(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１０Ｄ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を流入させる冷媒流入口（２１１）から流入した冷媒を旋回させる旋回空間（１４０）、前記旋回空間（１４０）から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（２０２）、前記減圧用空間（２０２）の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路（１２０）、および前記減圧用空間（２０２）から噴射された噴射冷媒と前記吸引用通路（１２０）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（２０５）が形成されたボデー（２００）と、
少なくとも一部が前記減圧用空間（２０２）の内部および前記昇圧用空間（２０５）の内部に配置される通路形成部材（１５１）とを備え、
前記ボデー（２００）のうち前記減圧用空間（２０２）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（１５１）の外周面との間に形成される冷媒通路は、前記旋回空間（１４０）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（１１０）であり、
前記ボデー（２００）のうち前記昇圧用空間（２０５）を形成する部位の内周面と前記通路形成部材（１５１）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（１３０）であり、
前記通路形成部材（１５１）は、前記減圧用空間（２０２）から離れるに伴って断面積が拡大する形状に形成されていることを特徴とするエジェクタ。
【請求項２】
前記通路形成部材（１５１）は、前記減圧用空間（２０２）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おり、
前記ノズル通路（１１０）、前記吸引用通路（１２０）および前記ディフューザ通路（１３０）は、前記通路形成部材（１５１）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ。
【請求項３】
前記通路形成部材（１５１）は、前記減圧用空間（２０２）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おり、
前記ディフューザ通路（１３０）は、前記通路形成部材（１５１）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、
前記ディフューザ通路（１３０）を流通する冷媒は、前記旋回空間（１４０）にて旋回する冷媒と同方向に旋回していることを特徴とする請求項１または２に記載のエジェクタ。
【請求項４】
前記通路形成部材（１５１）を変位させる駆動手段（１６０）を備え、
前記通路形成部材（１５１）は、前記減圧用空間（２０２）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おり、
前記吸引用通路（１２０）および前記ディフューザ通路（１３０）は、前記通路形成部材（１５１）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、
前記吸引用通路（１２０）は、前記通路形成部材（１５１）の軸の外周側から内周側へ向かって冷媒が流れる形状に形成されており、
前記ディフューザ通路（１３０）は、前記通路形成部材（１５１）の軸の内周側から外周側へ向かって冷媒が流れる形状に形成されており、
前記駆動手段（１６０）の少なくとも一部は、前記吸引用通路（１２０）および前記ディフューザ通路（１３０）に挟まれる位置に配置されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【請求項５】
前記駆動手段（１６０）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封入空間（１６２）および前記封入空間（１６２）内の前記感温媒体の圧力に応じて変位する圧力応動部材（１６１）を有して構成され、
前記圧力応動部材（１６１）は、前記通路形成部材（１５１）に連結されており、
前記感温媒体は、前記吸引用通路（１２０）を流通する冷媒の温度および前記ディフューザ通路（１３０）を流通する冷媒の温度が伝達されることによって圧力変化するものであることを特徴とする請求項４に記載のエジェクタ。
【請求項６】
前記減圧用空間（２０２）、前記吸引用通路（１２０）、前記昇圧用空間（２０５）、および前記通路形成部材（１５１）は、いずれも回転体形状で形成されており、互いの軸線が同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【請求項７】
前記ボデー（２００）には、前記ディフューザ通路（１３０）から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間（２０６）が形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【請求項８】
蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１０、１０Ａ〜１０Ｃ）に適用されて、
前記冷凍サイクル（１０、１０Ａ〜１０Ｃ）の高圧側から流入する高圧冷媒を減圧膨張させるノズル部（１１０）と、
前記高圧冷媒よりも低圧である低圧冷媒を、前記ノズル部（１１０）から噴出される噴出冷媒の吸引力によって吸引する吸引部（１２０）と、
前記ノズル部（１１０）の下流側に配設されて、流路断面積が下流側に向けて徐々に拡大され、前記ノズル部（１１０）から噴出される前記噴出冷媒と前記吸引部（１２０）から吸引される前記低圧冷媒とが混合された混合冷媒を減速して圧力上昇させるディフューザ部（１３０）と、を備えるエジェクタにおいて、
前記ノズル部（１１０）の上流側に配設されて、前記高圧冷媒を旋回させ、仮想される旋回中心線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、気液混相状態の冷媒を前記ノズル部（１１０）に流入させる旋回空間（１４０）と、
前記ノズル部（１１０）と前記ディフューザ部（１３０）との流路面積を変更可能とする流路面積可変機構（１５０）とを設けたことを特徴とするエジェクタ。
【請求項９】
前記高圧冷媒は、液相冷媒であることを特徴とする請求項８に記載のエジェクタ。
【請求項１０】
前記流路面積可変機構（１５０）は、前記ノズル部（１１０）と前記ディフューザ部（１３０）との流路面積を同時に変更可能とすることを特徴とする請求項８または９に記載のエジェクタ。
【請求項１１】
前記ディフューザ部（１３０）の前記流路断面積の拡大率は、下流側に向けて順次大きくなるように設定されており、
前記流路面積可変機構（１５０）は、前記ノズル部（１１０）および前記ディフューザ部（１３０）の内周面に沿う曲面を有する通路形成部材（１５１）を備えており、
前記通路形成部材（１５１）によって形成される前記ディフューザ部（１３０）の内部流路は、前記ディフューザ部（１３０）の軸線方向に対して交差する方向に拡がるように設けられていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【請求項１２】
前記ディフューザ部（１３０）から流出される前記混合冷媒の気液を分離する気液分離器（１３）を備えることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【請求項１３】
前記気液分離器（１３）によって気液分離された冷媒を溜める貯液部（１４）を備え、
前記貯液部（１４）は、前記気液分離器（１３）と一体的に形成されたことを特徴とする請求項１２に記載のエジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を減圧するとともに、高速で噴出する作動流体の吸引作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプであるエジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のエジェクタとして、例えば、特許文献１、２に示されたものが知られている。この種のエジェクタは、冷凍サイクルに適用された際に圧縮機によって高圧に圧縮された後に冷媒凝縮器によって凝縮液化された冷媒を減圧させるノズル部と、冷媒蒸発器から流出される低圧側の冷媒を吸引する吸引部と、ノズル部から噴出された冷媒と、吸引部から吸引された冷媒とを混合して昇圧するディフューザ部とを備えている。
【０００３】
さらに、特許文献１のエジェクタのノズル部は、冷媒凝縮器から流入した液冷媒を減圧膨張させる第１ノズルと、第１ノズルで気液二相となった冷媒を再度、減圧膨張させて噴出する第２ノズルとを有して構成されている。これにより、第１ノズルによって冷媒を膨張させて気液二相とし、第２ノズルによって更に減圧膨張させることで、第２ノズルより流出する冷媒の出口速度を増大させることができ、ノズル効率を向上させることができるようになっている。
【０００４】
また、一般的なエジェクタでは、ノズル部の軸線方向の延長線上にディフューザ部（昇圧部）が同軸上に配置されている。さらに、特許文献２には、このように配置されたディフューザ部の広がり角度を比較的小さくすることで、エジェクタ効率を向上できることが記載されている。なお、ノズル効率とは、ノズル部におい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り、エジェクタ効率は、エジェクタ全体としてのエネルギ変換効率である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３３３１６０４号公報
【特許文献２】特開２００３−１４３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のエジェクタでは、例えば冷凍サイクルの低負荷時において、高圧側と低圧側との冷媒圧力差が小さいときに、第１ノズルによって冷媒圧力差分の大半が減圧されてしまう形となり、第２ノズルにおいてはほとんど冷媒を減圧させることができなくなってしまうことがある。その結果、冷凍サイクルの低負荷時には、ディフューザ部にて冷媒を充分に昇圧させることができなくなってしまうという問題があった。つまり、特許文献１のエジェクタでは、冷凍サイクルの負荷に見合った充分なエジェクタの作動が得られないものとなっていた。
【０００７】
