(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、
前記ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、
前記ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、
前記通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
前記ノズル（２１、３２）の内周面と前記通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、
前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
前記通路形成部材（２３、３５）には、前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（２３ｂ、３５ａ）が形成されており、
前記溝部（２３ｂ、３５ａ）は、前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）へ流入した液相冷媒が沸騰を開始する位置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】
前記駆動手段（２３ａ、３７）が前記通路形成部材（２３、３５）を変位させることによって、前記ノズル（２１、３２）の軸方向に垂直な方向から見たときに、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ方向の直後に前記溝部（２３ｂ、３５ａ）を配置可能に構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】
蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、
前記ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、
前記ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、
前記通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
前記ノズル（２１、３２）の内周面と前記通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、
前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
前記通路形成部材（２３、３５）には、前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（２３ｂ、３５ａ）が形成されており、
前記駆動手段（２３ａ、３７）が前記通路形成部材（２３、３５）を変位させることによって、前記ノズル（２１、３２）の軸方向に垂直な方向から見たときに、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ方向の直後に前記溝部（２３ｂ、３５ａ）を配置可能に構成されていることを特徴とするエジェクタ。
【請求項４】
前記駆動手段（２３ａ、３７）が、前記通路形成部材（２３、３５）を前記ノズル（２１、３２）に接触するように変位させた際に、前記ノズル（２１、３２）の内周面および前記通路形成部材（２３、３５）の外周面が面接触するように形成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】
前記ノズル（２１、３２）の軸線を含む断面において、前記ノズル（２１、３２）のうち前記末広部（２０ｄ、２５ｄ）を形成する部位は冷媒流れ下流側に向かって広がり度合が変化しており、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）を形成する喉部（２１ｂ、３２ａ）の直後の部位の広がり度合が最も大きくなっ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６】
蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、
前記ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、
前記ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、
前記通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
前記ノズル（２１、３２）の内周面と前記通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、
前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
前記通路形成部材（２３、３５）には、前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（２３ｂ、３５ａ）が形成されており、
前記駆動手段（２３ａ、３７）が、前記通路形成部材（２３、３５）を前記ノズル（２１、３２）に接触するように変位させた際に、前記ノズル（２１、３２）の内周面および前記通路形成部材（２３、３５）の外周面が面接触するように形成されていることを特徴とするエジェクタ。
【請求項７】
蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、
前記ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、
前記ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、
前記通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
前記ノズル（２１、３２）の内周面と前記通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、
前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
前記通路形成部材（２３、３５）には、前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（２３ｂ、３５ａ）が形成されており、
前記ノズル（２１、３２）の軸線を含む断面において、前記ノズル（２１、３２）のうち前記末広部（２０ｄ、２５ｄ）を形成する部位は冷媒流れ下流側に向かって広がり度合が変化しており、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）を形成する喉部（２１ｂ、３２ａ）の直後の部位の広がり度合が最も大きくなっていることを特徴とするエジェクタ。
【請求項８】
前記溝部（２３ｂ、３５ａ）は、前記ノズル（２１、３２）の軸周りの全周に亘って形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【請求項９】
蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、
前記ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、
前記ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、
前記通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
前記ノズル（２１、３２）の内周面と前記通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、
前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）は、前記ノズル（２１、３２）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、
前記ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
前記ノズル（２１、３２）の軸線を含む断面において、前記ノズル（２１、３２）のうち前記末広部（２０ｄ、２５ｄ）を形成する部位は、冷媒流れ下流側に向かって広がり度合が変化しており、
前記末広部（２０ｄ、２５ｄ）を形成する部位のうち、前記最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）を形成する喉部（２１ｂ、３２ｂ）の直後の部位の前記広がり度合が最も大きくなっていることによって、前記喉部（２１ｂ、３２ｂ）の直後の部位の冷媒に気泡を生じさせることを特徴とするエジェクタ。
