(57)【要約】【課題】２段テーパを有するニードルを備えたエジェクタにおいて、意図した部分以外で作動流体が沸騰してしまうことに起因して発生するエネルギー回収効率の低下を抑制する。【解決手段】エジェクタにおいて巻き込み作用が発揮されるとき、ノズル４１の内壁面のうち喉部４１ｘよりも先端側の部分は、当該内壁面によって囲まれる領域を先端側に向かって狭める形状を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エジェクタであって、
ノズル（４１）と、
前記ノズルの内部の流体流路に配置され、前記ノズルに対して軸線方向に移動すると共に当該エジェクタの先端側に向かって先細るニードル（４４）と、を備え、
前記ノズルの内部の流体流路を通って前記ノズルにおける当該エジェクタの先端側から噴射される作動流体の巻き込み作用によって、前記ノズルの外部の流体が吸引され、
前記ノズルの前記ニードル側の壁面は、前記流体流路における前記先端側の端部に位置する出口（４１ｚ）と、前記出口よりも前記先端側とは反対側に位置して前記ニードルに向かって突出する喉部（４１ｘ）と、を有し、
喉部流路断面積（２００）は、前記喉部を通り前記軸線方向に直交する断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積であり、
出口流路断面積（２０１）は、前記出口を通り前記軸線方向に直交する断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積であり、
前記軸線方向における前記ニードルの前記ノズルに対する離れ度合いを示すニードルリフト量（Ｒ）が第１範囲にある場合、前記喉部流路断面積は前記出口流路断面積よりも小さく、かつ、前記流体流路内において前記軸線方向に直交するすべての断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積のうち、前記喉部流路断面積が最小であり、
前記ニードルリフト量が前記第１範囲よりも大きい第２範囲にある場合、前記喉部流路断面積は前記出口流路断面積よりも大きく、かつ、前記流体流路内において前記軸線方向に直交するすべての断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積のうち、前記出口流路断面積が最小である、エジェクタ。
【請求項２】
前記壁面は、前記出口において、前記先端側に向かって先細っている請求項１に記載のエジェクタ。
【請求項３】
閉弁状態において、前記ニードルの前記壁面と前記ノズルとが接触し、
前記ニードルのうち、閉弁状態において前記ノズルの前記壁面と接触する部分および前記部分よりも前記先端側にある部分のテーパ角は、前記ノズルの前記壁面の前記出口におけるテーパ角よりも大きい請求項２に記載のエジェクタ。
【請求項４】
前記第２範囲において、前記ニードルの一部が前記出口よりも前記先端側にある請求項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】
前記ニードルは、前記先端側に向かって先細る第１テーパ部（４４１）と、前記第１テーパ部の前記先端側の端に接続すると共に更に前記先端側に向かって先細る第２テーパ部（４４２）と、を備え、
前記第１テーパ部と前記第２テーパ部との境界部（４４ｘ）における前記第１テーパ部のテーパ角である第１テーパ角（θＥ１）よりも、前記境界部における前記第２テーパ部のテーパ角である第２テーパ角（θＥ２）の方が大きくなっており、
前記喉部では、前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の流路断面積が極小になり、
前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記喉部よりも前記先端側に前記境界部があり、
前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記壁面のうち前記喉部よりも前記先端側の部分は、前記壁面によって囲まれる領域を前記先端側に向かって狭める形状を有する請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【請求項６】
前記喉部よりも前記先端側において前記壁面が前記先端側に向かって先細るテーパ角（θＺ２）は、前記第１テーパ角よりも小さい請求項５に記載のエジェクタ。
【請求項７】
エジェクタであって、
ノズル（４１）と、
前記ノズルの内部の流体流路に配置されるニードル（４４）と、を備え、
前記ノズルの内部の流体流路を通って前記ノズルにおける当該エジェクタの先端側から噴射される作動流体の巻き込み作用によって、前記ノズルの外部の流体が吸引され、
前記ニードルは、前記先端側に向かって先細る第１テーパ部（４４１）と、前記第１テーパ部の前記先端側の端に接続すると共に更に前記先端側に向かって先細る第２テーパ部（４４２）と、を備え、
前記第１テーパ部と前記第２テーパ部との境界部（４４ｘ）における前記第１テーパ部のテーパ角である第１テーパ角（θＥ１）よりも、前記境界部における前記第２テーパ部のテーパ角である第２テーパ角（θＥ２）の方が大きくなっており、
前記ノズルの前記ニードル側の壁面には、前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の流路断面積を極小にする喉部（４１ｘ）が形成され、
前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記喉部よりも前記先端側に前記境界部があり、
前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記壁面のうち前記喉部よりも前記先端側の部分は、前記壁面によって囲まれる領域を前記先端側に向かって狭める形状を有するエジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ノズルとニードルを有し、ノズルの内部の流体流路を通ってノズルの先端側から噴射される作動流体の巻き込み作用によってノズルの外部の流体を吸引するエジェクタが知られている。例えば、特許文献１には、ノズルの先端において、ノズルの内面が囲む部分の断面積が一定となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４４０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
エジェクタの動作条件（例えばニードルリフト量）および使用される冷媒が決まると、ノズル内におけるノズルとニードルの間の領域の最適な最小面積と最適な出口流路断面積が決まる。しかし、エジェクタが複数の動作条件で使用される場合、それらすべての動作条件に対して最適となるエジェクタの最小面積と出口流路断面積を決めることは困難である。
【０００５】
特に、ニードルリフト量が大きい場合に、出口流路断面積が大きくなり過膨張となってしまう場合がある。この対策として、ノズルを短くする方法があるが、そのようにするとノズル効率が悪くなる。ノズル効率を増加させるためには一般的に根元側から出口にかけて流路断面積を緩やかに拡大させることが望ましいからである。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、ノズルを短くするのとは別の方法で、エジェクタの過膨張を抑制することを第１の目的とする。
【０００７】
また、特許文献１には、ニードルが２段テーパを有するエジェクタが開示されている。すなわち、ニードルは、先端側に向かって先細る第１テーパ部と、第１テーパ部から更に先端側に向かって先細る第２テーパ部とを備える。そして、第１テーパ部と第２テーパ部との境界部において、第１テーパ部のテーパ角と第２テーパ部のテーパ角とが不連続になっている。
【０００８】
発明者の検討によれば、ニードルが２段テーパを有すると、ニードルの上記境界部よりも先端側で、ノズルとニードルの間の空隙の流路断面積が急に広がる。通常は、ノズルとニードルとの間の空隙の流路断面積を極小にする喉部がノズルのニードル側の壁面に形成され、この喉部で作動流体が沸騰することが望ましい。しかし、発明者の検討により、喉部とは別に、上記境界部においても、作動流体の沸騰が発生してしまう。意図された喉部以外の部分で作動流体が沸騰してしまうと、エジェクタのエネルギー回収効率が低下してしまう。
【０００９】