これに対して、特許文献１のエジェクタに特許文献２に開示されている比較的小さい広がり角度のディフューザ部を適用することで、エジェクタ効率を向上させ、冷凍サイクルの低負荷時にもディフューザ部にて冷媒を充分に昇圧させる手段が考えられる。ところが、このようなディフューザ部を適用すると、エジェクタ全体としてノズル部の軸線方向の長さが長くなってしまうので、冷凍サイクルの通常負荷時においてはエジェクタの体格が不必要に大きくなってしまう。
【０００８】
上記点に鑑み、本発明の第１の目的は、体格の大型化を招くことなく、冷凍サイクルの負荷変動によらず高いノズル効率を発揮可能なエジェクタを提供することにある。
【０００９】
また、本発明の第２の目的は、ノズル効率を向上させるとともに、冷凍サイクルの負荷に見合った作動が可能となるエジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【００１１】
請求項１に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１０Ｄ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を流入させる冷媒流入口（２１１）から流入した冷媒を旋回させる旋回空間（１４０）、旋回空間（１４０）から流出した冷媒を減圧させる減圧用空間（２０２）、減圧用空間（２０２）の冷媒流れ下流側に連通して外部から冷媒を吸引する吸引用通路（１２０）、および減圧用空間（２０２）から噴射された噴射冷媒と吸引用通路（１２０）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（２０５）が形成されたボデー（２００）と、少なくとも一部が減圧用空間（２０２）の内部および昇圧用空間（２０５）の内部に配置される通路形成部材（１５１）とを備え、
ボデー（２００）のうち減圧用空間（２０２）を形成する部位の内周面と通路形成部材（１５１）の外周面との間に形成される冷媒通路は、旋回空間（１４０）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（１１０）であり、ボデー（２００）のうち昇圧用空間（２０５）を形成する部位の内周面と通路形成部材（１５１）の外周面との間に形成される冷媒通路は、噴射冷媒および吸引冷媒を混合して昇圧させるディフューザとして機能するディフューザ通路（１３０）であり、
通路形成部材（１５１）は、前記減圧用空間（２０２）から離れるに伴って断面積が拡大する形状に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、旋回空間（１４０）にて冷媒を旋回させることで、旋回空間（１４０）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）圧力まで低下させて、この圧力の低下した冷媒を減圧用空間（３０ｂ）内へ流入させることができる。
【００１３】
従って、冷凍サイクル（１０Ｄ）の負荷変動が生じても、ノズル通路（１１０）内の最小通路面積部近傍で冷媒を確実に減圧沸騰させることができ、ノズル通路（１１０）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。
【００１４】
さらに、通路形成部材（１５１）が減圧用空間（２０２）から離れるに伴って断面積が拡大する形状に形成されているので、ディフューザ通路（１３０）の形状を減圧用空間（２０２）から離れるに伴って通路形成部材（１５１）の外周に沿って広がる形状とすることができる。従って、従来技術のノズル部の軸方向に相当する方向の寸法の拡大を抑制して、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
【００１５】
つまり、この発明によれば、体格の大型化を招くことなく、冷凍サイクル（１０Ｄ）の負荷変動によらず高いノズル効率を発揮可能なエジェクタを提供することができる。
【００１６】
なお、本請求項における通路形成部材（１５１）は、厳密に減圧用空間（２０２）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（２０２）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（１３０）の形状を減圧用空間（２０２）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。
【００１７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタにおいて、通路形成部材（１５１）は、減圧用空間（２０２）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おり、ノズル通路（１１０）、吸引用通路（１２０）およびディフューザ通路（１３０）は、通路形成部材（１５１）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されていることを特徴とする。
【００１８】
これによれば、ノズル通路（１１０）、吸引用通路（１２０）およびディフューザ通路（１３０）の断面形状が環状に形成されているので、これらの通路を通路形成部材（１５１）の軸の外周側から内周側へ冷媒が流れる形状、あるいは、内周側から外周側へ冷媒が流れる形状に形成することができる。従って、ボデー（２００）の内部スペースを有効に活用した通路配置が可能となり、より一層、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のエジェクタにおいて、通路形成部材（１５１）は、減圧用空間（２０２）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おり、ディフューザ通路（１３０）は、通路形成部材（１５１）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、ディフューザ通路（１３０）を流通する冷媒は、旋回空間（１４０）にて旋回する冷媒と同方向に旋回していることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、ディフューザ通路（１３０）の断面形状が環状に形成され、さらに、ディフューザ通路（１３０）を流通する冷媒が旋回しながら流れるので、冷媒を昇圧させるための流路を螺旋状に形成することができる。従って、通路形成部材（１５１）の軸方向の拡大を抑制して、より一層、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
【００２１】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエジェクタにおいて、通路形成部材（１５１）を変位させる駆動手段（１６０）を備え、通路形成部材（１５１）は、減圧用空間（２０２）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おり、吸引用通路（１２０）およびディフューザ通路（１３０）は、通路形成部材（１５１）の軸方向に垂直な断面における断面形状が環状に形成されており、吸引用通路（１２０）は、通路形成部材（１５１）の軸の外周側から内周側へ向かって冷媒が流れる形状に形成されており、ディフューザ通路（１３０）は、通路形成部材（１５１）の軸の内周側から外周側へ向かって冷媒が流れる形状に形成されており、駆動手段（１６０）の少なくとも一部は、吸引用通路（１２０）およびディフューザ通路（１３０）に挟まれる位置に配置されていることを特徴とする。
【００２２】
これによれば、駆動手段（１６０）を備えているので、冷凍サイクル（１０Ｄ）の負荷変動に応じて通路形成部材（１５１）を変位させて、ノズル通路（１１０）およびディフューザ通路（１３０）の冷媒通路面積を調整することができる。従って、冷凍サイクル（１０Ｄ）の負荷に見合った冷媒量を流すことが可能となり、冷凍サイクル（１０Ｄ）の負荷に見合った作動が可能となるエジェクタを提供することができる。
【００２３】
また、駆動手段（１６０）の少なくとも一部が、吸引用通路（１２０）およびディフューザ通路（１３０）に挟まれる位置に配置されているので、吸引用通路（１２０）とディフューザ通路（１３０）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。その結果、より一層エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
【００２４】
なお、上記請求項における「円錐状に形成されている」とは、通路形成部材（１５１）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、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。
【００２５】
さらに、請求項５に記載の発明のように、請求項４に記載のエジェクタにおいて、駆動手段（１６０）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封入空間（１６２）および封入空間（１６２）内の感温媒体の圧力に応じて変位する圧力応動部材（１６１）を有して構成され、圧力応動部材（１６１）は、通路形成部材（１５１）に連結されており、感温媒体は、吸引用通路（１２０）を流通する冷媒の温度およびディフューザ通路（１３０）を流通する冷媒の温度が伝達されることによって圧力変化するものであってもよい。
【００２６】
これによれば、駆動手段（１６０）を構成する封入空間（１６２）を、吸引用通路（１２０）およびディフューザ通路（１３０）に挟まれる位置に配置することで、吸引用通路（１２０）を流通する冷媒の温度およびディフューザ通路（１３０）を流通する冷媒の温度を感温媒体に良好に伝達して、封入空間（１６２）内の圧力を変化させることができる。
【００２７】
そして、吸引用通路（１２０）を流通する冷媒の温度およびディフューザ通路（１３０）を流通する冷媒の温度に応じて通路形成部材（１５１）を変位させて、ノズル通路（１１０）およびディフューザ通路（１３０）の冷媒通路面積を変化させることができる。その結果、冷凍サイクル（１０Ｄ）の負荷に見合った作動が可能となるエジェクタを提供することができる。
【００２８】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタにおいて、減圧用空間（２０２）、吸引用通路（１２０）、昇圧用空間（２０５）、および通路形成部材（１５１）は、いずれも回転体形状で形成されており、互いの軸線が同軸上に配置されていることを特徴とする。
【００２９】