【請求項１０】
さらに、前記ノズル（２１、３２）へ流入する冷媒を前記ノズル（２１、３２）の中心軸周りに旋回させる旋回流発生手段（２０ｅ、２１ｄ、３０ａ）を備えることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１つに記載のエジェクタ。
【請求項１１】
請求項１ないし４、６のいずれか１つに記載のエジェクタの製造方法であって、
前記通路形成部材（２３）を前記ノズル（２１）に押しつけることによって、前記溝部（２３ｂ）を形成する溝部形成工程を有することを特徴とするエジェクタの製造方法。
【請求項１２】
前記通路形成部材（２３）は、樹脂で形成されており、
前記溝部形成工程では、加熱された前記通路形成部材（２３）を前記ノズル（２１）に押しつけることを特徴とする請求項１１に記載のエジェクタの製造方法。
【請求項１３】
請求項１０に記載のエジェクタ（２０、２５）と、
冷媒を圧縮する圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒を過冷却液相冷媒となるまで冷却する放熱器（１２）とを、備え、
前記旋回流発生手段（２０ｅ…３０ａ）には、前記過冷却液相冷媒が流入することを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、このエジェクタの製造方法、並びに、エジェクタを備えるエジェクタ式冷凍サイクルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１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冷媒を吸引し、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、および冷媒減圧手段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であるエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。
【０００３】
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隙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、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混合冷媒を昇圧させるディフューザ通路として利用している。
【０００４】
さらに、特許文献１のエジェクタのボデーには、ノズル通路へ流入させる冷媒に旋回流れを生じさせる旋回流発生手段としての旋回空間が形成されている。そして、旋回空間にて、過冷却液相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て、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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１７７８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１のエジェクタでは、旋回空間および旋回空間へ冷媒を流入させる冷媒流入通路が一定の形状に形成されている。このため、適用されたエジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動によってサイクルを循環する循環冷媒流量が変化すると、旋回空間へ流入する冷媒の流量が変化して、旋回空間内で旋回する冷媒の旋回流速も変化してしまう。
【０００８】
従って、エジェクタ式冷凍サイクルに負荷変動が生じると、特許文献１のエジェクタの旋回空間では、エネルギ変換効率を向上させるために適切な二相分離状態となった冷媒を、ノズル通路へ流入させることができなくなってしまうおそれがある。
【０００９】
このことをより詳細に説明すると、例えば、循環冷媒流量が多くなる高負荷運転時に、ノズル通路へ流入する冷媒が適切な二相分離状態となるように旋回空間の寸法諸元を設定すると、循環冷媒流量が少なくなる低負荷運転時に、旋回流速が低下して、冷媒を減圧沸騰させることができなくなってしまう。
【００１０】
逆に、低負荷運転時に、ノズル通路へ流入する冷媒が適切な二相分離状態となるように旋回空間の寸法諸元を設定すると、高負荷運転時に、旋回流速が不必要に速くなり、減圧沸騰による気相冷媒も不必要に増加してしまう。その結果、二相分離状態の冷媒がノズル通路を流通する際の圧力損失が増加してしまう。
【００１１】
従って、冷凍サイクル装置に負荷変動が生じると、適切な二相分離状態となった冷媒をノズル通路へ流入させることができず、エジェクタに高いエネルギ変換効率を発揮させることができなくなってしまう。
【００１２】
本発明は、上記点に鑑み、適用された冷凍サイクル装置の負荷変動によらず高いエネルギ変換効率を発揮可能なエジェクタを提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、適用された冷凍サイクル装置の負荷変動によらず高いエネルギ変換効率を発揮可能なエジェクタの製造方法を提供することを別の目的とする。
【００１４】
また、本発明は、サイクルの負荷変動によらず高いエネルギ変換効率を発揮可能なエジェクタを備えるエジェクタ式冷凍サイクルを提供することを、さらに別の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために案出されたもので、以下の請求項に記載の発明では、冷凍サイクル装置に適用されるエジェクタにおいて、冷凍サイクル装置の負荷変動によらず、ノズル通路を流通する冷媒の沸騰を促進するための新規な技術手段を開示している。
【００１６】
すなわち、請求項１に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および噴射冷媒と冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
ノズル（２１、３２）の内周面と通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
通路形成部材（２３、３５）には、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（２３ｂ、３５ａ）が形成されており、
溝部（２３ｂ、３５ａ）は、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）へ流入した液相冷媒が沸騰を開始する位置に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、溝部（２３ｂ、３５ａ）が形成されているので、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）の通路断面積を急拡大させることができる。そして、溝部（２３ｂ、３５ａ）を、冷媒流れに剥離渦を生じさせるエッジとして機能させることができる。従って、溝部（２３ｂ、３５ａ）の内部で冷媒を減圧沸騰させて、気泡（キャビティ）を生じさせることができる。
【００１８】
そして、このキャビティを、沸騰核としてノズル通路（２０ａ、２５ａ）を流通する冷媒に供給することで、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）における冷媒の沸騰を促進し、末広部（２０ｄ、２５ｄ）にて冷媒の流速を効果的に増速させることができる。その結果、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）におけるエネルギ変換効率が低下しやすい運転条件時であっても、エジェクタに高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。
【００１９】
すなわち、本請求項に記載の発明によれば、適用された冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）の負荷変動によらず、高いエネルギ変換効率を発揮可能なエジェクタを提供することができる。
【００２０】
また、溝部（２３ｂ、３５ａ）は、ノズル（２１、３２）の軸周りの全周に亘って形成されていてもよい。これによれば、断面円環状に形成されるノズル通路（２０ａ、２５ａ）の周方向に均等に沸騰核を供給することができる。その結果、一部の冷媒の沸騰が促進されることによって、通路形成部材（２３、３５）が傾いてしまうことを抑制することができる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および噴射冷媒と冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
