(57)【要約】【課題】蒸発器の低負荷時の冷え不良を解消することの可能なエジェクタ式冷凍サイクルを提供する。【解決手段】圧縮機２で圧縮された冷媒は、凝縮器３で凝縮された後、膨張弁４により減圧される。気液分離部５は、膨張弁４から流出した冷媒を、液冷媒と気液二相冷媒とに分離する。第１蒸発器６は、気液分離部５から供給される液冷媒を蒸発させる。エジェクタ７は、気液分離部５から供給される気液二相冷媒をノズル部７１から噴射し、その噴射冷媒の吸引作用により第１蒸発器６から冷媒を吸引し、それらの冷媒を混合して昇圧する。第２蒸発器８は、エジェクタ７から供給される冷媒を蒸発させる。バイパス経路９は、凝縮器３と気液分離部５との間に設けられる分岐部１１と、気液分離部５と第１蒸発器６との間に設けられる合流部１３とを接続する。流量調整弁１０は、バイパス経路９から第１蒸発器６へ流れる冷媒の流量を調整可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エジェクタ式冷凍サイクルであって、
冷媒を圧縮する圧縮機（２）と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器（３）と、
前記凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる膨張弁（４）と、
前記膨張弁から流出した冷媒を液冷媒と気液二相冷媒とに分離する気液分離部（５）と、
前記気液分離部から供給される液冷媒を蒸発させる第１蒸発器（６）と、
前記気液分離部から供給される気液二相冷媒を噴射するノズル部（７１）、前記ノズル部から噴射されて高速度で流れる冷媒の吸引作用により前記第１蒸発器から流出する冷媒を吸引する冷媒吸引口（７２）、および、前記冷媒吸引口から吸引される冷媒と前記ノズル部から噴射される冷媒とを混合して昇圧する昇圧部（７４）を有するエジェクタ（７）と、
前記エジェクタの前記昇圧部から供給される冷媒を蒸発させ、その冷媒を前記圧縮機に向けて流出させる第２蒸発器（８）と、
前記凝縮器と前記気液分離部との間の冷媒流路に設けられる分岐部（１１）と、前記気液分離部と前記第１蒸発器との間の冷媒流路に設けられる合流部（１３）とを接続するバイパス経路（９）と、
前記分岐部と前記合流部との間に設けられ、前記バイパス経路から前記第１蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整可能な流量調整弁（１０）と、を備えるエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項２】
前記流量調整弁は、前記膨張弁の冷媒出口から前記圧縮機の冷媒吸入口までのいずれかの位置の冷媒の圧力または温度に応じて流路面積が調整されるように構成されている、請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項３】
前記流量調整弁は、前記膨張弁の冷媒出口から前記圧縮機の冷媒吸入口までのいずれかの位置の冷媒の圧力または温度が所定の閾値以下となる場合、前記バイパス経路から前記第１蒸発器へ冷媒を供給するように構成されている、請求項１または２に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項４】
前記所定の閾値は、前記第１蒸発器が凍結する冷媒の圧力または温度より高く設定されている、請求項３に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項５】
前記気液分離部は、
前記膨張弁から供給される冷媒が内壁に沿って旋回するように構成される筒部（５２）と、
前記筒部の内壁の一部が径方向外側に凹むように構成される溝部（５３）と、
前記溝部を流れる液冷媒を前記第１蒸発器に向けて流出させる液冷媒流出孔（５１）と、を有する、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
【請求項６】
エジェクタ式冷凍サイクル（１）に用いられる蒸発器ユニットであって、
空気と冷媒との熱交換により冷媒を蒸発させる第１蒸発器（６）と、
前記第１蒸発器に対して平行に配置され、空気と冷媒との熱交換により冷媒を蒸発させる第２蒸発器（８）と、
前記第２蒸発器から流出する冷媒の温度または圧力に応じて流路面積が調整され、前記エジェクタ式冷凍サイクルが備える凝縮器（３）から流出した冷媒を減圧膨張させる膨張弁（４）と、
前記膨張弁から流出した冷媒を、液冷媒と気液二相冷媒とに分離し、液冷媒を前記第１蒸発器に供給する気液分離部（５）と、