これによれば、回転体形状で形成された減圧用空間（２０２）、吸引用通路（１２０）、昇圧用空間（２０５）、および通路形成部材（１５１）が互いに同軸上に配置されているので、軸方向垂直断面が環状に形成されるノズル通路（１１０）、吸引用通路（１２０）およびディフューザ通路（１３０）を容易に形成することができる。
【００３０】
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載のエジェクタにおいて、ボデー（２００）には、ディフューザ通路（１３０）から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間（２０６）が形成されていることを特徴とする。
【００３１】
これによれば、気液分離空間（２０６）にてディフューザ通路（１３０）から流出した冷媒の気液を分離するので、ボデー（２００）の外部に気液分離手段を配置する場合に対して、気液分離空間（２０６）の容積を小さくすることができる。つまり、ディフューザ通路（１３０）から流出して、気液分離空間（２０６）へ流入する冷媒は既に旋回しているので、この旋回流れの遠心力の作用によって効率的な気液分離を行うことができる。従って、気液分離機能を有するエジェクタの体格の大型化を抑制できる。
【００３２】
請求項８に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル（１０、１０Ａ〜１０Ｃ）に適用されて、
冷凍サイクル（１０、１０Ａ〜１０Ｃ）の高圧側から流入する高圧冷媒を減圧膨張させるノズル部（１１０）と、高圧冷媒よりも低圧である低圧冷媒を、ノズル部（１１０）から噴出される噴出冷媒の吸引力によって吸引する吸引部（１２０）と、ノズル部（１１０）の下流側に配設されて、流路断面積が下流側に向けて徐々に拡大され、ノズル部（１１０）から噴出される噴出冷媒と吸引部（１２０）から吸引される低圧冷媒とが混合された混合冷媒を減速して圧力上昇させるディフューザ部（１３０）とを備えるエジェクタにおいて、
ノズル部（１１０）の上流側に配設されて、高圧冷媒を旋回させ、仮想される旋回中心線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、気液混相状態の冷媒をノズル部（１１０）に流入させる旋回空間（１４０）と、ノズル部（１１０）とディフューザ部（１３０）との流路面積を変更可能とする流路面積可変機構（１５０）とを設けたことを特徴としている。
【００３３】
この発明によれば、旋回空間（１４０）にて、高圧冷媒を旋回させ、旋回中心線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する。実際には、旋回流路（１４０）において、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なる。つまり、旋回中心側の冷媒圧力が、冷媒が減圧沸騰する（キャビテーションを生じる）圧力まで低下する。
【００３４】
この「二相分離状態により生成する気液界面」での液冷媒の沸騰（ガス化）促進により、ノズル部（１１０）の最小流路面積部近傍においては、流れが二相噴霧状態となり、二相音速まで加速する。さらに、二相音速まで加速した冷媒は、そのノズル部（１１０）の最小流路面積部から末広流路部出口にかけて理想的な二相噴霧流れを継続でき、末広流路部出口で噴射される冷媒の流速を増大させることができる。その結果、ノズル部（１１０）のノズル効率を向上させて、エジェクタ効率を向上させることができる。
【００３５】
また、ノズル部（１１０）は従来技術のような２段式のノズルではなく、１つのノズルによって冷媒の減圧膨張を行うので、エジェクタ（１００）に流入する液相冷媒の圧力エネルギを全て活用して、ディフューザ部（１３０）による昇圧エネルギを得ることができる。
【００３６】
また、ノズル部（１１０）とディフューザ部（１３０）との流路面積を変更可能とする流路面積可変機構（１５０）を設けているので、冷凍サイクル（１０、１０Ａ〜１０Ｃ）の負荷に応じて流路面積を変更することで、冷凍サイクル（１０、１０Ａ〜１０Ｃ）の負荷に見合った冷媒量を流すことが可能となり、効果的なエジェクタの作動を引き出すことができる。
【００３７】
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載のエジェクタにおいて、高圧冷媒は、液相冷媒であることを特徴としている。
【００３８】
この発明によれば、高圧冷媒が液相冷媒であると、上記のように冷媒は旋回流路（１４０）において、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されるので、この「二相分離状態により生成される気液界面」での液冷媒の沸騰（ガス化）促進により、ノズル部（１１０）の最小流路面積部から末広流路部出口にかけての流れが二相噴霧状態となり、末広流路部出口における冷媒流速増大の効果を確実に得られる。この効果は、高圧冷媒が気液二相である場合に比べより大きい。
【００３９】
請求項１０に記載の発明では、請求項８または９に記載のエジェクタにおいて、流路面積可変機構（１５０）は、ノズル部（１１０）とディフューザ部（１３０）との流路面積を同時に変更可能とすることを特徴としている。
【００４０】
この発明によれば、流路面積を変更する際に、ノズル部（１１０）とディフューザ部（１３０）との流路面積が同時に変更されるので、ノズル部（１１０）とディフューザ部（１３０）とを流通する冷媒の流れを乱すことがない。また、ノズル部（１１０）とディフューザ部（１３０）との流路面積を変更する部材を、１つの部材で形成することが可能となり、流路面積可変機構（１５０）の構成を簡素にすることができる。
【００４１】
請求項１１に記載の発明では、請求項８ないし１０のいずれか１つに記載のエジェクタにおいて、ディフューザ部（１３０）の流路断面積の拡大率は、下流側に向けて順次大きくなるように設定されており、流路面積可変機構（１５０）は、ノズル部（１１０）およびディフューザ部（１３０）の内壁に沿う曲面を有する通路形成部材（１５１）を備えており、通路形成部材１５１）によって形成されるディフューザ部（１３０）の内部流路は、ディフューザ部（１３０）の軸線方向に対して交差する方向に拡がるように設けられていることを特徴としている。
【００４２】
この発明によれば、ディフューザ部（１３０）の軸線方向の長さを小さくすることができ、従来にないコンパクトなエジェクタを実現することができる。
【００４３】
また、旋回空間（１４０）によって旋回された高圧冷媒は、ノズル部（１１０）およびディフューザ部（１３０）においても旋回状態が維持され、ディフューザ部（１３０）の軸線方向に対して交差する方向に流出されることになる。よって、ディフューザ部（１３０）から流出される混合冷媒は、旋回流れによって遠心分離の作用を受けて、密度の大きい液相冷媒が、密度の小さい気相冷媒に対して、軸線からより遠い側に流出される。つまり、エジェクタ自体に効果的な気液分離機能を持たせることができる。
【００４４】
請求項１２に記載の発明では、請求項８ないし１１のいずれか１つに記載のエジェクタにおいて、ディフューザ部（１３０）から流出される混合冷媒の気液を分離する気液分離器（１３）を備えることを特徴とする。
【００４５】
この発明によれば、気液分離器（１３）が一体的に形成されたコンパクトなエジェクタを実現することができる。ここで、旋回空間（１４０）における冷媒の旋回流れは、ノズル部（１１０）およびディフューザ部（１３０）においても維持される。そのため、ディフューザ部（１３０）から流出される混合冷媒は、旋回流れによって遠心分離の作用を受けて、密度の大きい液相冷媒が、密度の小さい気相冷媒に対して、軸線からより遠い側に流出される。
【００４６】
従って、ディフューザ部（１３０）から流出される混合冷媒の気液を分離する気液分離器（１３）を備えることによって、ディフューザ部（１３０）にて気液分離された冷媒をすぐに気液分離器（１３）内に流入させることができ、効果的な気液分離を行うことができる。
【００４７】
請求項１３に記載の発明では、請求項１２に記載のエジェクタにおいて、気液分離器（１３）によって気液分離された冷媒を溜める貯液部（１４）を備え、貯液部（１４）は、気液分離器（１３）と一体的に形成されたことを特徴としている。
【００４８】
この発明によれば、気液分離器（１３）および貯液部（１４）を一体的に備えるコンパクトなエジェクタを実現することができる。また、貯液部（１４）を気液分離器（１３）と一体的にすることで、気液分離器（１３）で気液分離された冷媒を効率的に貯液部（１５）に溜めることができる。
【００４９】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第１実施形態の冷凍サイクルの全体構成を示す概略図である。
【図２】エジェクタの概略を示す断面図である。
【図３】第２実施形態の冷凍サイクルの全体構成を示す概略図である。
【図４】第２実施形態の動力回収装置を示す断面図である。
【図５】第３実施形態の冷凍サイクルの全体構成を示す概略図である。
【図６】第４実施形態の冷凍サイクルの全体構成を示す概略図である。
【図７】第４実施形態の動力回収装置を示す断面図である。
【図８】第５実施形態の冷凍サイクルの全体構成を示す概略図である。
【図９】第５実施形態のエジェクタの軸方向断面図である。
【図１０】第５実施形態のエジェクタの各冷媒通路の機能を説明するための模式的な断面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ断面図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。
【図１３】図１０のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。
【図１４】第５実施形態のエジェクタの小型化効果を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
以下に、図面を参照しながら本発明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み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくて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。
【００５２】
（第１実施形態）
図１、図２は、第１実施形態のエジェクタ１００を蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、冷凍サイクル）１０に適用したものを示している。この冷凍サイクル１０は、空調装置用として車両に搭載されるものであって、圧縮機１１、凝縮器１２、エジェクタ１００、気液分離器１３、貯液部１４、および蒸発器１６が、冷媒配管によって接続されて形成されている。