ノズル（２１、３２）の内周面と通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
通路形成部材（２３、３５）には、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（２３ｂ、３５ａ）が形成されており、
駆動手段（２３ａ、３７）が通路形成部材（２３、３５）を変位させることによって、ノズル（２１、３２）の軸方向に垂直な方向から見たときに、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ方向の直後に溝部（２３ｂ、３５ａ）を配置可能に構成されていることを特徴とする。
【００２２】
これにより、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）を通過する際に増速した冷媒が流通する冷媒通路の通路断面積を、溝部（２３ｂ、３５ａ）によって急拡大させることができる。従って、溝部（２３ｂ、３５ａ）の内部でより一層効果的にキャビティを生じさせることができる。
また、請求項６に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および噴射冷媒と冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
ノズル（２１、３２）の内周面と通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
通路形成部材（２３、３５）には、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（２３ｂ、３５ａ）が形成されており、
駆動手段（２３ａ、３７）が、通路形成部材（２３、３５）をノズル（２１、３２）に接触するように変位させた際に、ノズル（２１、３２）の内周面および通路形成部材（２３、３５）の外周面が面接触するように形成されていることを特徴とする。
これによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
また、請求項７に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および噴射冷媒と冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
ノズル（２１、３２）の内周面と通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
通路形成部材（２３、３５）には、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（２３ｂ、３５ａ）が形成されており、
ノズル（２１、３２）の軸線を含む断面において、ノズル（２１、３２）のうち末広部（２０ｄ、２５ｄ）を形成する部位は冷媒流れ下流側に向かって広がり度合が変化しており、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）を形成する喉部（２１ｂ、３２ａ）の直後の部位の広がり度合が最も大きくなっていることを特徴とする。
これによれば、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
また、上記の特徴のエジェクタの製造方法であって、通路形成部材（２３、３５）をノズル（２１、３２）に押しつけることによって、溝部（２３ｂ、３５ａ）を形成する溝部形成工程を有していてもよい。これによれば、適用された冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）の負荷変動によらず、高いエネルギ変換効率を発揮可能なエジェクタ（２０、２５）の製造方法を提供することができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明では、蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）に適用されるエジェクタであって、
冷媒を噴射するノズル（２１、３２）と、ノズル（２１、３２）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）、および噴射冷媒と冷媒吸引口（２２ａ、３１ｂ）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部（２０ｇ）を有するボデー（２２、３０）と、ノズル（２１、３２）内に形成された冷媒通路内に配置された通路形成部材（２３、３５）と、通路形成部材（２３、３５）を変位させる駆動手段（２３ａ、３７）と、を備え、
ノズル（２１、３２）の内周面と通路形成部材（２３、３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路（２０ａ、２５ａ）であり、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）は、ノズル（２１、３２）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、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２０ｃ、２５ｃ）、および最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２０ｄ、２５ｄ）が形成されており、
ノズル（２１、３２）の軸線を含む断面において、ノズル（２１、３２）のうち末広部（２０ｄ、２５ｄ）を形成する部位は、冷媒流れ下流側に向かって広がり度合が変化しており、
末広部（２０ｄ、２５ｄ）を形成する部位のうち、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）を形成する喉部（２１ｂ、３２ｂ）の直後の部位の広がり度合が最も大きくなっていることによって、喉部（２１ｂ、３２ｂ）の直後の部位の冷媒に気泡を生じさせることを特徴とする。
【００２５】
これによれば、ノズル（２１、３２）のうち、末広部（２０ｄ、２５ｄ）を形成する部位では、喉部（２１ｂ、３２ａ）の直後の部位の広がり度合が最も大きくなっている。従って、最小通路断面積部（２０ｂ、２５ｂ）を通過する際に増速した冷媒の流通する冷媒通路の通路断面積を、喉部（２１ｂ、３２ａ）の直後で急拡大させることができる。これにより、喉部（２１ｂ、３２ａ）の直後の部位にて冷媒を減圧沸騰させてキャビティを生じさせることができる。
【００２６】
そして、このキャビティを、沸騰核としてノズル通路（２０ａ、２５ａ）を流通する冷媒に供給することで、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）における冷媒の沸騰を促進し、末広部（２０ｄ、２５ｄ）にて冷媒の流速を効果的に増速させることができる。
【００２７】
すなわち、本請求項に記載の発明によれば、適用された冷凍サイクル装置（１０、１０ａ）の負荷変動によらず、高いエネルギ変換効率を発揮可能なエジェクタを提供することができる。
【００２８】
また、上記の特徴のエジェクタにおいて、ノズル（２１、３２）へ流入する冷媒をノズル（２１、３２）の中心軸周りに旋回させる旋回流発生手段（２０ｅ、２１ｄ、３０ａ）を備えていてもよい。
【００２９】
これによれば、循環冷媒流量が多くなる高負荷運転時等に、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ることができる。従って、ノズル通路（２０ａ、２５ａ）におけるエネルギ変換効率を向上させることができる。
【００３０】
また、上述した旋回流発生手段（２０ｅ…３０ａ）を有するエジェクタ（２０、２５）を備えるエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、冷媒を圧縮する圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒を過冷却液相冷媒となるまで冷却する放熱器（１２）を備え、旋回流発生手段（２０ｅ…３０ａ）には、過冷却液相冷媒が流入するようになっていてもよい。
【００３１】
これによれば、サイクルの負荷変動によらず高いエネルギ変換効率を発揮可能なエジェクタを備えるエジェクタ式冷凍サイクルを提供することができる。
【００３２】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に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】