前記気液分離部から供給される気液二相冷媒を噴射するノズル部（７１）、前記ノズル部から噴射されて高速度で流れる冷媒の吸引作用により前記第１蒸発器から流出する冷媒を吸引する冷媒吸引口（７２）、および、前記冷媒吸引口から吸引される冷媒と前記ノズル部から噴射される冷媒とを混合して昇圧する昇圧部（７４）を有し、前記昇圧部から前記第２蒸発器に冷媒を供給するエジェクタ（７）と、
前記凝縮器と前記気液分離部との間の冷媒流路に設けられる分岐部（１１）と、前記気液分離部と前記第１蒸発器との間の冷媒流路に設けられる合流部（１３）とを接続するバイパス経路（９）と、
前記分岐部と前記合流部との間に設けられ、前記バイパス経路から前記第１蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整可能な流量調整弁（１０）と、を備える蒸発器ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エジェクタ式冷凍サイクル、および、それに用いられる蒸発器ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車、プラグインハイブリッドカーまたはハイブリッドカー等の車両に搭載され、車両用空調装置に用いられるエジェクタ式冷凍サイクルの普及が進んでいる。
【０００３】
特許文献１に記載のエジェクタ式冷凍サイクルは、圧縮機で圧縮した冷媒を、凝縮器で凝縮させ、膨張弁により減圧膨張させた後、気液分離器で液冷媒と気液二相冷媒とを遠心分離する。気液分離器で分離した液冷媒を第１蒸発器に供給し、気液二相冷媒をエジェクタのノズル部から噴射する。そして、第１蒸発器で車室内空気と熱交換した冷媒をエジェクタの冷媒吸引口から吸引し、ノズル部から噴射された気液二相冷媒と混合した後、第２蒸発器に供給する。これにより、エジェクタ式冷凍サイクルは、省動力効果を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５５７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車両用空調装置の稼働時間が長く、アイドリング時間が長い場合、車室内空気を冷却する蒸発器を流れる冷媒と車室内空気との熱交換量が減り、蒸発器が低負荷状態となる。その際、冷凍サイクルでは、蒸発器の熱交換量を増やすため、膨張弁の流路面積（すなわち、弁開度）が絞られ、蒸発器に供給される冷媒圧力が低下する。それに伴って、気液分離部では、遠心分離が行われる際に旋回する冷媒流量が減るため、液冷媒と気液二相冷媒との分離が困難になる。その際、気液分離部から第１蒸発器へ供給される液冷媒の流量が減少すると、第１蒸発器の中で温度ばらつきが大きくなり、第１蒸発器で空気を冷やせない現象（いわゆる、冷え不良）が発生する。
【０００６】
本発明は上記点に鑑みて、蒸発器の低負荷時の冷え不良を解消することの可能なエジェクタ式冷凍サイクル、および、それに用いられる蒸発器ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、エジェクタ式冷凍サイクルであって、
冷媒を圧縮する圧縮機（２）と、
圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器（３）と、
凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる膨張弁（４）と、
膨張弁から流出した冷媒を液冷媒と気液二相冷媒とに分離する気液分離部（５）と、
気液分離部から供給される液冷媒を蒸発させる第１蒸発器（６）と、
気液分離部から供給される気液二相冷媒を噴射するノズル部（７１）、ノズル部から噴射されて高速度で流れる冷媒の吸引作用により第１蒸発器から流出する冷媒を吸引する冷媒吸引口（７２）、および、冷媒吸引口から吸引される冷媒とノズル部から噴射される冷媒とを混合して昇圧する昇圧部（７４）を有するエジェクタ（７）と、
エジェクタの昇圧部から供給される冷媒を蒸発させ、その冷媒を圧縮機に向けて流出させる第２蒸発器（８）と、
凝縮器と気液分離部との間の冷媒流路に設けられる分岐部（１１）と、気液分離部と第１蒸発器との間の冷媒流路に設けられる合流部（１３）とを接続するバイパス経路（９）と、
分岐部と合流部との間に設けられ、バイパス経路から第１蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整可能な流量調整弁（１０）と、を備える。
【０００８】
これによれば、第１蒸発器と第２蒸発器の低負荷時に膨張弁の流路面積が絞られ、気液分離部から第１蒸発器に流入する液冷媒の流量が減少する場合、流量調整弁の流路面積の調整により、バイパス経路から第１蒸発器に冷媒を供給することが可能である。そのため、第１蒸発器の中で温度ばらつきが低減され、第１蒸発器による冷却能力が維持される。したがって、この冷凍サイクルは、第１蒸発器と第２蒸発器の低負荷時に第１蒸発器の冷媒不足を防ぐことで、冷え不良を解消することができる。