【００５３】
圧縮機１１は、図示しない制御装置によってその作動が制御されるようになっている。圧縮機１１は、気液分離器１３内の気相冷媒を吸入し、高温高圧に圧縮して凝縮器１２側へ吐出する流体機械であり、図示しない電磁クラッチおよびベルトを介して車両走行用エンジンにより回転駆動されるようになっている。圧縮機１１は、例えば、電磁式容量制御弁に制御装置からの制御信号が入力されることにより、吐出容量が可変される斜板式可変容量型圧縮機となっている。なお、圧縮機１１は、電動モータによって回転駆動される電動圧縮機としても良い。電動圧縮機の場合は、電動モータの回転数によって吐出容量が可変される。
【００５４】
凝縮器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と、図示しない冷却ファンにより強制的に送風される車室外空気（以下、外気）との間で熱交換を行うことにより、高圧冷媒の熱を外気に放出（冷却）させて、冷媒を凝縮液化する熱交換器である。なお、圧縮機１１によって圧縮された冷媒の圧力が臨界圧力を超える場合は、冷媒は冷却されても凝縮液化することはなく、この場合は、凝縮器１２は高圧冷媒を冷却する放熱器として機能する。凝縮器１２の冷媒流出側は、エジェクタ１００の流入部１４１（詳細後述）に接続されている。
【００５５】
エジェクタ１００は、凝縮器１２から流出される液相冷媒（高圧冷媒）を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用（巻き込み作用）によって冷媒の循環を行う流体輸送用の冷媒循環手段でもある。図２に示すように、エジェクタ１００は、ノズル部１１０、吸引部１２０、ディフューザ部１３０、旋回空間１４０、および流路面積可変機構１５０を備えている。
【００５６】
ノズル部１１０は、凝縮器１２から流出される液相冷媒を、後述する旋回空間１４０を介して取り入れ、冷媒流れの下流側に向けて通路面積を小さく絞って冷媒の圧力エネルギを速度エネルギに変換して等エントロピ的に減圧膨張させるものである。ノズル部１１０は、下流側に向かうほど流路が先細りとなる先細部１１１と、この先細部１１１の下流側に配設されて下流側に向かうほど流路が拡大する末広部１１２とを備えている。先細部１１１と末広部１１２とが接続される部位が、最も流路面積が縮小されたノズル喉部（最小通路面積部）１１３となっている。なお、ノズル部１１０の冷媒流れ方向に沿う仮想軸線を、軸線１１４と定義する。
【００５７】
吸引部１２０は、ノズル部１１０に対して交差する方向に形成された流路であり、エジェクタ１００の外部からノズル部１１０の冷媒噴出口（末広部１１２の出口部）と連通するように配置されている。吸引部１２０の冷入口側には、蒸発器１６の冷媒流出側と接続されている。
【００５８】
ディフューザ部１３０は、ノズル部１１０および吸引部１２０の下流側で、ノズル部１１０から噴出される高速度の冷媒（噴射冷媒）と、吸引部１２０（蒸発器１６）から吸引された気相冷媒（吸引冷媒）とを混合するとともに、混合された混合冷媒の流れを減速し、速度エネルギを圧力エネルギに変換して昇圧させるものである。
【００５９】
ディフューザ部１３０は、冷媒の流路断面積を下流側に向けて徐々に大きくする形状（いわゆるディフューザ形状）に形成されることで、上記の昇圧機能を有するようになっている。ディフューザ部１３０の流路断面積の拡大率は、下流側に向けて順次大きくなるように、例えばラッパ状に設定されている。そして、ディフューザ部１３０の冷媒出口側には、気液分離器１３が接続されている。
【００６０】
旋回空間１４０は、ノズル部１１０の上流側に配設されており、凝縮器１２から流出される液相冷媒を旋回させ、仮想される旋回流の中心線（以下、旋回中心線）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、気液混相状態の冷媒をノズル部１１０に流入させる流路である。旋回空間１４０は、例えば、扁平円筒状の空間によって形成されている。そして、旋回空間１４０には、円筒状の外周に対して接線方向から接続されて、旋回空間１４０内部に連通するパイプ状の流入部１４１が設けられている。
【００６１】
ここで、旋回空間１４０の円筒状の仮想軸線を軸線１４２と定義したとき、軸線１４２は、ノズル部の仮想の軸線１１４と平行となるように、さらに具体的には、軸線１４２と軸線１１４とが一致するように、ノズル部１１０に対して旋回空間１４０が配置されて、旋回空間１４０は、ノズル部１１０に連通するように接続されている。なお、流入部１４１の冷媒入口側には、凝縮器１２の冷媒出口側が接続されている。
【００６２】
ここで、旋回空間１４０において、旋回中心線の内周側に気相冷媒が多く存在するようにするためには、冷媒の旋回流速を充分に増速させることが必要となる。そのために、ノズル喉部１１３の流路断面積に対する流入部１４１の流路断面積の比率Ａ、およびノズル喉部１１３の流路断面積に対する旋回空間１４０の流路断面積の比率Ｂが、予め定めた所定値となるように設定されている。
【００６３】
流路面積可変機構１５０は、ノズル部１１０とディフューザ部１３０との流路面積を変更する機構部であり、通路形成部材１５１と、これを駆動する図示しない駆動部（駆動手段）とを備えている。通路形成部材１５１は、円錐状に形成されており、その外周面として末広部１１２およびディフューザ部１３０の内周面に沿う曲面を有する部材であり、先端側がノズル部１１０側を向くように配置され、末広部１１２およびディフューザ部１３０の内部に挿入されている。
【００６４】
換言すると、通路形成部材１５１は、少なくとも一部がノズル部１１０を形成する空間（減圧用空間）の内部およびディフューザ部１３０を形成する空間（昇圧用空間）の内部に配置されている。また、通路形成部材１５１の外周面と、末広部１１２およびディフューザ部１３０の内周面との間には隙間が形成されて、この隙間がノズル部１１０（末広部１１２）およびディフューザ部１３０の内部流路として形成されるようになっている。
【００６５】
つまり、ノズル部１１０を形成する空間（減圧用空間）の内周面と通路形成部材１５１の外周面との間に形成される冷媒通路が、冷媒を減圧させて噴射するノズル部として機能する内部流路（ノズル通路）を構成し、ディフューザ部１３０を形成する空間（昇圧用空間）の内周面と通路形成部材１５１の外周面との間に形成される冷媒通路が、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部として機能する内部流路（ディフューザ通路）を構成している。
【００６６】
さらに、ディフューザ部１３０が上記のようにラッパ状に形成されており、また、通路形成部材１５１がディフューザ部１３０の内周面に沿う曲面を有して形成されていることから、ディフューザ部１３０の内部流路は、ディフューザ部１３０の軸線方向に対して交差する方向に拡がるように形成されている。つまり、ディフューザ部１３０の内部流路は、上流側から下流側に向けて軸線方向から遠心方向を向くような流路となっている。なお、ディフューザ部１３０の内部流路の下流側は、軸線に対して完全に直交する遠心方向に限定されるものではない。
【００６７】
駆動部は、通路形成部材１５１を軸線１１４方向に摺動させるものであり、感温部と作動棒と弾性部材とを備えている。感温部は、凝縮器１２から流入部１４１を介してエジェクタ１００に供給される液相冷媒の温度および圧力、あるいは蒸発器１６から吸引部１２０を介してエジェクタ１００に供給される気相冷媒の温度および圧力に応じて、例えばダイヤフラムによって区画された圧力室内の体積が膨張収縮するようにしたものである。
【００６８】
作動棒は、軸線１１４と平行になるように配置された棒状部材であり、一端側がダイヤフラムに接続され、他端側が通路形成部材１５１に接続されている。作動棒は、感温部（ダイヤフラム）の膨張収縮に伴って、軸線１１４の方向に移動し、通路形成部材１５１を軸線１１４の方向に摺動させるようになっている。弾性部材は、作動棒とは反対側から通路形成部材１５１を付勢するように配置されており、例えばバネが使用されている。
【００６９】
従って、エジェクタ１００に供給される冷媒の温度および圧力が上昇すると、感温部が膨張して、このときの膨張力が弾性部材の付勢力に打ち勝つと、感温部は作動棒を移動させる。これによって、通路形成部材１５１は、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０との隙間が大きくなる側に移動され、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０の流路面積が大きくなるようになっている。
【００７０】
逆に、エジェクタ１００に供給される冷媒の温度および圧力が低下すると、感温部が収縮して、弾性部材の付勢力によって、通路形成部材１５１は、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０との隙間が小さくなる側に移動され、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０の流路面積が小さくなるようになっている。なお、通路形成部材１５１は、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０に対して１つの部材によって形成されているので、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０の流路面積は、同時に変更されるようになっている。
【００７１】
図１に戻って、気液分離器１３は、エジェクタ１００のディフューザ部１３０から流出される混合冷媒を気液二相に分離する気液分離器である。上記で説明したエジェクタ１００と、この気液分離器１３は、ノズル部１１０によって冷媒が減圧される際の運動エネルギの損失を回収して、回収した運動エネルギを圧力エネルギに変換して圧縮機１１の吸入冷媒の圧力を上昇させる動力回収装置１５を形成していると表現することもできる。
【００７２】
気液分離器１３は、圧縮機１１および貯液部１４に接続されている。気液分離器１３によって気液二相に分離された冷媒のうち、気相冷媒は圧縮機１１に吸入されるようになっている。また、気液分離器１３によって気液二相に分離された冷媒のうち、液相冷媒は貯液部１４に流出されるようになっている。
【００７３】
貯液部１４は、気液分離器１３によって分離された気液二相の冷媒のうち、液相冷媒を内部に貯留する容器体であり、例えば、貯液部１４の内部には円筒状流路が形成されている。貯液部１４の冷媒流出側は蒸発器１６の冷媒流入側に接続されている。このように、貯液部１４は、気液分離器１３と蒸発器１６との間、つまり、冷凍サイクル１０の低圧側に配設されている。
【００７４】