【００３３】
【図１】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。
【図２】第１実施形態のエジェクタの軸方向断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ部を模式的に拡大した一部拡大断面図である。
【図４】第１実施形態の溝部形成工程における図３に対応する一部拡大断面図である。
【図５】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。
【図６】第１実施形態のエジェクタの中負荷運転時から高負荷運転時における冷媒の沸騰の様子を説明するための説明図である。
【図７】第１実施形態のエジェクタの低負荷運転時における冷媒の沸騰の様子を説明するための説明図である。
【図８】第２実施形態のエジェクタの一部を模式的に拡大した一部拡大断面図である。
【図９】第２実施形態のエジェクタの低負荷運転時における冷媒の沸騰の様子を説明するための説明図である。
【図１０】第３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。
【図１１】第３実施形態のエジェクタの軸方向断面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ部を模式的に拡大した一部拡大断面図である。
【図１３】第４実施形態のエジェクタの低負荷運転時における冷媒の沸騰の様子を説明するための説明図である。
【図１４】第５実施形態のエジェクタの低負荷運転時における冷媒の沸騰の様子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】
【００３４】
（第１実施形態）
図１〜図７を用いて、本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態のエジェクタ２０は、図１の全体構成図に示すように、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おり、空調対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。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、送風空気である。
【００３５】
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。
【００３６】
エジェクタ式冷凍サイクル１０において、圧縮機１１は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。具体的には、本実施形態の圧縮機１１は、１つのハウジング内に固定容量型の圧縮機構、および圧縮機構を駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機である。
【００３７】
この圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。また、電動モータは、後述する空調制御装置５０から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。
【００３８】
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。
【００３９】
より具体的には、放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン１２ｄから送風された外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮部１２ａ、凝縮部１２ａから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄えるレシーバ部１２ｂ、およびレシーバ部１２ｂから流出した液相冷媒と冷却ファン１２ｄから送風される外気とを熱交換させ、液相冷媒を過冷却する過冷却部１２ｃを有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器である。
【００４０】
冷却ファン１２ｄは、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。
【００４１】
放熱器１２の過冷却部１２ｃの冷媒出口には、エジェクタ２０の冷媒流入口２１ａ側が接続されている。エジェクタ２０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手段としての機能を果たすとともに、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手段（冷媒輸送手段）としての機能を果たす。
【００４２】
エジェクタ２０の具体的構成については、図２〜図４を用いて説明する。エジェクタ２０は、ノズル２１、ボデー２２、ニードル弁２３等を有して構成されている。まず、ノズル２１は、冷媒の流れ方向に向かって徐々に先細る略円筒状の金属（例えば、ステンレス合金）で形成されており、その内部に形成されるノズル通路２０ａにて冷媒を等エントロピ的に減圧させて噴射するものである。
【００４３】
ノズル２１の内部には、通路形成部材としての針状のニードル弁２３が配置されている。ノズル２１の内周面とニードル弁２３の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒を減圧させるノズル通路２０ａの少なくとも一部を形成している。従って、ノズル２１の軸方向に垂直な方向から見たときにノズル２１とニードル弁２３が重合する範囲では、ノズル通路２０ａの軸方向垂直断面における断面形状が、円環状となる。
【００４４】
ノズル２１の内壁面には、冷媒通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部２０ｂを形成する喉部２１ｂが設けられている。このため、ノズル通路２０ａには、最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部２０ｂへ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部２０ｃ、および最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部２０ｄが形成されている。
【００４５】
従って、本実施形態のノズル通路２０ａでは、いわゆるラバールノズルと同様に冷媒通路断面積を変化させている。さらに、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１０の通常運転時に、冷媒噴射口２１ｃから噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるようにノズル通路２０ａの冷媒通路断面積を変化させている。
【００４６】
また、ノズル２１のノズル通路２０ａを形成する部位の冷媒流れ上流側には、ノズル２１の軸線方向と同軸上に延びる筒状部２１ｄが設けられている。この筒状部２１ｄの内部には、ノズル２１の内部へ流入した冷媒を旋回させる旋回空間２０ｅが形成されている。旋回空間２０ｅは、ノズル２１の軸線方向と同軸上に延びる略円柱状の空間である。
【００４７】
さらに、エジェクタ２０の外部から旋回空間２０ｅへ冷媒を流入させる冷媒流入通路は、旋回空間２０ｅの中心軸方向から見たときに旋回空間２０ｅの内壁面の接線方向に延びている。これにより、放熱器１２から流出して旋回空間２０ｅへ流入した過冷却液相冷媒は、旋回空間２０ｅの内壁面に沿って流れ、旋回空間２０ｅの中心軸周りに旋回する。
【００４８】
ここで、旋回空間２０ｅ内で旋回する冷媒には遠心力が作用するので、旋回空間２０ｅ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の熱負荷が、中間的な値となる中負荷運転時から比較的高くなる高負荷運転時に、旋回空間２０ｅ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）圧力となるまで低下させるように、旋回空間２０ｅ等の寸法諸元を設定している。
【００４９】
このような旋回空間２０ｅ内の中心軸側の冷媒圧力の調整は、旋回空間２０ｅ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、冷媒流入通路の通路断面積と旋回空間２０ｅの軸方向垂直断面積との面積比等の寸法諸元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２０ｅ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。