【０００９】
請求項６に係る発明は、エジェクタ式冷凍サイクル（１）に用いられる蒸発器ユニットであって、
空気と冷媒との熱交換により冷媒を蒸発させる第１蒸発器（６）と、
第１蒸発器に対して平行に配置され、空気と冷媒との熱交換により冷媒を蒸発させる第２蒸発器（８）と、
第２蒸発器から流出する冷媒の温度または圧力に応じて流路面積が調整され、エジェクタ式冷凍サイクルが備える凝縮器（３）から流出した冷媒を減圧膨張させる膨張弁（４）と、
膨張弁から流出した冷媒を、液冷媒と気液二相冷媒とに分離し、液冷媒を第１蒸発器に供給する気液分離部（５）と、
気液分離部から供給される気液二相冷媒を噴射するノズル部（７１）、ノズル部から噴射されて高速度で流れる冷媒の吸引作用により第１蒸発器から流出する冷媒を吸引する冷媒吸引口（７２）、および、冷媒吸引口から吸引される冷媒とノズル部から噴射される冷媒とを混合して昇圧する昇圧部（７４）を有し、昇圧部から第２蒸発器に冷媒を供給するエジェクタ（７）と、
凝縮器と気液分離部との間の冷媒流路に設けられる分岐部（１１）と、気液分離部と第１蒸発器との間の冷媒流路に設けられる合流部（１３）とを接続するバイパス経路（９）と、
分岐部と合流部との間に設けられ、バイパス経路から第１蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整可能な流量調整弁（１０）と、を備える。
【００１０】
これによれば、請求項６に係る発明の蒸発器ユニットも、請求項１に係る発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１１】
なお、上記各構成に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載する具体的構成との対応関係の一例を示したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルの回路構成を示す図である。
【図２】図１のＩＩ―ＩＩ線の断面図である。
【図３】第１実施形態の気液分離器の断面図である。
【図４】エジェクタ式冷凍サイクルにおける冷媒流量と第１蒸発器の出口圧力との関係を示すグラフである。
【図５】図４のグラフのＤ点における第１蒸発器の温度分布を示すサーモグラフィーである。
【図６】図４のグラフのＥ点における第１蒸発器の温度分布を示すサーモグラフィーである。
【図７】第２実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルの回路構成を示す図である。
【図８】第３実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルが備える気液分離器の断面図である。
【図９】図８のＩＸ―ＩＸ線の断面図である。
【図１０】第４実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルに用いられる蒸発器ユニットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１４】
（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１（以下、単に「冷凍サイクル１」という）は、電気自動車、プラグインハイブリッドカーまたはハイブリッドカー等の車両に搭載される車両用空調装置に用いられるものである。
【００１５】
図１に示すように、冷凍サイクル１は、圧縮機２、凝縮器３、膨張弁４、気液分離部５、第１蒸発器６、エジェクタ７、第２蒸発器８、バイパス経路９および流量調整弁１０などを備えている。なお、本実施形態の冷凍サイクル１には、例えば、ＨＦＯ系、ＨＦＣ系などの冷媒が用いられる。この冷凍サイクル１は、高圧側の冷媒圧力が臨界圧を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。
【００１６】
圧縮機２は、電動モータの回転数の制御により冷媒吐出量を調整可能な電動圧縮機である。圧縮機２は、第２蒸発器８側の冷媒配管から吸入した冷媒を圧縮した後、凝縮器３側の冷媒配管に吐き出す。
【００１７】
凝縮器３は、圧縮機２から吐出された高圧冷媒と図示していない冷却ファンにより送風される車室外空気との熱交換を行い、高圧冷媒を凝縮させる熱交換器である。なお、凝縮器３は、凝縮部、レシーバ部および過冷却部を有する、いわゆるサブクール型の凝縮器として構成してもよい。
【００１８】