蒸発器１６は、送風機によって空調装置の空調ケース内に導入された外気、あるいは車室内空気（以下、内気）からの吸熱作用によって、内部を流通する冷媒を蒸発させる熱交換器である。蒸発器１６の冷媒流出側は、冷媒配管によってエジェクタ１００の吸引部１２０に接続されている。
【００７５】
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ている。この制御装置には、乗員による操作パネル（図示せず）からの各種操作信号（空調作動スイッチ、設定温度スイッチ等）、各種センサ群からの検出信号等が入力されるようになっており、制御装置は、これらの入力信号を用いてＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って各種機器（主に圧縮機１１）の作動を制御する。
【００７６】
次に、上述構成に基づく本実施形態の作動について説明する。
【００７７】
乗員からの空調作動スイッチ、設定温度スイッチ等が入力されると、制御装置から出力される制御信号が圧縮機１１の電磁クラッチに通電され電磁クラッチが接続状態となり、圧縮機１１に車両走行用エンジンから回転駆動力が伝達される。なお、圧縮機１１が電動圧縮機の場合は、電動モータが作動され、圧縮機１１に電動モータから回転駆動力が伝達される。
【００７８】
そして、制御装置から圧縮機１１の電磁式容量制御弁に制御プログラムに基づいて制御電流Ｉｎ（制御信号）が出力されると、圧縮機１１の吐出容量が調節され、圧縮機１１は気液分離器１３から気相冷媒を吸入、圧縮して吐出する。
【００７９】
圧縮機１１から圧縮吐出された高温高圧の気相冷媒は凝縮器１２に流入する。凝縮器１２では高温高圧の冷媒が外気により冷却されて凝縮液化する。凝縮器１２から流出された液相冷媒は、エジェクタ１００の流入部１４１から旋回空間１４０内に流入する。
【００８０】
旋回空間１４０内に流入した液相冷媒は、流入部１４１が旋回空間１４０の円筒状の外周に対して接線方向を向くように接続されていることから、旋回空間１４０内において軸線１４２に対して旋回する旋回流となる。この場合、旋回中心線は、ほぼ、軸線１４２に一致する。このような旋回流においては、遠心力の作用によって、旋回中心線の近傍の圧力を、冷媒が減圧沸騰する（キャビテーションを生ずる）圧力まで低下させることで、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にできる。
【００８１】
そして、旋回空間１４０の軸線１４２とノズル部１１０の軸線１１４とが一致するように配置されていることから、ガス単相および液単相の冷媒は、気液混相状態の冷媒としてノズル部１１０内に流入していく。
【００８２】
ノズル部１１０においては、冷媒は減圧膨張される。この減圧膨張時に冷媒の圧力エネルギが速度エネルギに変換されるので、気液混相状態の冷媒はノズル部１１０から高速度となって噴出される。そして、この冷媒噴出流の冷媒吸引作用により、貯液部１４内の液相冷媒が蒸発器１６内を流通して、気相冷媒となって吸引部１２０に吸引されることになる。
【００８３】
ここで、上記のように旋回空間１４０において、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されるので。この「二相分離状態により生成される気液界面」での液冷媒の沸騰（ガス化）促進により、ノズル部１１０の先細部１１１から末広部１１２の出口にかけての流れが二相噴霧状態となり、末広部１１２の出口から噴射される冷媒の流速は増大されることになる。
【００８４】
ノズル部１１０から噴出された冷媒と吸引部１２０に吸引された冷媒は、混合冷媒となってノズル部１１０の下流側のディフューザ部１３０に流入する。このディフューザ部１３０では下流側に向かう通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。
【００８５】
上記のようにノズル部１１０とディフューザ部１３０とを通過する冷媒の流量は、流路面積可変機構１５０によって調整される。即ち、エジェクタ１００に供給される冷媒（高圧の液相冷媒あるいは低圧の気相冷媒）の温度および圧力が上昇すると、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０の流路面積が大きくなる側に可変され、逆に、エジェクタ１００に供給される冷媒の温度および圧力が低下すると、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０の流路面積が小さくなる側に可変される。
【００８６】
つまり、冷媒の温度および圧力が高い場合は、冷凍サイクル１０の負荷が高い場合であり、流路面積が大きくなる側に可変された分、冷凍サイクル１０内を循環する冷媒量が増加され、逆に、冷媒の温度および圧力が低い場合は、冷凍サイクル１０の負荷が低い場合であり、流路面積が小さくなる側に可変された分、冷凍サイクル１０内を循環する冷媒量が減少される。
【００８７】
そして、ディフューザ部１３０から流出された冷媒は気液分離器１３に流入する。気液分離器１３にて気液二相に分離された冷媒のうち、気相冷媒は圧縮機１１に吸入され、再び圧縮される。このとき、圧縮機１１に吸入される冷媒の圧力は、エジェクタ１００のディフューザ部１３０によって上昇されているので、圧縮機１１の駆動動力を低減することが可能となる。
【００８８】
また、気液分離器１３にて気液二相に分離された冷媒のうち、液相冷媒は貯液部１４に流入し、エジェクタ１００の冷媒吸引作用により、貯液部１４から蒸発器１６に流入される。蒸発器１６では、低圧の液相冷媒が空調ケース内の空気（外気あるいは内気）から吸熱して蒸発気化する。つまり、空調ケース内の空気が冷却されることになる。そして、蒸発器１６を通過した後の気相冷媒はエジェクタ１００に吸引され、ディフューザ部１３０から流出される。
【００８９】
以上のように、本実施形態では、エジェクタ１００に旋回空間１４０を設けているので、液相冷媒を旋回させ、旋回空間１４０において、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される。つまり、旋回中心側の冷媒圧力が、冷媒が減圧沸騰する（キャビテーションを生じる）圧力まで低下する。
【００９０】
この「二相分離状態により生成される気液界面」での液冷媒の沸騰（ガス化）促進により、ノズル部１１０の先細部１１１（最小流路面積部）から末広部１１２（末広流路部）の出口にかけての流れが二相噴霧状態となり、末広部１１２の出口から噴射される冷媒の流速は増大されることになる。エジェクタ１００のノズル部１１０の効率（ノズル効率）は、噴出される冷媒の速度に比例するため、その結果、ノズル部１１０のノズル効率を向上させることができ、ひいては、エジェクタ効率を向上させることができる。
【００９１】
また、ノズル部１１０は従来技術のような２段式のノズルではなく、１つのノズルによって冷媒の減圧膨張を行うので、エジェクタ１００に流入する液相冷媒の圧力エネルギを全て活用して、ディフューザ部１３０による昇圧エネルギを得ることができる。
【００９２】
また、ノズル部１１０とディフューザ部１３０との流路面積を変更可能とする流路面積可変機構１５０を設けているので、冷凍サイクル１０の負荷に応じて流路面積を変更することができ、冷凍サイクル１０の負荷に見合った冷媒量を流すことが可能となり、効果的なエジェクタ１００の作動を引き出すことができる。
【００９３】
また、エジェクタ１００（旋回空間１４０）に流入される高圧冷媒は、本実施形態では液相冷媒となっている。高圧冷媒が液相冷媒であると、上記のように冷媒は旋回空間１４０において、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なる。
【００９４】
そして、この「二相分離状態により生成される気液界面」での液冷媒の沸騰（ガス化）促進により、ノズル部１１０の先細部１１１から末広部１１２の出口にかけての流れが二相噴霧状態となり、末広部１１２の出口から噴射される冷媒の流速は増大されることになる。この結果、高圧冷媒が気液二相である場合に比べて、ノズル効率の向上がより大きく得られる。
【００９５】
また、流路面積可変機構１５０は、通路形成部材１５１によって、ノズル部１１０とディフューザ部１３０との流路面積を同時に変更することができるようになっている。これにより、流路面積を変更する際に、ノズル部１１０とディフューザ部１３０とを流通する冷媒の流れを乱すことがない。
【００９６】
また、ノズル部１１０とディフューザ部１３０との流路面積を変更する部材を、１つの部材（通路形成部材１５１）で形成することが可能となり、流路面積可変機構１５０の構成を簡素にすることができる。
【００９７】
また、通路形成部材１５１によって形成されるディフューザ部１３０の内部流路は、ディフューザ部１３０の軸線方向に対して交差する方向に拡がるように設けられている。これにより、ディフューザ部１３０の軸線方向の長さを小さくすることができ、従来にないコンパクトなエジェクタ１００とすることができる。
【００９８】
また、旋回空間１４０によって旋回された液相冷媒は、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０においても旋回状態が維持され、吸引部１２０からの気相冷媒とともにディフューザ部１３０の軸線方向に対して交差する方向に流出されることになる。よって、ディフューザ部１３０から流出される混合冷媒は、旋回流れによって遠心分離の作用を受けて、密度の大きい液相冷媒が、密度の小さい気相冷媒に対して、軸線からより遠い側に流出される。つまり、エジェクタ１００に効果的な気液分離機能を持たせることができる。
【００９９】
（第２実施形態）
第２実施形態の冷凍サイクル１０Ａを図３、図４に示す。冷凍サイクル１０Ａは、上記第１実施形態に対して、エジェクタ１００と気液分離器１３とを一体的に形成したものである。具体的には、図４に示すように、本実施形態のエジェクタ１００と気液分離器１３は、円筒状の気液分離器１３の上部にエジェクタ１００が配置されていることによって一体的に形成されている。
【０１００】
この場合、ノズル部１１０の軸線１１４が気液分離器１３の円筒状の軸線と同一方向となるようになっており、さらに、上側から下側に向けて旋回空間１４０、ノズル部１１０、ディフューザ部１３０、流路面積可変機構１５０が配置されるようになっている。そして、ディフューザ部１３０の下流側が気液分離器１３の上側内部に連通するようになっている。
【０１０１】
そして、旋回空間１４０によって旋回された冷媒は、ノズル部１１０およびディフューザ部１３０においても旋回状態が維持され、ディフューザ部１３０から流出される。よって、ディフューザ部１３０から流出される混合冷媒は、旋回流れによって遠心分離の作用を受けて、旋回流れの中心側に密度の小さい気相冷媒が集まり、旋回流れの外周側に密度の大きい液相冷媒が集まり、気液分離されることになる。