本発明は上記点に鑑み、２段テーパを有するニードルを備えたエジェクタにおいて、意図した部分以外で作動流体が沸騰してしまうことに起因して発生するエネルギー回収効率の低下を抑制することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、エジェクタであって、ノズル（４１）と、前記ノズルの内部の流体流路に配置され、前記ノズルに対して軸線方向に移動すると共に当該エジェクタの先端側に向かって先細るニードル（４４）と、を備え、前記ノズルの内部の流体流路を通って前記ノズルにおける当該エジェクタの先端側から噴射される作動流体の巻き込み作用によって、前記ノズルの外部の流体が吸引され、前記ノズルの前記ニードル側の壁面は、前記流体流路における前記先端側の端部に位置する出口（４１ｚ）と、前記出口よりも前記先端側とは反対側に位置して前記ニードルに向かって突出する喉部（４１ｘ）と、を有し、喉部流路断面積（２００）は、前記喉部を通り前記軸線方向に直交する断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積であり、出口流路断面積（２０１）は、前記出口を通り前記軸線方向に直交する断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積であり、前記軸線方向における前記ニードルの前記ノズルに対する離れ度合いを示すニードルリフト量（Ｒ）が第１範囲にある場合、前記喉部流路断面積は前記出口流路断面積よりも小さく、かつ、前記流体流路内において前記軸線方向に直交するすべての断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積のうち、前記喉部流路断面積が最小であり、前記ニードルリフト量が前記第１範囲よりも大きい第２範囲にある場合、前記喉部流路断面積は前記出口流路断面積よりも大きく、かつ、前記流体流路内において前記軸線方向に直交するすべての断面における前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の面積のうち、前記出口流路断面積が最小である。
【００１１】
このように、ニードルリフト量が第１範囲にある場合、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも小さくなる。そして、ノズルとニードルとの間の空隙の流路断面積のうち、喉部流路断面積が最小となる。つまり、ノズルおよびニードルがラバルノズルとして動作する。
【００１２】
また、ニードルリフト量が第１範囲よりも大きい第２範囲にある場合、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも大きくなる。ノズルとニードルとの間の空隙の流路断面積のうち、出口流路断面積が最小となる。つまり、ノズルおよびニードルがラバルノズルとして動作する。このように、ニードルリフト量が大きいときでも、ノズルおよびニードルがプラグノズルとして動作することにより、過膨張を抑えることができる。
【００１３】
上記目的を達成するための請求項７に記載の発明は、エジェクタであって、ノズル（４１）と、前記ノズルの内部の流体流路に配置されるニードル（４４）と、を備え、前記ノズルの内部の流体流路を通って前記ノズルにおける当該エジェクタの先端側から噴射される作動流体の巻き込み作用によって、前記ノズルの外部の流体が吸引され、前記ニードルは、前記先端側に向かって先細る第１テーパ部（４４１）と、前記第１テーパ部の前記先端側の端に接続すると共に更に前記先端側に向かって先細る第２テーパ部（４４２）と、を備え、前記第１テーパ部と前記第２テーパ部との境界部（４４ｘ）における前記第１テーパ部のテーパ角である第１テーパ角（θＥ１）よりも、前記境界部における前記第２テーパ部のテーパ角である第２テーパ角（θＥ２）の方が大きくなっており、前記ノズルの前記ニードル側の壁面には、前記ノズルと前記ニードルとの間の空隙の流路断面積を極小にする喉部（４１ｘ）が形成され、前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記喉部よりも前記先端側に前記境界部があり、前記巻き込み作用が発揮されるとき、前記壁面のうち前記喉部よりも前記先端側の部分は、前記壁面によって囲まれる領域を前記先端側に向かって狭める形状を有するエジェクタである。
【００１４】
このように、巻き込み作用が発揮されるとき、ノズルの境界部よりも先端側で、ノズルの壁面によって囲まれる流路を先端側に向かって狭めることで、境界部における沸騰を抑制することができる。その結果、意図した部分以外で作動流体が沸騰して沸騰遅れが発生してしまうことに起因して発生するエネルギー回収効率の低下を抑制することができる。
【００１５】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係るエジェクタタサイクルの模式図である。
【図２】エジェクタの模式図である。
【図３】エジェクタの拡大図である。
【図４】ノズルの先端部とニードルの先端部の拡大図である。
【図５】流路断面積の変化を示す図である。
【図６】第２実施形態に係るエジェクタの拡大図である。
【図７】第３実施形態に係るエジェクタの拡大図である。
【図８】第４実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図９】ノズルの先端部とニードルの先端部の拡大図である。
【図１０】ノズルがラバルノズルとして動作する場合の流路断面積の変化を示す図である。
【図１１】ノズルがプラグノズルとして動作する場合の流路断面積の変化を示す図である。
【図１２】ノズルがラバルノズルとして動作する領域２１０とプラグノズルとして作動する領域２２０とを示すグラフである。
【図１３】従来のストレート形状のノズルを用いた場合のニードルリフト量と出口流路断面積との関係を示す図である。
【図１４】第５実施形態に係るエジェクタの拡大図である。
【図１５】第６実施形態に係るエジェクタの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について説明する。本実施形態に係るエジェクタは、車両空調装置用のエジェクタサイクルに用いられる。図１は二酸化炭素を冷媒とするエジェクタサイクルの模式図であり、図２はエジェクタ４０の模式図であり、図３はノズル４１の拡大図である。冷媒が作動流体に対応する。
【００１８】
図１中、圧縮機１０は走行用エンジンから動力を得て冷媒を吸入圧縮する周知の可変容量型の圧縮機であり、圧縮機１０の吐出容量は、後述する蒸発器３０内の温度または圧力が所定範囲内になるように制御される。なお、電動圧縮機のごとく、吐出冷媒流量を回転数により制御することができるものを圧縮機１０として採用してもよい。
【００１９】
放熱器２０は圧縮機１０から吐出した冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却する高圧側熱交換器である。蒸発器３０は、室内に吹き出す空気と液相冷媒とを熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより冷媒を蒸発させて室内に吹き出す空気を冷却する低圧側熱交換器である。
【００２０】
なお、本実施形態では、冷媒を二酸化炭素として、圧縮機１０の吐出圧を冷媒の臨界圧力以上としている。放熱器２０内で冷媒は凝縮することなく、温度を低下させることでそのエンタルピを低下させる。しかし、例えば冷媒が二酸化炭素ではなくＨＦＣ１３４ａであれば、圧縮機１０の吐出圧を臨界圧力未満とした場合には、放熱器２０内で冷媒は凝縮しながらそのエンタルピを低下させる。
【００２１】
エジェクタ４０は冷媒を減圧膨張させて蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機１０の吸入圧を上昇させるものであり、詳細は後述する。
【００２２】
気液分離器５０はエジェクタ４０から流出した冷媒が流入すると共に、その流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離部である。気液分離器５０の気相冷媒流出口は圧縮機１０の吸引側に接続される。気液分離器５０の液相冷媒流出口は蒸発器３０側の流入側に接続される。絞り６０は気液分離器５０から流出した液相冷媒を減圧する減圧部である。
【００２３】
送風機２１は放熱器２０に冷却風、つまり外気を送風する。送風機３１は蒸発器３０に室内に吹き出す空気を送風する。
【００２４】
次に、エジェクタ４０について述べる。以下、エジェクタ４０の先端側のことを、単に先端側と呼ぶ。エジェクタ４０は、運動量輸送式のポンプである。エジェクタ４０は、図２に示すように、ノズル４１、混合部４２、ディフューザ４３、ニードル４４、ハウジング４５、ブロック４６等を有する。ノズル４１は、流入する高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるプラグノズルである。混合部４２は、ノズル４１から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引しながら、ノズル４１から噴射する冷媒流と当該気相冷媒とを混合する。ディフューザ４３は、ノズル４１から噴射する冷媒と蒸発器３０から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させる。
【００２５】
ニードル４４は、エジェクタ４０の先端側に向かうほど断面積が縮小するように円錐テーパ状に形成される。ここで、断面積とは、ニードル４４の軸線に垂直な面で切ったときの断面積をいう。ノズル４１およびニードル４４は、ステンレス等の金属製であってもよい。ニードル４４は、ノズル４１に流れ込む高圧冷媒の流量等に応じて、不図示のアクチュエータによって駆動されてニードル４４の軸線方向に変位可能となっている。ニードル４４は、ノズル４１の内部の空間に、ノズル４１と同軸に、配置される。
【００２６】
ハウジング４５は、混合部４２およびディフューザ４３を形成する筒状の部材であり、ディフューザ４３の流出口４５ａは気液分離器５０の流入口７６側に接続されている。ブロック４６は、ノズル４１を収納すると共に、放熱器２０側に接続される高圧冷媒入口４６ａ、および蒸発器３０側に接続される低圧冷媒入口４６ｂが設けられた金属製の部材である。ハウジング４５とブロック４６とは溶接またはろう付けにて接合されている。ハウジング４５およびブロック４６の材質としては、アルミニウム、ステンレス、黄銅等が考えられる。