凝縮器３の出口側の冷媒配管には冷媒流路を分岐する分岐部１１が設けられている。その分岐部１１の下流側に膨張弁４が設けられている。この膨張弁４は、温度式膨張弁であり、第２蒸発器８の出口側の配管に設けられる図示していない感温部で検出される冷媒の温度または圧力に応じて流路面積（すなわち弁開度）が機械的機構により調整されるように構成されている。膨張弁４は、第２蒸発器８の出口側の配管を流れる冷媒の過熱度が予め定められた過熱度に近づくように冷媒流量を調整する。膨張弁４は、冷媒を減圧膨張させると共に、冷凍サイクル１を循環する冷媒流量を調整する機能を有する。
【００１９】
膨張弁４の出口側の配管はジョイント部１２に接続されている。図２に示すように、ジョイント部１２には、円筒状の気液分離部５に対し接線方向から冷媒を導入するための導入通路１２２が形成されている。そのため、図２の矢印Ａに示すように、ジョイント部１２の冷媒入口１２１から流入した冷媒は、導入通路１２２を通り、気液分離部５に導入される。そして、図１の矢印Ｂに示すように、気液分離部５に導入された冷媒は、気液分離部５の円筒状の内壁に沿って旋回する。気液分離部５は、遠心力により、冷媒を液冷媒と気液二相冷媒に分離する。すなわち、密度の大きい液冷媒は円筒状の内壁に沿って流れ、その液冷媒の内側を気液二相冷媒が流れる。気液分離部５の内壁の一部に設けられた液冷媒流出孔５１から流出した液冷媒は、第１蒸発器６に供給される。
【００２０】
気液分離部５とエジェクタ７とは一体に構成されている。エジェクタ７は、ノズル部７１、冷媒吸引口７２、混合部７３および昇圧部７４などを有している。ノズル部７１は、流路面積が小さく形成され、気液分離部５から供給される気液二相冷媒を混合部７３に向けて噴射する。ノズル部７１から噴射される冷媒の圧力は、第１蒸発器６の出口から流出する冷媒の圧力以下まで減圧される。このノズル部７１から噴射されて高速度で流れる冷媒の吸引作用により、ノズル部７１の径方向外側に設けられた冷媒吸引口７２から、第１蒸発器６の出口から流出する冷媒が吸引される。そして、混合部７３では、ノズル部７１から噴射された冷媒と、冷媒吸引口７２から吸引された冷媒とが混合される。混合部７３の下流側の昇圧部７４は、流路面積が下流側に向かって次第に大きくなるように形成され、冷媒を減速させて冷媒圧力を上昇させる。すなわち、昇圧部７４では、冷媒の速度エネルギーが圧力エネルギーに変換される。エジェクタ７の昇圧部７４から流出する冷媒は、第２蒸発器８に供給される。
【００２１】
上述したように、第１蒸発器６には、気液分離部５の内壁の一部に設けられた液冷媒流出孔５１から流出する液冷媒が供給される。一方、第２蒸発器８には、エジェクタ７の昇圧部７４から流出する冷媒が供給される。第１蒸発器６と第２蒸発器８は、図示していない車両用空調装置の空調ケースの通風路内で平行に配置される。第１蒸発器６と第２蒸発器８は、その内側を流れる冷媒と車室内に送風する空気との熱交換を行うことで、冷媒を蒸発させると共に、車室内に送風する空気を冷却する熱交換器である。なお、第１蒸発器６を第２蒸発器８に対し、送風空気の空気流れ下流側に配置することが、送風空気と冷媒との温度差を確保するのに好ましい。第２蒸発器８から流出した冷媒は、圧縮機２に吸入される。
【００２２】
ここで、本実施形態では、凝縮器３と膨張弁４との間の冷媒流路に分岐部１１が設けられている。また、気液分離部５の液冷媒流出孔５１と第１蒸発器６との間の冷媒流路に合流部１３が設けられている。その分岐部１１と合流部１３とをバイパス経路９が接続している。
【００２３】
分岐部１１と合流部１３との間には、バイパス経路９から第１蒸発器６へ流れる冷媒の流量を調整可能な流量調整弁１０が設けられている。流量調整弁１０は、膨張弁４の冷媒出口から圧縮機２の冷媒吸入口までのいずれかの位置に設けられた図示していない検知部で検出される冷媒の圧力または温度に応じて流路面積が調整されるように構成されている。流量調整弁１０は、その検知部で検出される冷媒の圧力または温度が予め定めた値に近づくように冷媒流量を調整する。なお、流量調整弁１０の検知部は、第１蒸発器６の冷媒出口とエジェクタ７の冷媒吸引口７２との間の冷媒流路に設けることが好ましい。これにより、第１蒸発器６から流出する冷媒の状態に応じて、流量調整弁１０の流路面積を調整することが可能である。
【００２４】
また、流量調整弁１０の検知部は、第２蒸発器８の冷媒出口と圧縮機２の冷媒吸入口との間の冷媒流路に設けてもよい。これにより、第２蒸発器８から流出する冷媒の状態に応じて、流量調整弁１０の流路面積を調整することが可能である。また、流量調整弁１０の検知部は、気液分離部５の液冷媒流出孔５１と第１蒸発器６の冷媒入口との間の冷媒流路に設けてもよい。また、流量調整弁１０の検知部は、膨張弁４と気液分離部５との間の冷媒流路に設けてもよい。
【００２５】
ここで、本実施形態の冷凍サイクル１にバイパス経路９と流量調整弁１０を設けた意義について説明する。
【００２６】