【０１０２】
よって、気液分離器１３にエジェクタ１００を一体的に形成することで、コンパクトな気液分離器一体型のエジェクタ１００を実現することができる。また、エジェクタ１００自体が、気液分離機能を備えるので、エジェクタ１００によって気液分離された流体をすぐに気液分離器１３内に流入させることができ、効果的な気液分離を行うことができる。
【０１０３】
（第３実施形態）
第３実施形態の冷凍サイクル１０Ｂを図５に示す。本実施形態では、上記第２実施形態に対して、凝縮器１２から流出した液相冷媒を蓄えるレシーバ（受液部）１２ｂを設けている。なお、気液分離器１３によって気液二相に分離された冷媒のうち、液相冷媒は、直接、蒸発器１６に流出されるようになっている。
【０１０４】
レシーバ１２ｂは、凝縮器１２の冷媒流出側に配設されており、凝縮器１２から流出された液相冷媒を溜めるようになっている。そして、レシーバ１２ｂから液相冷媒がエジェクタ１００（流入部１４１）に供給される。これにより、上記第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
（第４実施形態）
第４実施形態の冷凍サイクル１０Ｃを図６、図７に示す。冷凍サイクル１０Ｃは、第２実施形態のように気液分離器１３が一体的に形成されたエジェクタ１００に対して、さらに、貯液部１４を一体的に設けたものである。
【０１０６】
これにより、気液分離器１３および貯液部１４を一体的に備えるコンパクトなエジェクタ１００を実現することができる。また、貯液部１４を気液分離器１３と一体的にすることで、気液分離器１３で気液分離された冷媒を効率的に貯液部１４に溜めることができる。
【０１０７】
（第５実施形態）
本実施形態では、第４実施形態にて説明した気液分離器１３および貯液部１４を一体的に設けたエジェクタ１００を、図８に示す冷凍サイクル１０Ｄに適用し、具体的に図９の断面図に示すように構成した例を説明する。この冷凍サイクル１０Ｄでは、圧縮機１１、凝縮器１２、エジェクタ１００、および蒸発器１６が、冷媒配管によって接続されて形成されている。
【０１０８】
さらに、冷凍サイクル１０Ｄでは、凝縮器１２として、圧縮機１１から吐出された高圧気相冷媒を冷却ファンから送風された外気と熱交換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１２ｂ、およびレシーバ１２ｂから流出した液相冷媒を冷却ファンから送風される外気と熱交換させて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を採用している。
【０１０９】
また、この冷凍サイクル１０Ｄ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亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、亜臨界冷凍サイクルを構成する冷媒であれば、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。
【０１１０】
次に、図９〜図１３を用いて、本実施形態のエジェクタ１００の具体的構成について説明する。なお、図９における上下の各矢印は、冷凍サイクル１０Ｄを車両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１０は、エジェクタ１００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って、第１実施形態の図２に対応する図面であり、図２と同一部分には同一の符号を付している。
【０１１１】
まず、本実施形態のエジェクタ１００は、図９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２００を備えている。具体的には、このボデー２００は、角柱状あるいは円柱状の金属にて形成されてエジェクタ１００の外殻を形成するハウジングボデー２１０を有し、このハウジングボデー２１０の内部に、ノズルボデー２２０、ミドルボデー２３０、ロワーボデー２４０等を固定して構成されたものである。
【０１１２】
ハウジングボデー２１０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２１１、蒸発器１６から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口２１２、ボデー２００の内部に形成された気液分離空間２０６にて分離された液相冷媒を蒸発器１６の冷媒入口側へ流出させる液相冷媒流出口２１３、および気液分離空間２０６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２１４等が形成されている。
【０１１３】
ノズルボデー２２０は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属部材で形成されており、その軸方向が鉛直方向（図９の上下方向）と平行になるように、ハウジングボデー２１０の内部に圧入等の手段によって固定されている。ノズルボデー２２０の上方側とハウジングボデー２１０との間には、冷媒流入口２１１から流入した冷媒を旋回させる旋回空間１４０が形成されている。
【０１１４】
旋回空間１４０は、回転体形状に形成され、その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１４０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。
【０１１５】
さらに、冷媒流入口２１１と旋回空間１４０とを接続する流入部（冷媒流入通路）１４１は、旋回空間１４０の中心軸方向から見たときに旋回空間１４０の内壁面の接線方向に延びている。これにより、流入部１４１から旋回空間１４０へ流入した冷媒は、旋回空間１４０の内壁面に沿って流れ、旋回空間１４０内を旋回する。
【０１１６】
なお、流入部１４１は、旋回空間１４０の中心軸方向から見たときに、旋回空間１４０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１４０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１４０の軸方向の成分）を含んで形成されていてもよい。
【０１１７】
ここで、旋回空間１４０内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間１４０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、冷凍サイクル１０Ｄの作動時に、旋回空間１４０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。
【０１１８】
このような旋回空間１４０内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、第１実施形態にて説明したように、旋回空間１４０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、流入部１４１の通路断面積と旋回空間１４０の軸方向垂直断面積との流路断面積の比率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１４０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。
【０１１９】
また、ノズルボデー２２０の内部には、旋回空間１４０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２０２が形成されている。この減圧用空間２０２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２０２の中心軸は旋回空間１４０の中心軸と同軸上に配置されている。
【０１２０】
さらに、減圧用空間２０２の内部には、減圧用空間２０２内に冷媒通路面積が最も縮小したノズル喉部（最小通路面積部）１１３を形成するとともに、ノズル喉部１１３の通路面積を変化させる通路形成部材１５１が配置されている。この通路形成部材１５１は、冷媒流れ下流側に向かって径方向に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２０２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１５１は、減圧用空間２０２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。
【０１２１】
そして、ノズルボデー２２０の減圧用空間２０２を形成する部位の内周面と通路形成部材１５１の上方側の外周面との間に形成される冷媒通路として、図１０に示すように、ノズル喉部（最小通路面積部）１１３よりも冷媒流れ上流側に形成されてノズル喉部１１３に至るまでの冷媒通路面積が徐々に縮小する先細部１１１、およびノズル喉部１１３から冷媒流れ下流側に形成されて冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部１１２が形成される。
【０１２２】
この末広部１１２では、ノズル部の軸線１１４（通路形成部材１５１の中心軸）の径方向から見たときに減圧用空間２０２と通路形成部材１５１の上方側が重合（オーバーラップ）しているので、軸線１１４の垂直断面形状は、図１１の断面図に示すように円環状（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。
【０１２３】
本実施形態では、この通路形状によってノズルボデー２２０の減圧用空間２０２を形成する部位の内周面と通路形成部材１５１の上方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１１０（上述の実施形態で説明したノズル部１１０に相当）とし、このノズル通路１１０にて減圧される冷媒の流速を音速となるように増速させている。さらに、ノズル通路１１０では、図１０、図１１に太実線矢印で示すように、冷媒が断面円環状の冷媒通路に沿って旋回しながら流れる。
【０１２４】
次に、ミドルボデー２３０は、図９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１５１を変位させる駆動手段１６０を収容した金属製の円板状部材で形成されている。なお、貫通穴の中心軸は旋回空間１４０および減圧用空間２０２の中心軸と同軸上に配置されている。また、ミドルボデー２３０は、ハウジングボデー２１０の内部であって、かつ、ノズルボデー２２０の下方側に圧入等の手段によって固定されている。