【００２７】
そして、ニードル４４が同軸上に圧入固定されたノズル４１をブロック４６に圧入固定することにより、ニードル４４およびノズル４１がブロック４６の内部に組み付けられる。ノズル４１を圧入するための穴は蓋４６ｃにより閉塞されている。
【００２８】
混合部４２においては、ノズル４１から噴射する冷媒流の運動量と、蒸発器３０からエジェクタ４０に吸引される冷媒流の運動量との和が保存されるように混合するので、混合部４２においても冷媒の静圧が上昇する。
【００２９】
一方、ディフューザ４３においては、流路断面積が徐々に拡大することにより、冷媒の動圧が静圧に変換される。したがって、エジェクタ４０においては、混合部４２およびディフューザ４３の両者にて冷媒圧力が上昇する。
【００３０】
エジェクタ４０においては、混合部４２で２種類の冷媒流の運動量の和が保存されるように冷媒圧力が増大し、ディフューザ４３でエネルギーが保存されるように冷媒圧力が増大することが望ましい。
【００３１】
ここで、ニードル４４とノズル４１の構成についてより詳細に記載する。ニードル４４は、図３、図４に示すように、胴部４４０、第１テーパ部４４１、第２テーパ部４４２を有している。胴部４４０、第１テーパ部４４１、第２テーパ部４４２は、全体として一体かつ同軸に成形されている。胴部４４０は、略円柱形状を有しており、先端側において第１テーパ部４４１に接続されている。
【００３２】
第１テーパ部４４１は、先端側に向かって先細った略円錐台形形状を有している。第１テーパ部４４１のデーパー角である第１テーパ角θＥ１は、本実施形態では一定である。したがって、第１テーパ角θＥ１は、第１テーパ部４４１における胴部４４０側の端から先端側の端まで、一定である。
【００３３】
第２テーパ部４４２は、第１テーパ部４４１の先端側の端に接続すると共に、更に先端側に向かって先細った略円錐形状を有している。第２テーパ部４４２のデーパー角である第２テーパ角θＥ２は、本実施形態では一定である。したがって、第２テーパ角θＥ２は、第２テーパ部４４２における第１テーパ部４４１側の端から先端側の端まで、一定である。
【００３４】
したがって、第１テーパ部４４１と第２テーパ部４４２との境界部４４ｘ（すなわち変角部）における第１テーパ角θＥ１よりも、境界部４４ｘにおける第２テーパ角θＥ２の方が大きい。また、境界部４４ｘにおいて第１テーパ角θＥ１と第２テーパ角θＥ２とが不連続になっている。つまり、境界部４４ｘの第１テーパ部４４１側から第２テーパ部４４２側にかけて、ニードル４４のテーパ角が不連続に急変する。
【００３５】
また、ノズル４１のニードル４４側の壁面すなわち内壁面は、根元面４１０、第１絞り面４１１、第２絞り面４１２を有する。根元面４１０、第１絞り面４１１、第２絞り面４１２は、胴部４４０、第１テーパ部４４１、第２テーパ部４４２と同軸に配置される。根元面４１０は、略円筒形状を有して胴部４４０を囲む。
【００３６】
第１絞り面４１１は、根元面４１０の先端側の端に接続すると共に更に先端側に向かって第１テーパ角θＺ１で先細っている。第１絞り面４１１の形状は、円錐台形の側面と概ね同じである。したがって、第１絞り面４１１は、先端側に向かうにつれて縮径している。このため、第１絞り面４１１によって囲まれる領域は、先端側に向かうにつれて狭くなっている。ここで、第１絞り面４１１の径とは、ノズル４１の軸線に直交する断面における第１絞り面４１１の径をいう。
【００３７】
また、第１絞り面４１１のテーパ角である第１テーパ角θＺ１は、上述の第１テーパ角θＥ１よりも大きい。したがって、第１絞り面４１１と第１テーパ部４４１の間の空隙の流路断面積も、先端側に向かうにつれて減少する。
【００３８】
第２絞り面４１２は、第１絞り面４１１の先端側の端に接続すると共に更に先端側に向かって第２テーパ角θＺ２で先細っている。第２絞り面４１２の形状は、円錐の側面と概ね同じである。したがって、第２絞り面４１２は、先端側に向かうにつれて縮径している。このため、第２絞り面４１２によって囲まれる領域は、先端側に向かうにつれて狭くなっている。ここで、第２絞り面４１２の径とは、ノズル４１の軸線に直交する断面における第２絞り面４１２の径をいう。
【００３９】
また、第２絞り面４１２のテーパ角である第２テーパ角θＺ２は、上述の第１テーパ角θＥ１よりも小さい。したがって、第２絞り面４１２と第１テーパ部４４１の間の空隙の流路断面積は、先端側に向かうにつれて拡大している場合がある。また、第１絞り面４１１と第２絞り面４１２の境界に相当する喉部４１ｘにおいて、第１テーパ角θＺ１と第２テーパ角θＺ２とは不連続になっている。
【００４０】
また、第２絞り面４１２の第２テーパ角θＺ２は、上述の第２テーパ角θＥ２よりも小さい。したがって、第２絞り面４１２と第２テーパ部４４２の間の空隙の流路断面積は、先端側に向かうにつれて拡大している。
【００４１】
したがって、ノズル４１とニードル４４の空隙の流路断面積は、図５の実線７１に示すように、軸線ＣＬに沿った位置（以下、軸線方向位置という）によって異なる。ここで、軸線ＣＬは、ニードル４４の軸線であると共にノズル４１の軸線である。また、ある軸線方向位置における流路断面積は、当該軸線方向位置を通り軸線ＣＬの方向に直交する断面における、ノズル４１とニードル４４の間の空隙の面積をいう。ただし、当該断面にニードル４４がなければ、当該断面においてノズル４１に囲まれた部分の面積が、流路断面積となる。
【００４２】
実線７１に示すように、第１絞り面４１１に対応する軸線方向位置では、喉部４１ｘに対応する軸線方向位置Ｐ１に向かって流路断面積は一定の減少率で減り続ける。そして、軸線方向位置Ｐ１において流路断面積は減少から増大に転じる。つまり、軸線方向位置Ｐ１において、流路断面積は極小かつ最小になる。そして、軸線方向位置Ｐ１から境界部４４ｘに対応する軸線方向位置Ｐ２まで、流路断面積は一定の増加率で増加し続ける。更に、軸線方向位置Ｐ２において、流路断面積の増加率は不連続に増大する。そして、軸線方向位置Ｐ２からノズル４１の先端に対応する軸線方向位置Ｐ３まで、流路断面積は当該増大後の増加率を維持して増加し続ける。このように、軸線方向ＣＬに沿った喉部４１ｘが、流路断面積を極小かつ最小にする。なお、増加率とは、軸線方向位置を先端側に単位距離だけ変化させたときの流路断面積の増加量をいう。
【００４３】
なお、図４、図５の例では、喉部４１ｘよりも境界部４４ｘの方が軸線ＣＬ方向の先端側に位置する。エジェクタ４０が使用される際は、殆どの場合この位置関係が実現する。なお、ニードル４４の先端は、ノズル４１の先端よりも更にエジェクタ４０の先端側にあってもよいし、当該先端側とは反対側にあってもよい。
【００４４】
ここで、第１テーパ角θＥ１、第２テーパ角θＥ２、第１テーパ角θＺ１、第２テーパ角θＺ２の間の関係についてまとめると、θＺ２＜θＥ１＜θＥ２となる。一般的な使用条件においてエジェクタ４０のノズル４１では、ノズル４１の内部を通る冷媒が音速以上にまで加速される。それを実現するため、冷媒の流路断面積は徐々に縮小していき、流路断面積が最小になる喉部４１ｘを通過後に徐々に増えていくことが好ましい。実際、本実施形態では、冷媒流れの上流から下流に向けて流路断面積が徐々に小さくなり、喉部４１ｘで最小となり、喉部４１ｘよりも下流部分では流路断面積が広がっていく。上記のような構造となるために、上述の角度関係となることが望ましい。なお、本実施形態では、θＥ１＜θＺ１という関係も実現する。
【００４５】
次に、エジェクタサイクルの概略作動について説明する。圧縮機１０から吐出された冷媒は放熱器２０側で冷却された後、エジェクタ４０の高圧冷媒入口４６ａからノズル４１の内部の流体流路に流れ込む。ノズル４１の内部に流れ込んだ冷媒は、喉部４１ｘにおいて等エントロピ的に減圧膨張されて沸騰する。この際、冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、ノズル４１の先端から気液二相状態の冷媒が音速以上の高速度となって噴射される。そして、蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒が、この噴射された冷媒による巻き込み作用により、低圧冷媒入口４６ｂからノズル４１とブロック４６の間を通って、ノズル４１の外部から混合部４２に吸引される。
【００４６】
ノズル４１の先端から噴射された冷媒と低圧冷媒入口４６ｂより吸引された冷媒は、混合部４２へ流入した後に混合部４２で互いに混合される。そして、混合部４２で混合された冷媒は、ディフューザ４３に入る。ディフューザ４３では、冷媒通路面積の拡大によって冷媒の速度エネルギーが圧力エネルギーに変換されて冷媒の圧力が上昇する。ディフューザ４３を通った冷媒は、流出口４５ａから流出して気液分離器５０に流入する。気液分離器５０に流入した冷媒のうち気相冷媒は、圧縮機１０に吸入されて再び圧縮される。また、気液分離器５０に流入した冷媒のうち液相冷媒は絞り６０で再度減圧された後に蒸発器３０で蒸発する。
【００４７】
このように、エジェクタ４０の巻き込み作用が発揮されるときに、ノズル４１は多くの場合図４、図５のような配置にある。つまり、第１テーパ部４４１は第１絞り面４１１にも第２絞り面４１２にも対向し、第２テーパ部４４２は一部または全部が第２テーパ部４４２に対向する。そして、喉部４１ｘの軸線方向位置よりも境界部４４ｘの軸線方向位置の方が先端側にある。
【００４８】
このような場合、図５に示したように、境界部４４ｘにおいて先端側に向けて流路断面積の増加率が不連続に増大するので、境界部４４ｘにおいても冷媒の沸騰が発生する可能性がある。