一般に、車両用空調装置では、稼働時間が長く、且つ、アイドリング時間が長い場合、車室内空気を冷却する第１蒸発器６および第２蒸発器８を流れる冷媒と車室内空気との熱交換量が減り、第１蒸発器６と第２蒸発器８が低負荷状態となる。その際、冷凍サイクル１では、第１蒸発器６と第２蒸発器８の熱交換量を増やすため、膨張弁４の流路面積が絞られ、第１蒸発器６と第２蒸発器８に供給される冷媒圧力が低下する。
【００２７】
膨張弁４の流路面積が絞られると、図３に示すように、気液分離部５に流入する冷媒流量も減ることになる。そのため、気液分離部５において、液冷媒と気液二相冷媒との分離が困難になる。なお、図３では、液冷媒を破線のハッチングで示し、ガス冷媒を白抜きで示している。気液分離部５では、冷媒流量が減ると、気液分離部５の円筒状の内壁に沿って旋回する液冷媒の膜厚が薄くなり、気液分離部５の液冷媒流出孔５１から第１蒸発器６へガス冷媒が流出する量が多くなる。これにより、気液分離部５から第１蒸発器６に供給される液冷媒の流量が減少すると、第１蒸発器６で空気を冷やせない現象（いわゆる、冷え不良）が発生することが考えられる。
【００２８】
そこで、本実施形態では、第１蒸発器６から流出する冷媒の圧力または温度が低下し、所定の閾値以下となる場合、流量調整弁１０が開き、バイパス経路９から第１蒸発器６へ冷媒が供給されるように構成されている。なお、上述したように、流量調整弁１０の流路面積は、膨張弁４の冷媒出口から圧縮機２の冷媒吸入口までのいずれかの位置に設けられた検知部で検出される冷媒の圧力または温度に応じて調整される。これにより、膨張弁４の流路面積が絞られた場合でも、バイパス経路９から第１蒸発器６に供給される冷媒流量が増加するので、第１蒸発器６で空気を冷やせない現象が生じることが防がれる。
【００２９】
次に、図４は、従来の冷凍サイクルにおいて、冷凍サイクルを循環する液冷媒流量と第１蒸発器６の出口圧力との関係を示した実験結果である。なお、従来の冷凍サイクルとは、本実施形態の冷凍サイクル１に対し、バイパス経路９と流量調整弁１０を備えていないものである。なお、この実験条件は、冷媒：ＨＦＯ１２３４ｙｆ、圧縮機制御：エミュレータ、凝縮器：４０℃、０．７５ｍ／Ｓ、蒸発器：２７℃、４０％である。
【００３０】
グラフの右上の矢印に示したように、第１蒸発器６と第２蒸発器８に対する負荷（すなわち内気負荷）が低下する場合、第１蒸発器６と第２蒸発器８の熱交換量を増やすために、膨張弁４の流路面積が絞られる。そのため、冷凍サイクルを循環する液冷媒流量が減少する。なお、グラフの実線Ｃは、冷凍サイクルにおける最小液冷媒流量を示している。
【００３１】
従来の冷凍サイクルでは、冷凍サイクルを循環する液冷媒流量が減少するに従い、第１蒸発器６を流れる冷媒流量も圧力も低下する。ここで、図４のグラフのＤ点における第１蒸発器６の温度分布を図５に示す。図５に示したように、図４のグラフのＤ点では、第１蒸発器６の温度分布は、ほぼ均一な状態にある。一方、図４のグラフのＥ点における第１蒸発器６の温度分布を図６に示す。図６に示したように、図４のグラフのＥ点では、第１蒸発器６の温度分布のばらつきが大きくなっている。このような状態を解消するため、さらに膨張弁４を絞れば、低圧側の流路を流れる冷媒圧力が低下し、サイクルが破綻する。図４のグラフでは、サイクルが破綻するおそれのある領域を一点鎖線Ｆで示している。
【００３２】
これに対し、本実施形態の冷凍サイクル１では、膨張弁４の冷媒出口から圧縮機２の冷媒吸入口までのいずれかの位置の冷媒の圧力または温度が低下し、所定の閾値以下となる場合、流量調整弁１０を開き、バイパス経路９から第１蒸発器６へ冷媒が供給されるように構成されている。図４のグラフでは、第１蒸発器６の凍結を防ぐことの可能な冷媒圧力の閾値を、実線Ｇで示している。具体的には、本実施形態では、第１蒸発器６から流出する冷媒の圧力が所定の閾値（例えば０．３０５ＭＰａ）以下となる場合、流量調整弁１０を開き、バイパス経路９から第１蒸発器６へ冷媒が供給されるように構成されている。その流量調整弁１０を開くための所定の閾値は、第１蒸発器６が凍結する冷媒の圧力または温度より高く設定されている。これにより、第１蒸発器６が凍結することを防ぐことができる。
【００３３】
図４のグラフでは、本実施形態の流量調整弁１０が開いた状態で、第１蒸発器６の出口圧力と液冷媒流量との関係が形成される領域を、一点鎖線Ｈで示している。本実施形態では、第１蒸発器６と第２蒸発器８の負荷が低下する場合、冷凍サイクル１を破綻させることなく、冷凍サイクル１を循環する冷媒流量が最小液冷媒流量に近づくように膨張弁４の流路面積を絞り、第１蒸発器６と第２蒸発器８の熱交換量を増やすことができる。
【００３４】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対してバイパス経路９の構成を変更したものであり、その他については第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００３５】