【０１２５】
さらに、ミドルボデー２３０の上面とこれに対向するハウジングボデー２１０の内壁面との間には、冷媒吸引口２１２から流入した冷媒を滞留させる流入空間２０３が形成されている。なお、本実施形態では、ノズルボデー２２０の下方側の先細先端部がミドルボデー２３０の貫通穴の内部に位置付けられるため、流入空間２０３は、旋回空間１４０および減圧用空間２０２の中心軸方向（ノズル通路１１０の軸線１１４方向）からみたときに、断面円環状に形成される。
【０１２６】
また、ミドルボデー２３０の貫通穴のうち、ノズルボデー２２０の下方側が挿入される範囲、すなわち径方向から見たときにミドルボデー２３０とノズルボデー２２０が重合する範囲では、ノズルボデー２２０の先細先端部の外周形状に適合するように冷媒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。
【０１２７】
これにより、貫通穴の内周面とノズルボデー２２０の下方側の外周面との間には、流入空間２０３と減圧用空間２０２の冷媒流れ下流側とを連通させる吸引通路２０４が形成される。つまり、本実施形態では、流入空間２０３および吸引通路２０４によって、中心軸の外周側から内周側へ向かって吸引冷媒が流れる吸引部（吸引用通路）１２０が形成されることになる。さらに、この吸引部（吸引用通路）１２０の中心軸垂直断面形状も、図１２の断面図に示すように円環状となっている。
【０１２８】
また、ミドルボデー２３０の貫通穴のうち、吸引通路２０４の冷媒流れ下流側には、図９に示すように、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２０５が形成されている。この昇圧用空間２０５は、上述したノズル通路１１０から噴射された噴射冷媒と吸引部１２０から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる空間である。
【０１２９】
昇圧用空間２０５の内部には、前述の通路形成部材１５１の下方側が配置されている。昇圧用空間２０５内の通路形成部材１５１の円錐状側面の広がり角度は、昇圧用空間２０５の円錐台形状空間の広がり角度よりも小さくなっているので、この冷媒通路の冷媒通路面積は冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大している。
【０１３０】
本実施形態では、このように冷媒通路面積を拡大させることによって、昇圧用空間２０５を形成するミドルボデー２３０の内周面と通路形成部材１５１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１３０（上述の実施形態で説明したディフューザ部１３０に相当）とし、噴射冷媒および吸引冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換させている。
【０１３１】
さらに、ディフューザ通路１３０の中心軸垂直断面形状は、図１３の断面図に示すように円環状に形成されており、このディフューザ通路１３０では、図１０、図１３に太実線矢印で示すように、ノズルとして機能する冷媒通路から噴射された噴射冷媒の有する旋回方向の速度成分によって、冷媒が断面円環状の冷媒通路に沿って旋回しながら流れる。
【０１３２】
次に、ミドルボデー２３０の内部に配置されて、通路形成部材１５１を変位させる駆動手段１６０について説明する。この駆動手段１６０は、圧力応動部材である円形薄板状のダイヤフラム１６１等を有して構成されている。より具体的には、図９に示すように、ダイヤフラム１６１はミドルボデー２３０の外周側に形成された円柱状の空間を上下の２つの空間に仕切るように、溶接等の手段によって固定されている。
【０１３３】
ダイヤフラム１６１によって仕切られた２つの空間のうち上方側（流入空間２０３側）の空間は、蒸発器１６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１６２を構成している。この封入空間１６２には、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。
【０１３４】
一方、ダイヤフラム１６１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１６流出冷媒を導入させる導入空間１６３を構成している。従って、封入空間１６２に封入された感温媒体には、流入空間２０３と封入空間１６２とを仕切る蓋部材１６４およびダイヤフラム１６１を介して、蒸発器１６流出冷媒の温度が伝達される。
【０１３５】
ここで、図９、図１０から明らかなように、本実施形態のミドルボデー２３０の上方側には吸引部（吸引用通路）１２０が配置され、ミドルボデー２３０の下方側にはディフューザ通路１３０が配置されている。従って、駆動手段１６０の少なくとも一部は、軸線の径方向から見たときに吸引部１２０およびディフューザ通路１３０によって上下方向から挟まれる位置に配置されている。
【０１３６】
より詳細には、駆動手段１６０の封入空間１６２は、軸線方向から見たときに吸引部１２０およびディフューザ通路１３０と重合する位置であって、吸引部１２０およびディフューザ通路１３０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１６２に蒸発器１６流出冷媒の温度が伝達され、封入空間１６２の内圧は、蒸発器１６流出冷媒の温度に応じた圧力となる。
【０１３７】
さらに、ダイヤフラム１６１は、封入空間１６２の内圧と導入空間１６３へ流入した蒸発器１６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１６１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。
【０１３８】
また、ダイヤフラム１６１の中心部には、円柱状の作動棒１６５の上端側が溶接等の手段によって接合され、作動棒１６５の下端側には通路形成部材１５１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１６１と通路形成部材１５１が連結され、ダイヤフラム１６１の変位に伴って通路形成部材１５１が変位し、減圧用空間２０２のノズル喉部１１３における冷媒通路面積が調整される。
【０１３９】
具体的には、蒸発器１６流出冷媒の温度（過熱度）が上昇すると、封入空間１６２に封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間１６２の内圧から導入空間１６３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１６１は、ノズル喉部１１３における冷媒通路面積を拡大させる方向（鉛直方向下方側）に通路形成部材１５１を変位させる。
【０１４０】
一方、蒸発器１６流出冷媒の温度（過熱度）が低下すると、封入空間１６２に封入された感温媒体の飽和圧力が低下して、封入空間１６２の内圧から導入空間１６３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１６１は、ノズル喉部１１３における冷媒通路面積を縮小させる方向（鉛直方向上方側）に通路形成部材１５１を変位させる。
【０１４１】
このように蒸発器１６流出冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム１６１が通路形成部材１５１を変位させることによって、蒸発器１６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、ノズル喉部１１３における冷媒通路面積を調整することができる。つまり、本実施形態では、通路形成部材１５１と駆動手段１６０によって流路面積可変機構１５０が構成されている。
【０１４２】
なお、作動棒１６５とミドルボデー２３０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１６５が変位してもこの隙間から冷媒が漏れることはない。
【０１４３】
また、通路形成部材１５１の底面は、ロワーボデー２４０に固定されたコイルバネ２４１の荷重を受けている。コイルバネ２４１は、通路形成部材１５１に対して、ノズル喉部１１３における冷媒通路面積を縮小する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１５１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。
【０１４４】
さらに、本実施形態では、ミドルボデー２３０の外周側に複数（具体的には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１６１を固定して２つの駆動手段１６０を構成しているが、駆動手段１６０の数はこれに限定されない。なお、駆動手段１６０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。
【０１４５】
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１５１とを連結する構成としてもよい。
【０１４６】
次に、ロワーボデー２４０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２１０の底面を閉塞するように、ハウジングボデー２１０内にネジ止め等の手段によって固定されている。ロワーボデー２４０の上方側とミドルボデー２３０との間には、前述したディフューザ通路１３０から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間２０６が形成されている。
【０１４７】
この気液分離空間２０６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２０６の中心軸も、旋回空間１４０、減圧用空間２０２等の中心軸と同軸上に配置されている。
【０１４８】
また、前述の如く、ディフューザ通路１３０では、冷媒が断面円環状の冷媒通路に沿って旋回しながら流れるので、このディフューザ通路１３０から気液分離空間２０６へ流入する冷媒も、旋回方向の速度成分を有している。従って、気液分離空間２０６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。
【０１４９】
ロワーボデー２４０の中心部には、気液分離空間２０６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２４２が設けられている。そして、気液分離空間２０６にて分離された液相冷媒は、パイプ２４２の外周側に貯留される。また、パイプ２４２の内部には、気液分離空間２０６にて分離された気相冷媒をハウジングボデー２１０の気相冷媒流出口２１４へ導く気相冷媒流出通路２４３が形成されている。