【００４９】
しかし、本実施形態では、既に説明した通り、第２絞り面４１２によって囲まれる領域が先端側に向かうにつれて狭くなっている。ここで、ノズル４１の第２絞り面４１２によって囲まれる領域が、本実施形態とは異なり、先端側に向かうにつれて狭くならず広さ一定になっている比較例について、図５を参照して説明する。この比較例では、図５の点線７２のように、軸線方向位置Ｐ２から軸線方向位置Ｐ３までの範囲で、流路断面積の増加率が、実線７１よりも大きくなってしまう。このような例では、境界部４４ｘにおいて沸騰が発生する。つまり、沸騰遅れが発生する。沸騰遅れとは、喉部４１ｘよりも冷媒流れ下流で沸騰が発生することをいう。沸騰遅れが発生すると、喉部４１ｘにおいて沸騰が発生しにくくなる。ひいては、エジェクタ４０のエネルギー回収効率が低下する。
【００５０】
ここで、エネルギー回収効率とは、冷媒の膨張によって発生する損失を運動エネルギーとして回収することのできる割合をいう。エジェクタ４０は、喉部４１ｘで沸騰を発生させることによりエネルギー回収効率を最大化するよう、設計されている。したがって、ノズル４１よりも先端側で沸騰が発生すると、エネルギー回収効率が低下する。
【００５１】
これに対し、本実施形態では、第２絞り面４１２によって囲まれる領域が先端側に向かうにつれて狭くなっている。これにより、比較例の場合よりも境界部４４ｘより先端側での流路断面の急激な増加を抑制することができる。その結果、境界部４４ｘにおける沸騰の発生を抑制することができ、ひいては、喉部４１ｘにおける沸騰が発生し易くなる。したがって、仮に沸騰遅れが発生したとしても、沸騰遅れに起因して発生するエネルギー回収効率の低下を抑制することができる。
【００５２】
また、先細る第２テーパ部４４２をニードル４４が有している。このようになっていることで、冷媒の慣性力で軸線ＣＬに流れが集まる。これにより、適正な自由膨張を促進することができる。
【００５３】
以上説明した通り、エジェクタ４０において巻き込み作用が発揮されるとき、ノズル４１の内壁面の喉部４１ｘよりも先端側は、当該内壁面によって囲まれる領域を先端側に向かって狭める形状を有する。このようになっていることで、境界部４４ｘにおける沸騰を抑制することができる。その結果、意図した部分以外で冷媒が沸騰して沸騰遅れが発生してしまうことに起因して発生するエネルギー回収効率の低下を抑制することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、ニードル４４の形状が変更されている。その他は、第１実施形態と同様である。
【００５５】
本実施形態では、図６に示す様に、境界部４４ｘより先端側の部分すなわち第２テーパ部４４２の形状が、第１実施形態と異なっている。本実施形態では、第２テーパ部４４２は、第１実施形態と同様、エジェクタ４０の先端側に向かって先細っている。しかし、第２テーパ部４４２の先端部の表面は、第１実施形態とは異なり、滑らかな曲面となっている。なお、第１実施形態では、第２テーパ部４４２の先端部は尖っている。
【００５６】
このようになっていることで、ニードル４４の全長を抑えることができる。ただしその一方で、第２テーパ部４４２の表面において渦が発生する可能性が高くなる。
【００５７】
また、本実施形態においても、境界部４４ｘにおける第２テーパ部４４２のテーパ角である第２テーパ角θＥ２の方が、第１テーパ角θＥ１よりも大きい。また、境界部４４ｘにおいて第１テーパ角θＥ１と第２テーパ角θＥ２とが不連続になっている。したがって、第１実施形態と同様、第２絞り面４１２によって囲まれる領域が先端側に向かうにつれて狭くなっていることで、第１実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００５８】
（第３実施形態）
次に第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、第１絞り面４１１、第２絞り面４１２の形状が変更されている。その他は、第１実施形態と同様である。本実施形態では、図７に示すように、軸線ＣＬを含む平面で第１絞り面４１１を切断したときの断面は、滑らかな曲線となっている。また同様に、軸線ＣＬを含む平面で第２絞り面４１２を切断したときの断面も、滑らかな曲線となっている。
【００５９】
したがって、第１テーパ角θＺ１および第２テーパ角θＺ２は、どちらも、一定ではない。具体的には、第１テーパ角θＺ１は、エジェクタ４０の先端に向かうにつれて減少している。また、第２テーパ角θＺ２は、エジェクタ４０の先端に向かうにつれて減少していき、ノズル４１の最先端で０度になる。
【００６０】
しかも、本実施形態では、喉部４１ｘにおいて第１テーパ角θＺ１と第２テーパ角θＺ２とが連続になっている。すなわち、喉部４１ｘにおける第１テーパ角θＺ１と第２テーパ角θＺ２とは同じである。第１絞り面４１１、第２絞り面４１２をこのような形状とすることで、ノズル４１の加工難度は上がるが、エネルギー回収効率は上昇する。
【００６１】
この場合でも、ノズル４１とニードル４４の間を通る冷媒の流路断面積を極小かつ最小にする部分が、第１絞り面４１１と第２絞り面４１２の境界となる。そしてこの境界が喉部４１ｘである。
【００６２】
本実施形態においても、エジェクタ４０が作動して巻き込み作用が発揮されるとき、殆どの場合、第１テーパ部４４１が喉部４１ｘに対向する。この場合、第１テーパ部４４１の形状によっては、喉部４１ｘの位置がノズル４１の軸線方向位置の変化に応じて変化する場合もあれば、喉部４１ｘの位置がノズル４１の軸線方向位置によらず一定となる場合もある。いずれの場合も、巻き込み作用が発揮されるとき、喉部４１ｘよりも境界部４４ｘの方がエジェクタ４０の先端側にある。したがって、本実施形態においても、第１実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００６３】
（第４実施形態）
次に第４実施形態について説明する。本実施形態に係るエジェクタは、車両空調装置用のエジェクタサイクルに用いられる。図８は、二酸化炭素を冷媒とするエジェクタサイクルの模式図である。
【００６４】
このエジェクタサイクルは、熱交換対象流体である室内送風空気を冷却する冷房運転モードと、室内送風空気を加熱する暖房運転モードを切替可能に構成されている。図８における実線矢印は、冷房運転モード時における冷媒の流れを示し、破線矢印は、暖房運転モードにおける冷媒の流れを示す。
【００６５】
このエジェクタサイクルは、エジェクタ４０、圧縮機１１１、アキュムレータ１１４、絞り１１５、第１四方弁１４１、室外熱交換器１４２、送風機１４２ａ、第２四方弁１４３、利用側熱交換器１４４、送風機１４４ａを有している。エジェクタ４０の構造は、大まかには図２に示した通りである。エジェクタ４０の詳細構成については後述する。
【００６６】
圧縮機１１１は、第１実施形態の圧縮機１０と同様の機能を有する装置である。アキュムレータ１１４は、第１実施形態の気液分離器５０と同様、エジェクタ４０から流出した冷媒が流入すると共に、その流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離部である。アキュムレータ１１４の気相冷媒流出口は圧縮機１１１の吸引側に接続される。アキュムレータ１１４の液相冷媒流出口は利用側熱交換器１４４の流入側に接続される。絞り１１５はアキュムレータ１１４から流出した液相冷媒を減圧する減圧部である。
【００６７】
圧縮機１１１の冷媒吐出側には、第１四方弁１４１が接続されている。この第１四方弁１４１は、不図示の制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される電気式の冷媒流路切替部である。具体的には、第１四方弁１４１は、図８に実線矢印で示す冷媒流路と、図８に破線矢印で示す冷媒流路とを切り替える。
【００６８】
図８に実線矢印で示す冷媒流路においては、圧縮機１１１の吐出口側と室外熱交換器１４２との間が接続されると共に、絞り１１５の流出側と利用側熱交換器１４４との間が接続される。図８に破線矢印で示す冷媒流路においては、圧縮機１１１の吐出口側と利用側熱交換器１４４との間が接続されると共に、絞り１１５の流出側と室外熱交換器１４２との間が接続される。
【００６９】
室外熱交換器１４２の出口側には、第２四方弁１４３が接続されている。この第２四方弁１４３は、上記制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される電気式の冷媒流路切替部である。具体的には、第１四方弁１４１は、図８に実線矢印で示す冷媒流路と、図８に破線矢印で示す冷媒流路とを切り替える。
【００７０】
図８に実線矢印で示す冷媒流路においては、室外熱交換器１４２とエジェクタ４０の高圧冷媒入口４６ａ側との間が接続されると共に、利用側熱交換器１４４とエジェクタ４０の低圧冷媒入口４６ｂ側との間が同時に接続される。図８に破線矢印で示す冷媒流路においては、室外熱交換器１４２とエジェクタ４０の低圧冷媒入口４６ｂ側との間が接続されると共に、利用側熱交換器１４４とエジェクタ４０の高圧冷媒入口４６ａ側との間が同時に接続される。
【００７１】
室外熱交換器１４２は、第１四方弁１４１から流出した冷媒と、送風機１４２ａにより送風される室外空気とを熱交換する熱交換器である。利用側熱交換器１４４は、その内部を通過する冷媒と送風機１４４ａにより送風される熱交換対象流体である室内送風空気とを熱交換させる熱交換器である。