図７に示すように、第２実施形態では、分岐部１１が、膨張弁４と気液分離部５との間の冷媒流路に設けられている。合流部１３は、第１実施形態と同じく、気液分離部５の液冷媒流出孔５１と第１蒸発器６との間の冷媒流路に設けられている。その分岐部１１と合流部１３とをバイパス経路９が接続している。
【００３６】
分岐部１１と合流部１３との間には、バイパス経路９から第１蒸発器６へ流れる冷媒の流量を調整可能な流量調整弁１０が設けられている。流量調整弁１０の構成及び動作は、第１実施形態で説明したものと同一である。そのため、第２実施形態も、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３７】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態等に対して気液分離部の構成の一部を変更したものであり、その他については第１実施形態等と同様であるため、第１実施形態等と異なる部分についてのみ説明する。
【００３８】
図８および図９に示すように、第３実施形態では、気液分離部５は、円筒状の筒部５２の軸方向の途中に、溝部５３を有している。溝部５３は、筒部５２の内壁の一部が径方向外側に凹むように構成されている。液冷媒流出孔５１は、その溝部５３に設けられている。したがって、液冷媒流出孔５１は、溝部５３を流れる液冷媒を第１蒸発器６に向けて流出させる。
【００３９】
図８でも、液冷媒を破線のハッチングで示し、ガス冷媒を白抜きで示している。なお、図９では、液冷媒の図示を省略している。気液分離部５では、冷媒流量が減ると、気液分離部５の筒部５２の内壁に沿って旋回する液冷媒の膜厚が薄くなる。しかし、第３実施形態では、筒部５２の一部に設けられた溝部５３に液冷媒を貯めることができるので、その溝部５３に貯まった液冷媒を液冷媒流出孔５１から第１蒸発器６へ供給することが可能である。
【００４０】
以上説明した第３実施形態では、第１蒸発器６と第２蒸発器８の低負荷時に膨張弁４の流路面積が絞られた場合でも、気液分離部５から第１蒸発器６に供給される液冷媒の減少を抑制することが可能である。そのため、第１蒸発器６の中で温度ばらつきが低減され、第１蒸発器６による冷却能力が維持される。したがって、第３実施形態の構成によれば、第１蒸発器６と第２蒸発器８の低負荷時に、第１蒸発器６の冷媒不足をより確実に防ぎ、冷え不良を解消することができる。
【００４１】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。第４実施形態は、上述した第１実施形態等で説明した冷凍サイクル１に用いられる蒸発器ユニット１００の具体的構成の一例を説明するものである。
【００４２】
図１０に示すように、蒸発器ユニット１００は、第１蒸発器６、第２蒸発器８、膨張弁４、気液分離部５、エジェクタ７、バイパス経路９および流量調整弁１０を備えている。
【００４３】
第１蒸発器６と第２蒸発器８は、平行に配置されている。第１蒸発器６は、上タンク６１、下タンク６２、図示していない複数のチューブおよびフィンを有している。第２蒸発器８も、上タンク８１、下タンク８２、図示していない複数のチューブおよびフィンを有している。第１蒸発器６と第２蒸発器８がそれぞれ有する上タンク６１、８１と下タンク６２、８２は、いずれも筒状に形成され、図１０の紙面垂直方向に延びるように配置されている。複数のチューブは、その上タンク６１、８１と下タンク６２、８２とを接続している。フィンは、複数のチューブ同士の間に配置されている。
【００４４】
第１蒸発器６の上タンク６１と第２蒸発器８の上タンク８１との間には、気液分離部５とエジェクタ７が設けられている。すなわち、第１蒸発器６と第２蒸発器８と気液分離部５とエジェクタ７は、一体に構成されている。
【００４５】
蒸発器ユニット１００には、複数の冷媒配管が接続されている。一方の冷媒配管は、凝縮器３の冷媒出口に接続されるものである。この冷媒配管を、冷媒流入配管１４ということとする。他方の冷媒配管は圧縮機２の冷媒吸入口に接続されるものである。この冷媒配管を、冷媒流出配管１５ということとする。冷媒流入配管１４と冷媒流出配管１５には、膨張弁４が跨るように設けられている。膨張弁４は、冷媒流出配管１５に設けられた感温部で検出される冷媒の温度に応じて、冷媒流入配管１４側の流路面積が機械的機構により調整されるように構成されている。なお、膨張弁４と気液分離部５とを接続する冷媒配管１４１と、第２蒸発器８の上タンクと膨張弁４とを接続する冷媒配管１５１とは、カッププレートと呼ばれる板状の流路部材により構成されている。
【００４６】
冷媒流入配管１４のうち、膨張弁４の上流側には分岐部１１が設けられている。分岐部１１から分岐した冷媒配管には、流量調整弁１０が設けられている。流量調整弁１０と第１蒸発器６の上タンク６１とをバイパス経路９が接続している。第１蒸発器６の上タンク６１とバイパス経路９との接続箇所が、合流部１３に相当する。