【００５０】
従って、本実施形態では、筒状部２１ｄおよび旋回空間２０ｅが、ノズル２１へ流入する過冷却液相冷媒をノズル２１の軸周りに旋回させる旋回流発生手段を構成している。つまり、本実施形態では、エジェクタ２０（具体的には、ノズル２１）と旋回流発生手段が一体的に構成されている。
【００５１】
ボデー２２は、略円筒状の金属（例えば、アルミニウム）あるいは樹脂で形成されており、内部にノズル２１を支持固定する固定部材として機能するとともに、エジェクタ２０の外殻を形成するものである。より具体的には、ノズル２１は、ボデー２２の長手方向一端側の内部に収容されるように圧入にて固定されている。従って、ノズル２１とボデー２２との固定部（圧入部）から冷媒が漏れることはない。
【００５２】
また、ボデー２２の外周面のうち、ノズル２１の外周側に対応する部位には、その内外を貫通してノズル２１の冷媒噴射口２１ｃと連通するように設けられた冷媒吸引口２２ａが形成されている。この冷媒吸引口２２ａは、ノズル２１から噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器１４から流出した冷媒をエジェクタ２０の外部から内部へ吸引する貫通穴である。
【００５３】
さらに、ボデー２２の内部には、冷媒吸引口２２ａから吸引された吸引冷媒をノズル２１の冷媒噴射口側へ導く吸引通路２０ｆ、および冷媒吸引口２２ａからエジェクタ２０の内部へ流入した吸引冷媒と噴射冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部としてのディフューザ部２０ｇが形成されている。
【００５４】
ディフューザ部２０ｇは、吸引通路２０ｆの出口に連続するように配置されて、冷媒通路面積を徐々に拡大させる空間によって形成されている。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させながら、その流速を減速させて噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力を上昇させる機能、すなわち、混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を果たす。
【００５５】
ニードル弁２３は、通路形成部材としての機能を果たすとともに、ノズル通路２０ａの通路断面積を変化させる機能を果たすものである。より具体的には、ニードル弁２３は、熱可塑性樹脂（例えば、ＰＰＳ：ポリフェニレンスルファイド）にて形成されており、ディフューザ部２０ｇ側から冷媒流れ上流側（ノズル通路２０ａ側）へ向かって先細る針状の形状に形成されている。
【００５６】
さらに、ニードル弁２３は、ノズル２１と同軸上に配置されている。また、ニードル弁２３のディフューザ部２０ｇ側の端部には、ニードル弁２３をノズル２１の軸方向へ変位させる駆動手段としてのステッピングモータ２３ａが連結されている。このステッピングモータ２３ａは、空調制御装置５０から出力される制御パルスによって、その作動が制御される。
【００５７】
一方、ニードル弁２３のノズル通路２０ａ側の端部には、図３の模式的な一部断面図に示すように、ノズル通路２０ａの通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部２３ｂが、ノズル２１の軸周りの全周に亘って形成されている。なお、図３、図４は、説明の明確化のためにノズル２１の中心軸に垂直な方向の寸法をノズル２１の中心軸方向の寸法よりも拡大して示した模式的な一部断面図である。
【００５８】
ここで、この溝部２３ｂの形成方法について説明する。溝部２３ｂは、エジェクタ２０を製造する過程で形成される。つまり、溝部２３ｂを形成する工程（溝部形成工程）は、本実施形態のエジェクタ２０の製造方法が有する一つの工程である。
【００５９】
より具体的には、溝部形成工程では、熱可塑性樹脂で形成されたニードル弁２３を加熱する。そして、加熱することによって軟化させたニードル弁２３を、ノズル２１の喉部２１ｂを閉塞するように、ノズル２１に押しつける。この際、ニードル弁２３の中心軸とノズル２１の中心軸と同軸上に配置した状態で、ニードル弁２３をノズル２１に押しつける（図４参照）。
【００６０】
その後、ニードル弁２３をノズル２１から離すと、ノズル２１の喉部２１ｂが雄型となって、この喉部２１ｂの形状がニードル弁２３のノズル通路２０ａ側の先端部に転写される（図３参照）。これにより、ニードル弁２３のノズル通路２０ａ側の先端部に溝部２３ｂが形成される。
【００６１】
このため、ステッピングモータ２３ａが、ニードル弁２３をノズル２１に接触するように変位させると、ノズル２１の内周面とニードル弁２３の外周面は面接触する。さらに、ステッピングモータ２３ａが、ニードル弁２３をノズル２１から離れる側へ変位させると、図３に示すように、ノズル２１の中心軸に垂直な方向から見たときに、最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ方向の直後に溝部２３ｂを変位させることができる。
【００６２】
また、図１に示すように、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｇの冷媒出口には、気液分離器１３の入口側が接続されている。気液分離器１３は、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｇから流出した冷媒の気液を分離する気液分離手段である。なお、本実施形態では、気液分離器１３として、分離された液相冷媒を殆ど蓄えることなく液相冷媒流出口から流出させる比較的内容積の小さいものを採用しているが、サイクル内の余剰液相冷媒を蓄える貯液手段としての機能を有するものを採用してもよい。
【００６３】
気液分離器１３の気相冷媒流出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。一方、気液分離器１３の液相冷媒流出口には、減圧手段としての固定絞り１３ａを介して、蒸発器１４の冷媒入口側が接続されている。この固定絞り１３ａとしては、オリフィス、キャピラリーチューブ等を採用することができる。
【００６４】
蒸発器１４は、内部へ流入した低圧冷媒と送風ファン１４ａから車室内へ向けて送風される送風空気とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。送風ファン１４ａは、空調制御装置５０から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。蒸発器１４の冷媒出口は、エジェクタ２０の冷媒吸引口２２ａ側に接続されている。
【００６５】
次に、本実施形態の電気制御部の概要について説明する。空調制御装置５０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。この空調制御装置５０は、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、上述の各種電気式のアクチュエータ１１、１２ｄ、１４ａ、２３ａ等の作動を制御する。
【００６６】
また、空調制御装置５０には、車室内温度（内気温）Ｔｒを検出する内気温センサ、外気温Ｔａｍを検出する外気温センサ、車室内の日射量Ａｓを検出する日射センサ、蒸発器１４出口側冷媒の温度（蒸発器出口側温度）Ｔｅを検出する蒸発器出口側温度センサ（蒸発器出口側温度検出手段）５１、蒸発器１４出口側冷媒の圧力（蒸発器出口側圧力）Ｐｅを検出する蒸発器出口側圧力センサ（蒸発器出口側圧力検出手段）５２、放熱器１２出口側冷媒の温度Ｔｄを検出する放熱器出口側温度センサ、および放熱器１２出口側冷媒の圧力Ｐｄを検出する出口側圧力センサ等の空調制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出値が入力される。
【００６７】
さらに、空調制御装置５０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ており、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空調制御装置５０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Ｔｓｅｔ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。
【００６８】