【００７２】
エジェクタ４０は、第１実施形態と同様、ノズル４１、混合部４２、ディフューザ４３、ニードル４４、ハウジング４５、ブロック４６等を有する。混合部４２、ディフューザ４３、ハウジング４５、ブロック４６等の、ノズル４１およびニードル４４以外の構成は、第１実施形態と同じである。
【００７３】
ここで、ニードル４４とノズル４１の構成についてより詳細に記載する。ニードル４４は、エジェクタ４０の先端側（すなわち、冷媒の流出側）に向かうほど断面積が縮小するように円錐テーパ状に形成される。ここで、断面積とは、ニードル４４の軸線に垂直な面で切ったときの断面積をいう。ノズル４１およびニードル４４は、ステンレス等の金属製であってもよい。ニードル４４は、ノズル４１に流れ込む高圧冷媒の流量等に応じて、不図示のアクチュエータによって駆動されてニードル４４の軸線方向に変位可能となっている。ニードル４４は、ノズル４１の内部の空間に、ノズル４１と同軸に、配置される。
【００７４】
ニードル４４は、図９に示すように、胴部４４０、第１テーパ部４４１を有している。胴部４４０、第１テーパ部４４１は、全体として一体かつ同軸に成形されている。胴部４４０は、略円柱形状を有しており、先端側において第１テーパ部４４１に接続されている。
【００７５】
第１テーパ部４４１は、ノズル４１の内部において上記内壁面に囲まれた流体流路における流出側（すなわち先端側）に向かって先細った略円錐形状を有している。第１テーパ部４４１のデーパー角である第１テーパ角θＥ１は、本実施形態では一定である。したがって、第１テーパ角θＥ１は、第１テーパ部４４１における胴部４４０側の端から先端側の端まで、一定である。本実施形態では、第１実施形態で示した第２テーパ部４４２は存在しない。すなわち、第１テーパ部４４１は、ニードル４４の最も先端側にある部材である。そして、第１テーパ部４４１は、その先端側において尖っている。このように、本実施形態では、胴部４４０よりも先端側の部分は、一定の第１テーパ角θＥ１を有している。
【００７６】
また、ノズル４１のニードル４４側の壁面すなわち内壁面は、根元面４１０、第１絞り面４１１、第２絞り面４１２を有する。根元面４１０、第１絞り面４１１、第２絞り面４１２は、胴部４４０、第１テーパ部４４１、第２テーパ部４４２と同軸に配置される。根元面４１０は、略円筒形状を有してニードル４４の主に胴部４４０および場合によっては第１テーパ部４４１を囲む。
【００７７】
第１絞り面４１１は、根元面４１０の先端側の端に接続すると共に更に先端側に向かって第１テーパ角θＺ１で先細っている。第１絞り面４１１の形状は、円錐台形の側面と概ね同じである。したがって、第１絞り面４１１は、先端側に向かうにつれて縮径している。このため、第１絞り面４１１によって囲まれる領域は、先端側に向かうにつれて狭くなっている。
【００７８】
また、第１絞り面４１１のテーパ角である第１テーパ角θＺ１は、上述の第１テーパ角θＥ１よりも大きい。したがって、第１絞り面４１１と第１テーパ部４４１の間の空隙の流路断面積も、先端側に向かうにつれて減少する。
【００７９】
第２絞り面４１２は、第１絞り面４１１の先端側の端に接続すると共に更に先端側に向かって一定の第２テーパ角θＺ２で、連続的かつ滑らかに先細っている。第２絞り面４１２の形状は、円錐の側面と概ね同じである。したがって、第２絞り面４１２は、先端側に向かうにつれて縮径している。
【００８０】
このため、第２絞り面４１２によって囲まれる領域は、先端側に向かうにつれて狭くなっている。別の言い方をすれば、ある軸線方向位置を通り軸線ＣＬの方向に直交する面において、第２絞り面４１２に囲まれる領域の面積は、当該軸線方向位置が先端方向に向かうほど、連続的かつ緩やかに、小さくなる。第２絞り面４１２の先端側の端部は、ノズル４１の出口４１ｚに相当する。この円形の出口４１ｚを通って冷媒はノズル４１の内部から外部に流出する。
【００８１】
このように、出口４１ｚは、ノズル４１の上記内壁面において、流体流路におけるエジェクタ４０の先端側の端部に位置する。そして、喉部４１ｘは、出口４１ｚよりも当該先端側とは反対側に位置してニードル４４に向かって突出する。喉部４１ｘがニードル４４に向かって突出するのは、第１テーパ角θＺ１が第２テーパ角θＺ２よりも大きいからである。
【００８２】
喉部４１ｘの径よりも、出口４１ｚの径の方が小さい。したがって、喉部４１ｘの周長よりも、出口４１ｚの周長の方が短い。ここで、喉部４１ｘの周長とは、喉部４１ｘに沿ってノズル４１の軸線の周りを一周する長さである。また、出口４１ｚの周長とは、出口４１ｚに沿ってノズル４１の軸線の周りを一周する長さである。
【００８３】
また、第２絞り面４１２のテーパ角である第２テーパ角θＺ２は、上述の第１テーパ角θＥ１よりも小さい。また、第１絞り面４１１と第２絞り面４１２の境界に相当する喉部４１ｘにおいて、第１テーパ角θＺ１と第２テーパ角θＺ２とは不連続になっている。
【００８４】
ここで、ノズル４１とニードル４４の間の空隙の流路断面積について説明する。ここで、ある軸線方向位置における流路断面積は、当該軸線方向位置を通り軸線ＣＬに直交する断面における、ノズル４１とニードル４４の間の空隙の面積をいう。ただし、当該断面にニードル４４がなければ、当該断面においてノズル４１に囲まれた部分の面積が、流路断面積となる。
【００８５】
ノズル４１とニードル４４の間の空隙の流路断面積は、図１０、図１１の実線７３、７４に示すように、軸線方向位置によって異なる。しかも、軸線方向位置と流路断面積の対応関係は、ニードルリフト量が変化すると変化する。
【００８６】
ここで、ニードルリフト量は、軸線方向におけるニードル４４のノズル４１に対する相対位置を示す量である。ニードル４４の第１テーパ部４４１がノズル４１の喉部４１ｘに接触した状態（すなわち閉弁状態）におけるニードルリフト量はゼロである。そして、閉弁状態よりもニードル４４の根元方向（すなわち、開弁方向）にニードル４４が所定移動量だけ移動した状態においては、当該所定移動量がニードルリフト量に相当する。つまり、ニードルリフト量は、軸線方向におけるニードル４４のノズル４１に対する離れ度合いを示す量である。本実施形態では、ニードル４４はノズル４１に対してニードル４４の軸線方向に移動する。
【００８７】
図１０の状態におけるニードルリフト量は、図１１の状態におけるニードルリフト量よりも小さい。図１０の状態においては、流路断面積は、喉部４１ｘの位置において最小かつ極小となり、かつ、喉部４１ｘから根元側に向かって大きくなり、かつ、喉部４１ｘから先端側に向かって大きくなる。この場合、ノズル４１およびニードル４４はラバルノズルとして動作する。
【００８８】
これに対し、図１１の状態においては、流路断面積は、喉部４１ｘの位置において最小にも極小にもならない。すなわち、流路断面積は、喉部４１ｘよりも根元側から喉部４１ｘに向かって小さくなり、かつ、喉部４１ｘから先端側に向かって小さくなる。このとき、喉部４１ｘよりも根元側から喉部４１ｘに向かう流路断面積の減少勾配は、喉部４１ｘから先端側に向かう流路断面積の減少勾配よりも大きい。この場合、ノズル４１およびニードル４４はプラグノズルとして動作する。
【００８９】
このように、ニードルリフト量によってエジェクタ４０がラバルノズルとして作動したりプラグノズルとして作動したりする理由について、以下説明する。喉部４１ｘにおける流路断面積をＡ１とし、出口４１ｚにおける流路断面積をＡ２とすると、Ａ１、Ａ２は以下の式で表される。
Ａ１＝π×ｒ４２−π×ｒ３２＝π×ｒ４２−π×（ｒ４−Ｒ×ｔａｎ（θＥ１／２））２
Ａ２＝π×ｒ２２−π×ｒ１２＝π×ｒ２２−π×（ｒ３−Ｌ×ｔａｎ（θＥ１／２））２
＝π×（ｒ４−Ｌ×ｔａｎ（θＺ２／２））２
−π×（ｒ４−Ｒ×ｔａｎ（θＥ１／２）−Ｌ×ｔａｎ（θＥ１／２））２
ここで、Ｒはニードルリフト量である。また、Ｌは出口４１ｚの軸線方向位置と喉部４１ｘの軸線方向位置の差の絶対値、すなわち、先端部長さである。ｒ１は、出口４１ｚを含むと共に軸線ＣＬに直交する断面における、ニードル４４の第１テーパ部４４１の半径である。ｒ２は、出口４１ｚの半径である。ｒ３は、喉部４１ｘを含むと共に軸線ＣＬに直交する断面における、ニードル４４の第１テーパ部４４１の半径である。ｒ４は、喉部４１ｘの半径である。なお、これらの式は、ニードル４４の第１テーパ部４４１の先端が出口４１ｚの外に突き出ている、すなわち、第１テーパ部４４１の先端が出口４１ｚよりも先端側に位置していることを前提としている。
【００９０】
図１０のように、ノズル４１およびニードル４４がラバルノズルとして動作する場合は、Ａ１＜Ａ２となるため、
Ｙ＝（ｔａｎ（θＥ１／２）−ｔａｎ（θＺ２／２））×（２×ｒ４−Ｌ×ｔａｎ（θＺ２／２）−Ｌ×ｔａｎ（θＥ１／２））／（２×ｔａｎ２（θＥ１／２））＞Ｒ
となる。
【００９１】
上式の値Ｙは、ノズル４１およびニードル４４の形状のみによって決まる設計値である。したがって、当該設計値Ｙよりもニードルリフト量Ｒが小さいときには、ノズル４１およびニードル４４がラバルノズルとして動作する。そして、設計値Ｙよりもニードルリフト量Ｒが大きいときには、ノズル４１およびニードル４４がプラグノズルとして動作する。設計値Ｙが正の値になるためには、θＥ１＞θＺ２である必要がある。
【００９２】
このように、ニードル４４の第１テーパ角θＥ１がノズル４１の第２テーパ角θＺ２よりも大きいので、ニードルリフト量によってはエジェクタ４０がラバルノズルとして作動したりプラグノズルとして作動したりする。
【００９３】