【０１５０】
さらに、パイプ２４２の上端部には、前述したコイルバネ２４１が固定されている。なお、このコイルバネ２４１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１５１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２４２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２４３を介して圧縮機１１内へ戻すオイル戻し穴２４４が形成されている。
【０１５１】
その他の冷凍サイクルの構成および作動は第４実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ１００においても第１実施形態と同様に旋回空間１４０にて冷媒を旋回させることで、ノズル通路１１０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、ひいては、エジェクタ効率を向上させることができる。
【０１５２】
このことをより詳細に説明すると、ノズル通路１１０の先細部１１１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と、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とによって過冷却冷媒の沸騰が促進されて、気相と液相が均質に混合した気液混合状態となる。
【０１５３】
そして、ノズル喉部１１３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、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１１２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１１０におけるエネルギ変換効率を向上させることができる。
【０１５４】
さらに、本実施形態のエジェクタの１００の通路形成部材１５１は、減圧用空間２０２から離れるに伴って断面積が拡大する略円錐形状に形成されているので、ディフューザ通路１３０の形状を減圧用空間２０２から離れるに伴って外周側へ広がる形状とすることができる。従って、通路形成部材１５１の軸方向（ノズル部１１０の軸線１１４方向）の寸法の拡大を抑制して、エジェクタ１００全体としての体格の大型化を抑制できる。
【０１５５】
また、本実施形態のエジェクタ１００では、減圧用空間２０２、吸引部１２０を形成する流入空間２０３および吸引通路２０４、昇圧用空間２０５、並びに、通路形成部材１５１を、いずれも回転体形状で形成して、互いの軸線を同軸上に配置している。そして、ノズル通路１１０、吸引部１２０、およびディフューザ通路１３０の軸方向垂直断面における断面形状を円環状（ドーナツ形状）としている。
【０１５６】
これにより、例えば、吸引部１２０を軸線の外周側から内周側へ冷媒が流れる形状とし、ディフューザ通路１３０を軸線の内周側から外周側へ冷媒が流れる形状とすることができる。つまり、ボデー２００の内部スペースを有効に活用した通路配置が可能となり、より一層、エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
【０１５７】
さらに、ディフューザ通路１３０の断面形状を円環状とすることで、ディフューザ通路１３０を流通する冷媒を、旋回空間１４０にて旋回する冷媒と同方向に旋回させることができる。
【０１５８】
これにより、冷媒を昇圧させるための流路を螺旋状に形成することができるので、図１４に示すように、従来技術の如くディフューザ部がノズル部の軸線方向に延びる形状に形成されている場合に対して、ディフューザ部１３０の中心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、より一層、エジェクタ１００全体としての体格の大型化を抑制できる。
【０１５９】
また、本実施形態のエジェクタ１００では、駆動手段１６０を備えているので、冷凍サイクル１０Ｄの負荷変動に応じて通路形成部材１５１を変位させて、ノズル通路１１０およびディフューザ通路１３０の冷媒通路面積を調整することができる。従って、冷凍サイクル１０Ｄの負荷に応じた冷媒量を流すことが可能となり、冷凍サイクル１０Ｄの負荷に見合った効果的なエジェクタ１００の作動を引き出すことができる。
【０１６０】
さらに、駆動手段１６０のうち、感温媒体が封入された封入空間１６２が、吸引部１２０およびディフューザ通路１３０に挟まれる位置に配置されているので、吸引部１２０とディフューザ通路１３０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。その結果、より一層エジェクタ全体としての体格の大型化を抑制できる。
【０１６１】
しかも、封入空間１６２が吸引部１２０およびディフューザ通路１３０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部１２０を流通する冷媒の蒸発器１６流出冷媒の温度を感温媒体に良好に伝達して、封入空間１６２内の圧力を変化させることができる。つまり、封入空間１６２内の圧力を蒸発器１６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。
【０１６２】
その結果、ノズル通路１１０およびディフューザ通路１３０の冷媒通路面積をより一層適切に変化させることができるとともに、封入空間１６２を小型化させて、流路面積可変機構１５０の小型化を図ることもできる。
【０１６３】
また、本実施形態のエジェクタ１００のボデー２００には、ディフューザ通路１３０から流出した冷媒の気液を分離する気液分離空間２０６が形成されているので、エジェクタ１００とは別に気液分離手段を設ける場合に対して、気液分離空間２０６の容積を効果的に小さくすることができる。
【０１６４】
つまり、本実施形態の気液分離空間２０６では、断面円環状に形成されたディフューザ通路１３０から流出する冷媒が既に旋回しているので気液分離空間２０６内で冷媒の旋回流れを発生あるいは成長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１００とは別に気液分離手段を設ける場合に対して、気液分離空間２０６の容積を効果的に小さくすることができる。
【０１６５】
その結果、第４実施形態と同様に、気液分離器１３および貯液部１４を一体的に備えるコンパクトなエジェクタ１００を実現することができる。
【０１６６】
（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明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。
【０１６７】
上記各実施形態では、旋回空間１４０に流入される高圧冷媒は、液相冷媒である場合を説明したが、これに限らず、気液二相冷媒の場合であっても良い。旋回空間１４０に流入される冷媒が気液二相状態であっても、旋回空間１４０においては、冷媒の旋回流によって旋回中心線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することができ、ノズル効率向上について同様の効果が得られる。
【０１６８】
また、上記各実施形態では、流路面積可変機構１５０によるノズル部１１０の流路面積およびディフューザ部１３０の流路面積の双方を同時に変更する例を説明したが、同時変更に限らず、それぞれ独立して変更されるものとしても良い。
【０１６９】
また、ディフューザ部１３０の内部流路は、上流側から下流側に向けて、ディフューザ部１３０の軸線方向に対して交差する方向に拡がるようにしたが、これに限らず、主に、軸線方向に向けて拡がるものとしても良い。
【０１７０】
また、上記各実施形態では、流路面積可変機構１５０を構成する通路形成部材１５１として、軸方向断面形状が完全に二等辺三角形となるものではなく、図２、図４等に示すように、頂点を挟む二辺が内周側に凸となる形状のものを採用しているが、もちろん外周側に凸となる形状であってもよいし、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る形状であってもよい。
【０１７１】
また、上記第１実施形態の冷凍サイクル１０において、第３実施形態のようにレシーバ１２ｂを設けてもよい。
【０１７２】
また、上記各実施形態における冷凍サイクル１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、上記のような車両用空調装置に代えて、車両用冷凍車、あるいは家庭用の給湯器用または室内空調用のヒートポンプサイクルに適用することができる。
【０１７３】
また、上記第１〜第４実施形態においては、特に冷媒の種類を特定していないが、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、二酸化炭素冷媒等を用いるものであって、通常サイクルに加えて超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルに適用されるものとすることができる。
【０１７４】
また、上記第５実施形態では、通路形成部材１５１を変位させる駆動手段１６０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１６２および封入空間１６２内の感温媒体の圧力に応じて変位するダイヤフラム１６１を有して構成されたものを採用した例を説明したが、駆動手段はこれに限定されない。
【０１７５】
例えば、感温媒体として温度によって体積変化するサーモワックスを採用してもよいし、駆動手段として形状記憶合金性の弾性部材を有して構成されたものを採用してもよいし、さらに、駆動手段として電動モータやソレノイド等の電気的機構によって通路形成部材１５１を変位させるものを採用してもよい。
【符号の説明】
【０１７６】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ  蒸気圧縮式冷凍サイクル
１３    気液分離器
１４    貯液部
１５    動力回収装置
１００  エジェクタ（動力回収部）
１１０  ノズル部
１２０  吸引部
１３０  ディフューザ部
１４０  旋回流路
１５０  流路面積可変機構
１５１  通路形成部材
【図１】
0005920110.tif 000002
【図２】
0005920110.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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