【００４７】
次に、蒸発器ユニット１００の冷媒の流れについて説明する。
【００４８】
冷媒流入配管１４を流れる冷媒は、膨張弁４を通過する際に減圧膨張された後、ジョイント部１２を経由して気液分離部５に流入する。気液分離部５で分離された液冷媒は、図示していない液冷媒流出孔から第１蒸発器６の上タンク６１に流入する。第１蒸発器６の上タンク６１、チューブ、下タンク６２を所定の経路で流れた冷媒は、図示していないエジェクタ７の冷媒吸引口からエジェクタ７の内側に吸引される。そして、その冷媒吸引口からエジェクタ７の内側に吸引された冷媒は、エジェクタ７のノズル部から噴射された気液二相冷媒と混合された後、エジェクタ７の昇圧部から第２蒸発器８の上タンク８１に流入する。そして、第２蒸発器８の上タンク８１、チューブ、下タンク８２を所定の経路で流れた冷媒は、冷媒流出配管１５から流出する。
【００４９】
ここで、第１蒸発器６と第２蒸発器８の負荷が低下すると、第１蒸発器６と第２蒸発器８の熱交換量を増やすために、膨張弁４の流路面積が絞られる。そして、気液分離部５から第１蒸発器６に流入する液冷媒の流量が減り、膨張弁４の冷媒出口から圧縮機の冷媒吸入口までのいずれかの位置の冷媒の圧力または温度が所定の閾値以下となる場合、流量調整弁１０が開き、バイパス経路９から第１蒸発器６の上タンク６１へ冷媒が供給される。これにより、膨張弁４の流路面積が絞られた場合でも、バイパス経路９から第１蒸発器６に冷媒が供給されるので、第１蒸発器６で空気を冷やせない現象が生じることが防がれる。したがって、以上説明した第４実施形態の蒸発器ユニット１００も、第１実施形態等と同様の作用効果を奏することができる。
【００５０】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【００５１】
（１）上記各実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１は、車両用空調装置に用いられるものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１は、車両用空調装置に限らず、例えば冷凍車または倉庫などに用いられるものであってもよい。
【００５２】
（２）上記各実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１が備える圧縮機２を、電動圧縮機として説明した。これに対し、他の実施形態では、圧縮機２は、例えば、車両走行用エンジンのトルクがベルトおよび電磁クラッチ等を介して伝達されて駆動するものであってもよい。また、圧縮機２は、可変容量型または固定容量型のいずれを採用してもよい。
【００５３】
（３）上記各実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１が備える膨張弁４および流量調整弁１０を機械式機構により流路面積が調整されるものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、膨張弁４および流量調整弁１０は、例えば、電子制御装置の駆動信号により流路面積が調整される電子制御弁を採用してもよい。
【００５４】
（４）上記各実施形態では、流量調整弁は、膨張弁の冷媒出口から圧縮機の冷媒吸入口までのいずれかの位置の冷媒の圧力または温度に応じて流路面積が調整されるように構成されるものとして説明した。これに対し、他の実施形態では、流量調整弁は、第１蒸発器または第２蒸発器の冷媒出口を流れる冷媒の圧力または温度に応じて流路面積が調整されるように構成してもよい。これにより、第１蒸発器または第２蒸発器を流れる冷媒の気体量および液体量のバランスを良好に保つことができる。
【００５５】
（まとめ）
上述の実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、エジェクタ式冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、膨張弁、気液分離部、第１蒸発器、エジェクタ、第２蒸発器、バイパス経路および流量調整弁を備える。圧縮機は、冷媒を圧縮する。凝縮器は、圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる。膨張弁は、凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。気液分離部は、膨張弁から流出した冷媒を、液冷媒と気液二相冷媒とに分離する。第１蒸発器は、気液分離部から供給される液冷媒を蒸発させる。エジェクタは、ノズル部、冷媒吸引口および昇圧部を有する。