また、本実施形態では、閉弁状態において、ニードル４４の第１テーパ部４４１とノズル４１の喉部４１ｘとが接触し、かつ、ニードル４４と出口４１ｚとの間に空隙が存在する。したがって、ニードルリフト量がゼロよりも大きい開弁状態において、ニードルリフト量によってはエジェクタ４０がラバルノズルとして作動したりプラグノズルとして作動したりする。
【００９４】
また、閉弁状態において、ニードル４４の第１テーパ部４４１の先端が出口４１ｚよりも先端側にある。そして、ノズル４１の内壁面は、出口４１ｚにおいて、エジェクタ４０の先端側に向けて先細った傾斜になっている。したがって、開弁状態において、ニードルリフト量を調整して出口４１ｚにおける流路断面積の調整を行うことで、エジェクタ４０の能力を容易に調整することができる。もし、ノズル４１の内壁面において、出口４１ｚがエジェクタ４０の先端側に向けて先細った傾斜になっていなければ、出口４１ｚは流路断面積が最小とならないので、出口４１ｚの流路断面積の調整によるエジェクタ４０の能力調整が困難になる。これは、ニードル４４が出口４１ｚよりも先端側にあり、かつ、ニードル４４が先端側に向けて先細っているからである。
【００９５】
更に、上記設計値Ｙよりもニードルリフト量Ｒが大きい場合も、ニードル４４の第１テーパ部４４１の先端が出口４１ｚよりもエジェクタ４０の先端側にある。したがって、エジェクタ４０の能力調整が容易にできる。すなわち、エジェクタ４０がラバルノズルとして作動する場合も、プラグノズルとして作動する場合も、ニードルリフト量Ｒを調整することでエジェクタ４０の能力を調整することができる。
【００９６】
本実施形態におけるエジェクタ４０の巻き込み作用については、第１、第２、第３実施形態と同様である。すなわち、ノズル４１の内部の流体流路を通ってノズル４１における当該エジェクタ４０の先端側から噴射される作動流体の巻き込み作用によって、ノズル４１の外部の流体が吸引される。
【００９７】
次に、上記のような構成を有するエジェクタサイクルの作動について説明する。本実施形態のエジェクタサイクルでは、室内送風空気を冷却する冷房運転モードおよび室内送風空気を加熱する暖房運転モードを切り替えることができる。
【００９８】
ａ．冷房運転モード
冷房運転モードは、不図示の操作パネルの作動スイッチにより冷房運転モードが選択されると実行される。冷房運転モードでは、上記制御装置が、圧縮機１１１、送風機１４２ａ、送風機１４４ａを作動させるとともに、冷媒流路が図８の実線矢印となるよう第１四方弁１４１および第２四方弁１４３を切り替える。
【００９９】
これにより、図５の実線矢印に示すように、圧縮機１１１、第１四方弁１４１、室外熱交換器１４２、第２四方弁１４３、エジェクタ４０の高圧冷媒入口４６ａ、エジェクタ４０の流出口４５ａ、アキュムレータ１１４の気相冷媒出口、圧縮機１１１の順に冷媒が循環する。それと共に、アキュムレータ１４の液相冷媒出口、絞り１１５、第１四方弁１４１、利用側熱交換器１４４、第２四方弁１４３、エジェクタ４０の低圧冷媒入口４６ｂ、アキュムレータ１１４の順に冷媒が循環するサイクルが構成される。
【０１００】
したがって、圧縮機１１１にて圧縮された冷媒は、室外熱交換器１４２にて送風機１４２ａにより送風された外気と熱交換して冷却され、エジェクタ４０のノズル４１にて等エントロピ的に減圧膨張されて噴射される。この噴射冷媒の吸引作用により、利用側熱交換器１４４から流出した冷媒が低圧冷媒入口４６ｂに吸引される。
【０１０１】
さらに、エジェクタ４０において、ノズル４１から噴射された噴射冷媒と低圧冷媒入口４６ｂから吸引された吸引冷媒が混合部４２にて混合され、ディフューザ４３にて昇圧される。そして、ディフューザ４３から流出口４５ａを介して流出した冷媒は、アキュムレータ１１４にて気液分離され、アキュムレータ１１４の気相冷媒出口から流出した気相冷媒は、圧縮機１１１に吸入されて再び圧縮される。
【０１０２】
一方、アキュムレータ１１４の液相冷媒出口から流出した液相冷媒は、絞り１１５にて更に等エンタルピ的に減圧膨張されて、第１四方弁１４１を介して、利用側熱交換器１４４へ流入し、送風機１４４ａにより送風された室内送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、室内送風空気が冷却される。そして、利用側熱交換器１４４から流出した冷媒は、第２四方弁１４３を介して低圧冷媒入口４６ｂに吸入される。
【０１０３】
このように、本実施形態の冷房運転モードでは、圧縮機１１１から吐出された冷媒を室外熱交換器１４２にて放熱させるとともに、利用側熱交換器１４４にて冷媒を蒸発させる冷媒流路に切り替えている。従って、本実施形態の冷房運転モードでは室内送風空気を冷却できる。
【０１０４】
ｂ．暖房運転モード
暖房運転モードは、不図示の操作パネルの作動スイッチにより暖房運転モードが選択されると実行される。暖房運転モードでは、上記制御装置が、圧縮機１１１、送風機１４２ａ、送風機１４４ａを作動させるとともに、冷媒流路が図８の破線矢印となるよう第１四方弁１４１および第２四方弁１４３を切り替える。
【０１０５】
これにより、図８の破線矢印に示すように、圧縮機１１１、第１四方弁１４１、利用側熱交換器１４４、第２四方弁１４３、エジェクタ４０、高圧冷媒入口４６ａ、アキュムレータ１１４の気相冷媒出口、圧縮機１１１の順に冷媒が循環する。それと共に、アキュムレータ１１４の液相冷媒出口、絞り１１５、第１四方弁１４１、室外熱交換器１４２、第２四方弁１４３、エジェクタ４０の低圧冷媒入口４６ｂ、アキュムレータ１４の順に冷媒が循環するサイクルが構成される。
【０１０６】
従って、圧縮機１１１にて圧縮された冷媒は、利用側熱交換器１４４にて送風機１４４ａにより送風された室内送風空気と熱交換して放熱する。これにより、室内送風空気が加熱される。利用側熱交換器１４４にて放熱して冷却された冷媒は、エジェクタ４０のノズル４１にて等エントロピ的に減圧膨張されて噴射される。この噴射冷媒の吸引作用により、室外熱交換器１４２から流出した冷媒が低圧冷媒入口４６ｂに吸引される。
【０１０７】
さらに、エジェクタ４０において、ノズル４１から噴射された噴射冷媒と低圧冷媒入口４６ｂに吸引された吸引冷媒とが混合部４２にて混合され、ディフューザ４３にて昇圧される。そして、ディフューザ４３から流出した冷媒は、アキュムレータ１１４にて気液分離され、気相冷媒出口から流出した気相冷媒は、圧縮機１１１に吸入されて再び圧縮される。
【０１０８】
一方、アキュムレータ１１４の液相冷媒出口から流出した液相冷媒は、絞り１１５にて更に等エンタルピ的に減圧膨張されて、第１四方弁１４１を介して、室外熱交換器１４２へ流入して、送風機１４２ａにより送風された外気から吸熱して蒸発する。そして、室外熱交換器１４２から流出した冷媒は、低圧冷媒入口４６ｂに吸入される。
【０１０９】
つまり、本実施形態の暖房運転モードでは、圧縮機１１１から吐出された冷媒を利用側熱交換器１４４にて放熱させるとともに、室外熱交換器１４２にて冷媒を蒸発させる冷媒流路に切り替えている。従って、本実施形態の暖房運転モードでは室内送風空気を加熱できる。
【０１１０】
冷房運転モードおよび暖房運転モードの両方において、上記制御装置は、ニードルリフト量等を調整することで、冷媒流量を調整する。ニードルリフト量は、ノズル４１に対するニードル４４の位置を変化させる不図示の駆動機構（例えばロータとステータ）を制御装置が駆動することによって実現する。
【０１１１】
冷媒流量とは、ノズル４１内を単位時間当たりに流れる冷媒の量である。冷房運転モードにおいては、冷媒流量が調整されることにより、車室内の冷房能力が調整される。暖房運転モードにおいては、冷媒流量が調整されることにより、車室内の暖房能力が調整される。
【０１１２】
図１２に、本実施形態の冷房運転モードおよび暖房運転モードで実現するニードルリフト量Ｒの範囲における、喉部流路断面積２００および出口流路断面積２０１を示す。喉部流路断面積２００は、喉部４１ｘにおけるノズル４１とニードル４４の間の空隙の流路断面積である。出口流路断面積２０１は、出口４１ｚにおけるノズル４１とニードル４４の間の空隙の流路断面積である。
【０１１３】
図１２において、喉部流路断面積２００を示す実線と、出口流路断面積２０１を示す実線とは、点２０３において交わる。したがって、この点２０３に対応するニードルリフト量Ｒよりも小さいニードルリフト量Ｒでは、出口流路断面積２０１の方が喉部流路断面積２００よりも大きい。そして、点２０３に対応するニードルリフト量Ｒよりも大きいニードルリフト量Ｒでは、喉部流路断面積２００の方が出口流路断面積２０１よりも大きい。
【０１１４】
流路断面積のこのような振る舞いにより、矩形２１０で囲まれた領域では、喉部４１ｘが、最も流路断面積が小さいチョーク点となり、矩形２２０で囲まれた領域では、出口４１ｚが最も流路断面積が小さいチョーク点となる。なお、チョーク点とは、ノズル４１の内部を通る冷媒が音速を超える位置をいう。
【０１１５】
このようになっているので、矩形２１０で囲まれた領域に相当するニードルリフト量Ｒの範囲（すなわち、第１範囲）では、ノズル４１およびニードル４４がラバルノズルとして動作する。そして、矩形２２０で囲まれた領域に相当するニードルリフト量Ｒの範囲（すなわち、第２範囲）では、ノズル４１およびニードル４４がプラグノズルとして動作する。
【０１１６】