なお、本実施形態の空調制御装置５０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手段が一体的に構成されたものであるが、空調制御装置５０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手段を構成している。
【００６９】
例えば、本実施形態では、圧縮機１１の作動を制御する構成が吐出能力制御手段５０ａを構成しており、ステッピングモータ２３ａの作動を制御する構成が弁開度制御手段５０ｂを構成している。もちろん、吐出能力制御手段５０ａや弁開度制御手段５０ｂを空調制御装置５０に対して、別体の制御装置で構成してもよい。
【００７０】
次に、上記構成における本実施形態の作動について説明する。本実施形態の車両用空調装置では、操作パネルの空調作動スイッチが投入（ＯＮ）されると、空調制御装置５０が予め記憶している空調制御プログラムを実行する。
【００７１】
この空調制御プログラムでは、上述の空調制御用のセンサ群の検出信号および操作パネルの操作信号を読み込む。そして、読み込まれた検出信号および操作信号に基づいて、車室内へ吹き出す空気の目標温度である目標吹出温度ＴＡＯを算出する。
【００７２】
目標吹出温度ＴＡＯは、以下数式Ｆ１に基づいて算出される。
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ａｓ＋Ｃ…（Ｆ１）
なお、Ｔｓｅｔは温度設定スイッチによって設定された車室内温度、Ｔｒは内気温センサによって検出された内気温、Ｔａｍは外気温センサによって検出された外気温、Ａｓは日射センサによって検出された日射量である。また、Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓは制御ゲインであり、Ｃは補正用の定数である。
【００７３】
さらに、空調制御プログラムでは、算出された目標吹出温度ＴＡＯおよびセンサ群の検出信号に基づいて、空調制御装置５０の出力側に接続された各種制御対象機器の作動状態を決定する。
【００７４】
例えば、圧縮機１１の冷媒吐出能力、すなわち圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号については、以下のように決定される。まず、目標吹出温度ＴＡＯに基づいて、予め記憶回路に記憶されている制御マップを参照して、蒸発器１４から吹き出される送風空気の目標蒸発器吹出温度ＴＥＯを決定する。
【００７５】
そして、蒸発器出口側温度センサ５１によって検出された蒸発器出口側温度Ｔｅと目標蒸発器吹出温度ＴＥＯとの偏差（ＴＥＯ−Ｔｅ）に基づいて、フィードバック制御手法を用いて蒸発器出口側温度Ｔｅが目標蒸発器吹出温度ＴＥＯに近づくように、圧縮機１１の電動モータに出力される制御信号が決定される。
【００７６】
より具体的には、本実施形態の吐出能力制御手段５０ａは、偏差（ＴＥＯ−Ｔｅ）が拡大するに伴って、すなわち、エジェクタ式冷凍サイクル１０の熱負荷が高くなるに伴って、サイクルを循環する循環冷媒流量が増加するように、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する。
【００７７】
また、ニードル弁２３を変位させるステッピングモータ２３ａへ出力される制御パルスについては、蒸発器出口側温度Ｔｅ、および蒸発器出口側圧力センサ５２によって検出された蒸発器出口側圧力Ｐｅから算出される蒸発器１４出口側冷媒の過熱度ＳＨが、予め定めた基準過熱度ＫＳＨに近づくように決定される。
【００７８】
より具体的には、本実施形態の弁開度制御手段５０ｂは、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度ＳＨが高くなるに伴って、最小通路断面積部２０ｂの通路断面積を拡大させるように、ステッピングモータ２３ａの作動を制御する。
【００７９】
そして、空調制御装置５０は、決定された制御信号等を各種制御対象機器へ出力する。その後、車両用空調装置の作動停止が要求されるまで、所定の制御周期毎に、上述の検出信号および操作信号の読み込み→目標吹出温度ＴＡＯの算出→各種制御対象機器の作動状態決定→制御信号等の出力といった制御ルーチンが繰り返される。
【００８０】
これにより、エジェクタ式冷凍サイクル１０では、図１の太実線矢印に示すように冷媒が流れる。そして、図５のモリエル線図に示すように冷媒の状態が変化する。
【００８１】
より詳細には、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒（図５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５のａ点→ｂ点）。
【００８２】
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２０のノズル通路２０ａにて等エントロピ的に減圧されて噴射される（図５のｂ点→ｃ点）。この際、弁開度制御手段５０ｂは、蒸発器１４出口側冷媒（図５のｈ点）の過熱度ＳＨが予め定めた基準過熱度ＫＳＨに近づくように、ステッピングモータ２３ａの作動を制御する。
【００８３】
そして、ノズル通路２０ａ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５のｈ点）が、冷媒吸引口２２ａから吸引される。ノズル通路２０ａから噴射された噴射冷媒および冷媒吸引口２２ａから吸引された吸引冷媒は、ディフューザ部２０ｇへ流入して合流する（図５のｃ点→ｄ点、ｈ’点→ｄ点）。
【００８４】
ここで、本実施形態の吸引通路２０ｆ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、吸引通路２０ｆを通過する吸引冷媒は、その圧力を低下させながら（図５のｈ点→ｈ’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し、ディフューザ部２０ｇ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。
【００８５】
ディフューザ部２０ｇ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５のｄ点→ｅ点）。ディフューザ部２０ｇから流出した冷媒は気液分離器１３にて気液分離される（図５のｅ点→ｆ点、ｅ点→ｇ点）。
【００８６】
気液分離器１３にて分離された液相冷媒は、固定絞り１３ａにて減圧されて（図５のｇ点→ｇ’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送風空気から吸熱して蒸発する（図５のｇ’点→ｈ点）。これにより、送風空気が冷却される。一方、気液分離器１３にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１へ吸入され再び圧縮される（図５のｆ点→ａ点）。
【００８７】
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、以上の如く作動して、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。
【００８８】
この際、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、エジェクタ２０のディフューザ部２０ｇ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。
【００８９】
また、本実施形態のエジェクタ２０は、通路形成部材であるニードル弁２３、および駆動手段であるステッピングモータ２３ａを有しているので、エジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動に応じて、最小通路断面積部２０ｂの通路断面積を調整することができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動に応じて、エジェクタ２０を適切に作動させることができる。
【００９０】
また、本実施形態のエジェクタ２０によれば、エジェクタ式冷凍サイクル１０の中負荷運転時から高負荷運転時に、旋回空間２０ｅにて冷媒を旋回させることで、旋回空間２０ｅ内の旋回中心側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する（キャビテーションを生じる）圧力まで低下させることができる。
【００９１】
これにより、図６に示すように、旋回中心軸の内周側に柱状の気相冷媒（気柱）が存在するようにして、旋回空間２０ｅ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。なお、図６、図７は、図３と同等の断面をさらに拡大し、冷媒の沸騰の様子を模式的に表した説明図である。さらに、図６、図７では、説明の明確化のために、液相冷媒を網掛けハッチングで表している。
