記通路形成部材（３５）の中心軸（ＣＬ）に垂直な方向へ調整可能となっている請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタ。
7. 　前記ボデー（３０）は、前記ノズル部（３２）が固定される固定部（３３ｃ）を有し、
   　前記ノズル部（３２）が前記固定部（３３ｃ）に固定されることによって、前記ノズル部（３２）の位置が決定されている請求項６に記載のエジェクタ。
8. 　前記ボデー（３０）には、前記減圧用空間（３０ｂ）へ流入する冷媒を前記通路形成部材（３５）の中心軸（ＣＬ）周りに旋回させる旋回空間（３０ａ）が形成されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載のエジェクタ。
   
    

Images