例えば、上記制御装置は、冷房運転モードにおいて、冷房定格運転を実現する場合がある。その場合、制御装置は、冷媒流量を多くして冷房能力を最大化するため、図１２に示すように、ニードルリフト量Ｒが矩形２２０内の値Ｃ１となるよう、エジェクタ４０を制御する。この場合、ノズル４１およびニードル４４は、図１１に示すような状態となり、プラグノズルとして動作する。
【０１１７】
また例えば、冷房運転モードにおいて、冷房中間運転を実現する場合がある。その場合、制御装置は、上述の冷房定格運転よりも冷媒流量を（例えば半分まで）少なくして冷房能力を低減するため、図１２に示すように、ニードルリフト量Ｒが矩形２１０内の値Ｃ２となるよう、エジェクタ４０を制御する。この場合、ノズル４１およびニードル４４は、図１０に示すような状態となり、ラバルノズルとして動作する。
【０１１８】
また例えば、上記制御装置は、暖房運転モードにおいて、暖房定格運転を実現する場合がある。その場合、制御装置は、冷媒流量を多くして暖房能力を最大化するため、図１２に示すように、ニードルリフト量Ｒが矩形２１０内の値Ｈ１となるよう、エジェクタ４０を制御する。この場合、ノズル４１およびニードル４４は、図１０に示すような状態となり、ラバルノズルとして動作する。
【０１１９】
また例えば、暖房運転モードにおいて、冷房中間運転を実現する場合がある。その場合、制御装置は、上述の暖房定格運転よりも冷媒流量を（例えば半分まで）少なくして暖房能力を低減するため、図１２に示すように、ニードルリフト量Ｒが矩形２１０内の値Ｈ２となるよう、エジェクタ４０を制御する。この場合、ノズル４１およびニードル４４は、図１０に示すような状態となり、ラバルノズルとして動作する。
【０１２０】
以上のような構成および作動を実現するエジェクタ４０の効果について、以下説明する。従来のエジェクタにおいては、ノズルの内壁面は、喉部よりも先端側において、先細らずにストレートの円筒形状になっていた。これに対し、本実施形態のノズル４１の内壁面は、喉部４１ｘから出口４１ｚまで、連続的かつ滑らかに、先細っている。
【０１２１】
エジェクタ４０の動作条件が決まると、冷媒の特性からノズル４１内の流路断面積の最小値と出口流路断面積がわかる。本実施形態のように、エジェクタ４０が空調装置の構成要素である場合、冷房や暖房といった運転モードの違いや、能力の大小に応じた冷媒流量の大小によって動作条件が大きく異なる。そして、複数の動作条件において前述の最適な形状を維持することは困難である。
【０１２２】
例えば、図１３に、本実施形態とは異なり、喉部よりも先端側がストレートの円筒形状になっているエジェクタを空調装置に用いた場合における、エジェクタの運転条件の例を示す。この例では、ニードルリフト量にかかわらず、チョーク点は常に喉部である。
【０１２３】
図１３のグラフは、縦軸が喉部流路断面積であり、横軸がニードルリフト量である。また、実線２５０、２６０、２７０、２８０は、ストレート部の長さがそれぞれ０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍとなっているノズルが用いられた場合の、喉部流路断面積とニードルリフト量との関係を示す。ストレート部の長さとは、喉部からニードルまでの軸線ＣＬに沿った長さである。ストレート部の長さが０．５ｍｍより短いノズルは、加工することが非常に困難である。したがって、ストレート部の長さが０．５ｍｍのノズルは、加工限界にあるノズルである。
【０１２４】
図中の黒丸２５１、２５２、２５３、２５４は、それぞれ、上述の暖房中間運転、暖房定格運転、冷房中間運転、冷房定格運転を実現するニードルリフト量における最適な出口流路断面積を示している。図１３に示されるように、冷房と暖房によって、または、空調能力（すなわち、定格か中間か）によって、最適な喉部流路断面積と出口流路断面積が大きく異なる。
【０１２５】
でエジェクタは動作条件に応じて最適な喉部流路断面積と出口流路断面積で運転されなければ効率が低下する。例えば出口流路断面積が最適値よりも大きい場合には狙いのノズル出口圧力よりも低下してしまう過膨張と呼ばれる状態になり、ノズル出口近傍で衝撃波が発生しエネルギー損失となる。出口流路断面積が小さい場合は狙いの出口圧力よりも高い不足膨張状態となり、その後の区間が自由膨張となる。自由膨張の場合は膨張波によって疑似的な壁ができるためラバルノズルに近い状態の運転にはなる。したがって、最適なラバルノズルよりも効率が劣ってしまうももの、過膨張よりは性能低下が小さい。従来のノズルでは、ノズルの流路断面積が喉部から出口へ至るまでに広がるもしくは略一定となるため、前述した過膨張を抑制することが何も考慮されていない。
【０１２６】
上述の暖房中間運転、暖房定格運転、冷房中間運転、冷房定格運転のいずれにおいても過膨張を抑制しようとしても、上述の加工限界により、黒丸２５３に該当する冷房中間運転が過膨張になってしまう。すなわち、実線２５０に示すノズルでは、暖房中間において最適な出口流路断面積となり、暖房定格運転、冷房定格運転において不足膨張となるが、冷房中間運転が過膨張になってしまう。
【０１２７】
また、従来のエジェクタでは、ニードルリフト量が大きい場合にノズルの出口流路断面積が大きくなり過膨張となる場合がある。その対策として、出口流路断面積を小さくするために、喉部から出口までの距離を短くする方法がある。しかし、喉部から出口までの距離を短くすると、ノズル効率が悪くなる。ノズル効率を増加させるためには一般的に喉部から出口にかけて流路断面積を緩やかに拡大させることが望ましいからである。これに対し、本実施形態では、喉部から出口までの距離を短くすることなく、過膨張を抑制することができる。
【０１２８】
本実施形態では、ニードルリフト量の小さい低流量域では、高効率が求められるので、ラバルノズルとしてノズル４１が作動する。一方、ニードルリフト量の大きい高流量域では、同じノズル４１がプラグノズルとして動作する。このように、チョーク点が変化することで、最適な運転領域の幅を広げることが可能となった。なお、最適なラバルノズル形状の方がプラグノズル形状よりも効率が良いため、すべての領域をプラグノズルとするよりも本実施形態は優れている。
【０１２９】
また、本実施形態では、閉弁状態において、ニードル４４とノズル４１の内壁面とが接触する。そして、ニードル４４の第１テーパ部４４１のうち、閉弁状態において当該内壁面と接触する部分および当該部分よりも先端側にある部分の第１テーパ角θＥ１は、ノズル４１の内壁面の出口４１ｚにおける第２テーパ角θＺ２よりも大きい。また、  閉弁状態において、ニードル４４とノズル４１の内壁面とが接触し、かつ、ニードル４４と出口４１ｚとの間に空隙が存在する。このようになっていることで、ラバルノズルとしての動作とプラグノズルとしての動作を確実に切り替えることができる。
【０１３０】
（第５実施形態）
次に第５実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対し、ニードル４４の形状が変更されている。その他は、第４実施形態と同様である。
【０１３１】
本実施形態では、図１４に示す様に、第１テーパ部４４１の先端側の部分の形状のみが、第４実施形態と異なっている。本実施形態では、第１テーパ部４４１の根元側の部分は、第４実施形態と同様、エジェクタ４０の先端側に向かって、円錐状に一定のテーパ角で先細っている。しかし、第１テーパ部４４１の先端側の部分の表面は、第４実施形態とは異なり、先端が丸まって尖った部分がない滑らかな曲面となっている。このようになっていることで、ニードル４４の全長を抑えることができる。
【０１３２】
本実施形態においても、第１テーパ部４４１の根元側の部分のテーパ角は、ノズル４１の第２テーパ角θＺ２よりも大きい。また、第１テーパ部４４１の先端側の部分のどの位置のテーパ角も、ノズル４１の第２テーパ角θＺ２より大きい。
【０１３３】
本実施形態においても、図１２において矩形２１０で囲まれた領域に相当するニードルリフト量Ｒの第１範囲においては、喉部流路断面積が出口流路断面積よりも小さいので、ノズル４１およびニードル４４がラバルノズルとして動作する。そして、図１２において矩形２２０で囲まれた領域に相当するニードルリフト量Ｒの第２範囲においては、喉部流路断面積が出口流路断面積よりも大きいので、ノズル４１およびニードル４４がプラグノズルとして動作する。
【０１３４】
（第６実施形態）
次に第６実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対し、第１絞り面４１１、第２絞り面４１２の形状が変更されている。その他は、第４実施形態と同様である。本実施形態では、図１５に示すように、軸線ＣＬを含む平面で第１絞り面４１１を切断したときの断面は、滑らかな曲線となっている。また同様に、軸線ＣＬを含む平面で第２絞り面４１２を切断したときの断面も、滑らかな曲線となっている。
【０１３５】
したがって、第１テーパ角θＺ１および第２テーパ角θＺ２は、どちらも、一定ではない。具体的には、第１テーパ角θＺ１は、エジェクタ４０の先端に向かうにつれて減少している。また、第２テーパ角θＺ２は、エジェクタ４０の先端に向かうにつれて減少していく。ただし、第２テーパ角θＺ２は、出口４１ｚでも正の値となっている。つまり、第２絞り面４１２は、出口４１ｚにおいても先細りの勾配を有している。
【０１３６】
本実施形態では、喉部４１ｘにおいて第１テーパ角θＺ１と第２テーパ角θＺ２とが連続になっている。すなわち、喉部４１ｘにおける第１テーパ角θＺ１と第２テーパ角θＺ２とは同じである。第１絞り面４１１、第２絞り面４１２をこのような形状とすることで、ノズル４１の加工難度は上がるが、エネルギー回収効率は上昇する。