ノズル部は、気液分離部から供給される気液二相冷媒を噴射する。冷媒吸引口は、ノズル部から噴射されて高速度で流れる冷媒の吸引作用により第１蒸発器から流出する冷媒を吸引する。昇圧部は、冷媒吸引口から吸引される冷媒とノズル部から噴射される冷媒とを混合して昇圧する。第２蒸発器は、エジェクタの昇圧部から供給される冷媒を蒸発させ、その冷媒を圧縮機に向けて流出させる。バイパス経路は、凝縮器と気液分離部との間の冷媒流路に設けられる分岐部と、気液分離部と第１蒸発器との間の冷媒流路に設けられる合流部とを接続する。流量調整弁は、分岐部と合流部との間に設けられ、バイパス経路から第１蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整可能である。
【００５６】
第２の観点によれば、流量調整弁は、膨張弁の冷媒出口から圧縮機の冷媒吸入口までのいずれかの位置の冷媒の圧力または温度に応じて流路面積が調整されるように構成されている。これによれば、第１蒸発器および第２蒸発器の少なくとも一方を流れる冷媒の状態に応じて、流路調整弁の流路面積を調整することが可能である。
【００５７】
第３の観点によれば、流量調整弁は、膨張弁の冷媒出口から圧縮機の冷媒吸入口までのいずれかの位置の冷媒の圧力または温度が、所定の閾値以下になる場合、バイパス経路から第１蒸発器へ冷媒を供給するように構成されている。これによれば、第１蒸発器および第２蒸発器を流れる冷媒の気体量および液体量のバランスを良好に保つことができる。
【００５８】
第４の観点によれば、所定の閾値は、第１蒸発器が凍結する冷媒の圧力または温度より高く設定されている。これによれば、第１蒸発器が凍結することを防ぐことができる。
【００５９】
第５の観点によれば、気液分離部は、筒部、溝部および液冷媒流出孔を有する。筒部は、膨張弁から供給される冷媒が内壁に沿って旋回するように構成されている。溝部は、筒部の内壁の一部が径方向外側に凹むように構成されている。液冷媒流出孔は、溝部を流れる液冷媒を第１蒸発器に向けて流出させるように構成されている。これによれば、第１蒸発器と第２蒸発器の低負荷時に膨張弁の流路面積が絞られた場合でも、気液分離部から第１蒸発器に供給される液冷媒の減少を抑制することが可能である。そのため、第１蒸発器の中で温度ばらつきが低減され、第１蒸発器による冷却能力が維持される。したがって、この冷凍サイクルは、第１蒸発器と第２蒸発器の低負荷時に、第１蒸発器の冷媒不足をより確実に防ぎ、冷え不良を解消することができる。
【００６０】
第６の観点によれば、エジェクタ式冷凍サイクルに用いられる蒸発器ユニットは、第１蒸発器、第２蒸発器、膨張弁、気液分離部、エジェクタ、バイパス経路および流量調整弁を備える。第１蒸発器は、空気と冷媒との熱交換により冷媒を蒸発させる。第２蒸発器は、第１蒸発器に対して平行に配置され、空気と冷媒との熱交換により冷媒を蒸発させる。膨張弁は、第２蒸発器から流出する冷媒の温度または圧力に応じて流路面積が調整され、エジェクタ式冷凍サイクルが備える凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させる。気液分離部は、膨張弁から流出した冷媒を、液冷媒と気液二相冷媒とに分離し、液冷媒を第１蒸発器に供給する。エジェクタは、ノズル部、冷媒吸引口、および、昇圧部を有する。ノズル部は、気液分離部から供給される気液二相冷媒を噴射する。冷媒吸引口は、ノズル部から噴射されて高速度で流れる冷媒の吸引作用により第１蒸発器から流出する冷媒を吸引する。昇圧部は、冷媒吸引口から吸引される冷媒とノズル部から噴射される冷媒とを混合して昇圧する。そして、エジェクタは、昇圧部から第２蒸発器に冷媒を供給する。バイパス経路は、凝縮器と気液分離部との間の冷媒流路に設けられる分岐部と、気液分離部と第１蒸発器との間の冷媒流路に設けられる合流部とを接続する。流量調整弁は、分岐部と合流部との間に設けられ、バイパス経路から第１蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１    エジェクタ式冷凍サイクル
２    圧縮機
３    凝縮器
４    膨張弁
５    気液分離部
６    第１蒸発器
７    エジェクタ
８    第２蒸発器
９    バイパス経路
１０  流量調整弁
【図１】
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【図２】
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【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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