【００９２】
そして、旋回空間２０ｅ内で二相分離状態となった冷媒をノズル通路２０ａへ流入させることで、ノズル通路２０ａ内では、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。
【００９３】
これにより、ノズル通路２０ａの最小通路断面積部２０ｂ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、最小通路断面積部２０ｂ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２０ｄにて加速されて噴射される。
【００９４】
このように、サイクルの中負荷運転時から高負荷運転時には、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２０ａにおけるエネルギ変換効率を向上させることができる。
【００９５】
その一方で、サイクルの低負荷運転時には、循環冷媒流量が減少して、旋回空間２０ｅにおける冷媒の旋回流速が低下してしまうので、旋回空間２０ｅ内の旋回中心側の冷媒圧力を、冷媒が減圧沸騰する圧力まで低下させにくい。このため、低負荷運転時には、界面沸騰による冷媒の沸騰が促進されにくく、エジェクタ２０に高いエネルギ変換効率を発揮させることができなくなってしまうおそれがある。
【００９６】
これに対して、本実施形態では、ニードル弁２３に溝部２３ｂが形成されているので、ノズル通路２０ａの通路断面積を急拡大させることができる。そして、溝部２３ｂを、冷媒流れに剥離渦を生じさせるエッジとして機能させることができる。従って、図７に示すように、溝部２３ｂの内部で冷媒を減圧沸騰させて、気泡（キャビティ）を生じさせることができる。換言すると、溝部２３ｂは、ノズル通路２０ａへ流入した液相冷媒が沸騰を開始する位置に形成されている。
【００９７】
そして、このキャビティを、沸騰核としてノズル通路２０ａを流通する冷媒に供給することで、ノズル通路２０ａにおける冷媒の沸騰を促進し、末広部２０ｄにて冷媒の流速を効果的に増速させることができる。その結果、本実施形態のエジェクタ２０では、低負荷運転時のように、旋回空間２０ｅにて冷媒を減圧沸騰させにくい運転条件であっても、エジェクタ２０に高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。
【００９８】
すなわち、本実施形態のエジェクタ２０によれば、適用されたエジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動によらず、高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。
【００９９】
また、本実施形態のエジェクタ２０では、溝部２３ｂがノズル２１の軸周りの全周に亘って形成されているので、ノズル２１の軸周りの全周にキャビティを生じさせることができる。従って、環状に形成されたノズル通路２０ａを流通する冷媒に均等に沸騰核を供給することができる。その結果、一部の冷媒の沸騰が促進されることによって、ニードル弁２３が傾いてしまうことを抑制することができる。
【０１００】
また、本実施形態のエジェクタ２０では、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度ＳＨが基準過熱度ＫＳＨに近づくように、空調制御装置５０の弁開度制御手段５０ｂがステッピングモータ２３ａの作動を制御する。このため、循環冷媒流量が減少する低負荷運転時には、ニードル弁２３が、最小通路断面積部２０ｂの通路断面積を縮小させる側へ変位する。
【０１０１】
従って、低負荷運転時には、ノズル通路２０ａの最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ方向の直後に、ニードル弁２３の溝部２３ｂを変位させることができる。そして、最小通路断面積部２０ｂを通過する際に増速した冷媒が流通する冷媒通路の通路断面積を、溝部２３ｂによって急拡大させることができる。従って、溝部２３ｂの内部でより一層効果的にキャビティを生じさせることができる。
【０１０２】
さらに、キャビティは、溝部２３ｂの内部に生じるので、キャビティがノズル通路２０ａの実質的な通路断面積を狭めて、冷媒がノズル通路２０ａを流通する際の圧力損失を増加させてしまうこともない。
【０１０３】
これに加えて、中負荷運転時から高負荷運転時には、図６に示すように、溝部２３ｂに液相冷媒が流入しないので、溝部２３ｂの内部にキャビティが生じてしまうことがない。従って、中負荷運転時から高負荷運転時に、ノズル通路２０ａを流通する冷媒に沸騰核として供給される気泡が不必要に増加してしまうことがなく、冷媒がノズル通路２０ａを流通する際の圧力損失を増加させてしまうこともない。
【０１０４】
また、本実施形態のエジェクタ２０では、ステッピングモータ２３ａが、ニードル弁２３をノズル２１に接触させるように変位させた際に、ノズル２１の内周面とニードル弁２３の外周面が面接触する。従って、ニードル弁２３によってノズル通路２０ａを全閉させた際にシール性を向上させることができ、最小通路断面積部２０ｂの通路断面積を精度よく調整することができる。
【０１０５】
（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、図９に示すように、ニードル弁２３の溝部２３ｂを廃止し、ノズル２１の内壁面の形状を変化させた例を説明する。なお、図８、図９は、それぞれ第１実施形態で説明した図３、図７に対応する図面であって、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。
【０１０６】
より具体的には、図８に示すように、ノズル２１の軸線を含む断面において、ノズル通路２０ａの末広部２０ｄを形成する部位の広がり度合は、冷媒流れ下流側に向かって変化しており、喉部２１ｂの直後の部位の広がり度合が最も大きくなっている。
【０１０７】
なお、図８では、末広部２０ｄを形成する部位の広がり度合を、段階的（具体的には、２段階）に変化させた例を図示しているが、もちろん、ノズル２１の軸線を含む断面において、末広部２０ｄを形成する部位を曲線状に形成し、広がり度合を連続的に変化させてもよい。その他のエジェクタ２０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。
【０１０８】
従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、本実施形態のエジェクタ２０においても、中負荷運転時から高負荷運転時には、旋回空間２０ｅにて冷媒を旋回させることで、第１実施形態と同様に、高いエネルギ変化効率を発揮させることができる。
【０１０９】
さらに、本実施形態のエジェクタ２０によれば、ノズル２１のうち末広部２０ｄを形成する部位では、喉部２１ｂの直後の部位の広がり度合が最も大きくなっているので、最小通路断面積部２０ｂを通過する際に増速した冷媒が流通する冷媒通路の通路断面積を、喉部２１ｂの直後で急拡大させることができる。
【０１１０】
これにより、図９に示すように、ノズル通路２０ａ内の喉部２１ｂの直後の部位にて冷媒を減圧沸騰させてキャビティを生じさせることができる。従って、第１実施形態と同様に、低負荷運転時のように、旋回空間２０ｅにて冷媒を減圧沸騰させにくい運転条件であっても、エジェクタ２０に高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。
【０１１１】
すなわち、本実施形態のエジェクタ２０においても、エジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動によらず、高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。
【０１１２】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図１０の全体構成図に示すように、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａに、エジェクタ２５を採用した例を説明する。エジェクタ２５は、第１実施形態で説明したエジェクタ２０、気液分離器１３、固定絞り１３ａに対応する構成を一体化（モジュール化）させたものである。従って、エジェクタ２５は、「気液分離機能付きエジェクタ」「エジェクタモジュール」と表現することもできる。
【０１１３】
なお、図１０では、図示の明確化のため、蒸発器出口側温度センサ５１、蒸発器出口側圧力センサ５２等の空調制御用のセンサ群の図示を省略している。
【０１１４】