【０１３７】
本実施形態においても、図１２において矩形２１０で囲まれた領域に相当するニードルリフト量Ｒの第１範囲においては、喉部流路断面積が出口流路断面積よりも小さいので、ノズル４１およびニードル４４がラバルノズルとして動作する。そして、図１２において矩形２２０で囲まれた領域に相当するニードルリフト量Ｒの第２範囲においては、喉部流路断面積が出口流路断面積よりも大きいので、ノズル４１およびニードル４４がプラグノズルとして動作する。
【０１３８】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、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。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、上記実施形態において、センサから車両の外部環境情報（例えば車外の湿度）を取得することが記載されている場合、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報を受信することも可能である。あるいは、そのセンサを廃し、車両の外部のサーバまたはクラウドからその外部環境情報に関連する関連情報を取得し、取得した関連情報からその外部環境情報を推定することも可能である。特に、ある量について複数個の値が例示されている場合、特に別記した場合および原理的に明らかに不可能な場合を除き、それら複数個の値の間の値を採用することも可能である。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。また、本発明は、上記各実施形態に対する以下のような変形例および均等範囲の変形例も許容される。なお、以下の変形例は、それぞれ独立に、上記実施形態に適用および不適用を選択できる。すなわち、以下の変形例のうち任意の組み合わせを、上記実施形態に適用することができる。
【０１３９】
（変形例１）
上記実施形態では、エジェクタ４０は車両空調装置用のエジェクタサイクルに用いられる。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよい。例えば、給湯器に用いられてもよい。
【０１４０】
（変形例２）
上記実施形態では、ノズル４１の第１テーパ角θＺ１は第２テーパ角θＺ２よりも大きくなっている。しかし、必ずしもこのようになっておらずともよい。エジェクタ４０において巻き込み作用が発揮されるときに、喉部４１ｘよりも境界部４４ｘの方が先端側にあれば、第１テーパ角θＺ１と第２テーパ角θＺ２の関係はどのようになっていてもよい。
【０１４１】
（変形例３）
上記第１、第２、第３実施形態のエジェクタ４０は、第４実施形態のエジェクタサイクルに用いられてもよい。その場合、このエジェクタ４０のニードルリフト量は可変となっている。そして、ニードルリフト量が第１範囲にある場合、上述の冷房中間運転、暖房定格運転、暖房中間運転が実現する。この第１範囲では、ノズル４１とニードル４４の間の流路断面積は、喉部４１ｘの位置において最小かつ極小となり、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも小さい。また、ニードルリフト量が第１範囲よりも大きい第２範囲にある場合、冷房定格運転が実現する。この第２範囲では、ノズル４１とニードル４４の間の流路断面積は、喉部４１ｘの位置において最小となり、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも大きい。また、設計値Ｙよりもニードルリフト量が大きい場合に、ニードル４４の第１テーパ部４４１の先端が出口４１ｚよりも先端側にある。したがって、第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１４２】
（変形例４）
上記第４実施形態以降のエジェクタ４０は、図８に示すようなエジェクタサイクル以外のサイクルにおいて用いられてもよい。例えば、冷房と暖房のうち冷房のみが可能でニードルリフト量が調整されることで冷房能力が調整されるエジェクタサイクルに用いられてもよい。あるいは、冷房と暖房のうち暖房のみが可能でニードルリフト量が調整されることで冷房能力が調整されるエジェクタサイクルに用いられてもよい。
【０１４３】
（変形例５）
上記実施形態では、設計値Ｙよりもニードルリフト量Ｒが大きい場合に、ニードル４４の第１テーパ部４４１の先端が出口４１ｚよりも先端側にある。しかし、必ずしもこのようになっていなくてもよい。つまり、設計値Ｙよりもニードルリフト量Ｒが大きい場合に、ニードル４４の第１テーパ部４４１の先端が出口４１ｚよりも根元側にあってもよい。
【０１４４】
（まとめ）
上記各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、エジェクタにおいて、ニードルリフト量が第１範囲にある場合、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも小さく、かつ、流体流路内において軸線方向に直交するすべての断面におけるノズルとニードルとの間の空隙の面積のうち、喉部流路断面積が最小であり、ニードルリフト量が第１範囲よりも大きい第２範囲にある場合、喉部流路断面積は出口流路断面積よりも大きく、かつ、流体流路内において軸線方向に直交するすべての断面におけるノズルとニードルとの間の空隙の面積のうち、出口流路断面積が最小である。
【０１４５】
また、第２の観点によれば、壁面は、出口において、先端側に向かって先細っている。このようになっているので、ニードルの先端が出口よりも先端側にある場合、ニードルリフト量を調整して出口における流路断面積の調整を行うことで、エジェクタの能力を容易に行うことができる。
【０１４６】
また、第３の観点によれば、閉弁状態において、ニードルの前記壁面とノズルとが接触し、ニードルのうち、閉弁状態においてノズルの壁面と接触する部分および部分よりも先端側にある部分のテーパ角は、ノズルの壁面の出口におけるテーパ角よりも大きい。このようになっていることで、ラバルノズルとしての動作とプラグノズルとしての動作を確実に切り替えることができる。
【０１４７】
また、第４の観点によれば、第２範囲において、ニードルの一部が出口よりも先端側にある。このようになっていることで、エジェクタの能力調整が容易にできる。すなわち、エジェクタがラバルノズルとして作動する場合も、プラグノズルとして作動する場合も、ニードルリフト量を調整することでエジェクタの能力を調整することができる。
【０１４８】
また、第５の観点によれば、ニードルは、先端側に向かって先細る第１テーパ部と、第１テーパ部の先端側の端に接続すると共に更に先端側に向かって先細る第２テーパ部と、を備え、第１テーパ部と第２テーパ部との境界部における第１テーパ部のテーパ角である第１テーパ角よりも、境界部における第２テーパ部のテーパ角である第２テーパ角の方が大きくなっており、喉部では、ノズルとニードルとの間の空隙の流路断面積が極小になり、巻き込み作用が発揮されるとき、喉部よりも先端側に境界部があり、巻き込み作用が発揮されるとき、壁面のうち喉部よりも先端側の部分は、壁面によって囲まれる領域を先端側に向かって狭める形状を有する。
【０１４９】
このように、巻き込み作用が発揮されるとき、ノズルの境界部よりも先端側で、ノズル
の壁面によって囲まれる流路を先端側に向かって狭めることで、境界部における沸騰を抑
制することができる。その結果、意図した部分以外で作動流体が沸騰して沸騰遅れが発生
してしまうことに起因して発生するエネルギー回収効率の低下を抑制することができる。
【０１５０】
また、第６の観点によれば、喉部よりも先端側において壁面が先端側に向かって先細るテーパ角は、第１テーパ角よりも小さい。このようになっていることで、喉部から先端側にかけて、ノズルとニードルの間の流路断面積が広がっていく形状が実現する。
【０１５１】
また、第７の観点によれば、エジェクタにおいて、巻き込み作用が発揮されるとき、ノズルのニードル側の壁面のうち喉部よりも先端側の部分は、当該壁面によって囲まれる領域を先端側に向かって狭める形状を有する。
【符号の説明】
【０１５２】
４０            エジェクタ
４１            ノズル
４４            ニードル
４４１          第１テーパ部
４４２          第２テーパ部
４１ｘ          喉部
４１ｚ          出口
４４ｘ          境界部
【図１】
2019167947.tif 000003
【図２】
2019167947.tif 000004
【図３】
2019167947.tif 000005
【図４】
2019167947.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019167947.tif 000008
【図７】
2019167947.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019167947.tif 000011
【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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【図１５】
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