エジェクタ２５の具体的構成については、図１１、図１２を用いて説明する。なお、図１１における上下の矢印は、エジェクタ２５をエジェクタ式冷凍サイクル１０ａ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１２は、図１１のＸＩＩ部を模式的に拡大した一部断面図であって、第１実施形態の図３に対応する図面である。
【０１１５】
エジェクタ２５は、図１１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形成されたボデー３０を備えている。具体的には、ボデー３０は、角柱状あるいは円柱状の金属もしくは樹脂にて形成されてエジェクタ２５の外殻を形成するハウジングボデー３１を有している。さらに、ハウジングボデー３１の内部には、ノズル３２、ミドルボデー３３、ロワーボデー３４等が固定されている。
【０１１６】
ハウジングボデー３１には、放熱器１２から流出した冷媒を内部へ流入させる冷媒流入口３１ａ、蒸発器１４から流出した冷媒を吸引する冷媒吸引口３１ｂ、ボデー３０の内部に形成された気液分離空間３０ｆにて分離された液相冷媒を蒸発器１４の冷媒入口側へ流出させる液相冷媒流出口３１ｃ、および気液分離空間３０ｆにて分離された気相冷媒を圧縮機１１の吸入口側へ流出させる気相冷媒流出口３１ｄ等が形成されている。
【０１１７】
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手段としてのオリフィス３１ｉを配置している。なお、本実施形態の気液分離空間３０ｆは、第１実施形態で説明した気液分離器１３に対応する構成であり、本実施形態のオリフィス３１ｉは、第１実施形態で説明した固定絞り１３ａに対応する構成である。
【０１１８】
本実施形態のノズル３２は、冷媒流れ方向に先細る略円錐形状の金属製（例えば、ステンレス合金）の部材で形成されている。さらに、ノズル３２は、軸方向が鉛直方向（図１１の上下方向）となるように、ハウジングボデー３１の内部に圧入等の手段によって固定されている。ノズル３２の上方側とハウジングボデー３１との間には、冷媒流入口３１ａから流入した冷媒を旋回させる略円柱状の旋回空間３０ａが形成されている。
【０１１９】
冷媒流入口３１ａと旋回空間３０ａとを接続する冷媒流入通路３１ｅは、旋回空間３０ａの中心軸方向から見たときに旋回空間３０ａの内壁面の接線方向に延びている。これにより、冷媒流入通路３１ｅから旋回空間３０ａへ流入した冷媒は、旋回空間３０ａの内壁面に沿って流れ、旋回空間３０ａの中心軸周りに旋回する。従って、本実施形態では、ボデー３０のうち旋回空間３０ａを形成する部位、および旋回空間３０ａが、旋回流発生手段を構成している。
【０１２０】
さらに、本実施形態では、第１実施形態と同様に、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａの熱負荷が、中間的な値となる中負荷運転時から比較的高くなる高負荷運転時に、旋回空間３０ａ内の中心軸側の冷媒圧力を、飽和液相冷媒となる圧力、あるいは、冷媒が減圧沸騰する（キャビテーションを生じる）圧力となるまで低下させるように、旋回空間３０ａの寸法諸元を設定している。
【０１２１】
ノズル３２の内部には、旋回空間３０ａから流出した冷媒を減圧させて下流側へ流出させる減圧用空間３０ｂが形成されている。減圧用空間３０ｂは、円柱状空間とこの円柱状空間の下方側から連続して冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる円錐台形状空間とを結合させた回転体形状に形成されており、減圧用空間３０ｂの中心軸は旋回空間３０ａの中心軸と同軸上に配置されている。
【０１２２】
この減圧用空間３０ｂの内部には、通路形成部材３５が配置されている。通路形成部材３５は、第１実施形態で説明したニードル弁２３と同様の機能を果たすものである。より具体的には、通路形成部材３５は、ニードル弁２３と同様の樹脂にて形成されており、減圧用空間３０ｂ側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。また、通路形成部材３５の中心軸は、減圧用空間３０ｂの中心軸と同軸上に配置されている。
【０１２３】
これにより、ノズル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の外周面との間には、図１２に示すように、冷媒を減圧させるための断面円環状のノズル通路２５ａの少なくとも一部が形成される。
【０１２４】
また、ノズル３２の内壁面には、冷媒通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部２５ｂを形成する喉部３２ａが設けられている。このため、ノズル通路２５ａには、最小通路断面積部２５ｂの冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部２５ｂへ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部２５ｃ、および最小通路断面積部２５ｂの冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部２５ｄが形成されている。
【０１２５】
従って、本実施形態のノズル通路２５ａも、ラバールノズルと同様に冷媒通路断面積が変化する。さらに、本実施形態では、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａの通常運転時に、ノズル通路２５ａから噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるようにノズル通路２５ａの冷媒通路断面積を変化させている。
【０１２６】
また、本実施形態の通路形成部材３５の頂部側には、図１２に示すように、ノズル通路２５ａの通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部３５ａが、ノズル３２の軸周りの全周に亘って形成されている。さらに、この溝部３５ａは、通路形成部材３５を変位させることによって、最小通路断面積部２５ｂ冷媒流れ方向の直後に変位させることができる。
【０１２７】
さらに、本実施形態のノズル３２の内周面は、図１２に示すように、ノズル３２の軸線を含む断面において、ノズル通路２５ａの末広部２５ｄを形成する部位の広がり度合が、冷媒流れ下流側に向かって変化している。より具体的には、第２実施形態と同様に、喉部３２ａの直後の部位の広がり度合が最も大きくなっている。
【０１２８】
次に、図１１に示すミドルボデー３３は、その中心部に表裏（上下）を貫通する貫通穴が設けられた金属製の円板状部材である。さらに、ミドルボデー３３の貫通穴の外周側には、通路形成部材３５を変位させる駆動手段としての駆動機構３７が配置されている。ミドルボデー３３は、ハウジングボデー３１の内部であって、かつ、ノズル３２の下方側に圧入等の手段によって固定されている。
【０１２９】
ミドルボデー３３の上面とこれに対向するハウジングボデー３１の内壁面との間には、冷媒吸引口３１ｂから流入した冷媒を滞留させる流入空間３０ｃが形成されている。さらに、ミドルボデー３３の貫通穴の内周面とノズル３２の下方側の外周面との間には、流入空間３０ｃと減圧用空間３０ｂの冷媒流れ下流側とを連通させる吸引通路３０ｄが形成されている。
【０１３０】
また、ミドルボデー３３の貫通穴のうち、吸引通路３０ｄの冷媒流れ下流側には、冷媒流れ方向に向かって徐々に広がる略円錐台形状に形成された昇圧用空間３０ｅが形成されている。昇圧用空間３０ｅは、上述したノズル通路２５ａから噴射された噴射冷媒と吸引通路３０ｄから吸引された吸引冷媒とを混合させる空間である。昇圧用空間３０ｅの中心軸は旋回空間３０ａおよび減圧用空間３０ｂの中心軸と同軸上に配置されている。
【０１３１】
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、ミドルボデー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、噴射冷媒および吸引冷媒の混合冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換させることができる。
【０１３２】
従って、昇圧用空間３０ｅを形成するミドルボデー３３の内周面と通路形成部材３５の下方側の外周面との間に形成される冷媒通路は、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（昇圧部）として機能するディフューザ通路を構成している。
【０１３３】
次に、ミドルボデー３３の内部に配置された、駆動機構３７について説明する。駆動機構３７は、圧力応動部材である円形薄板状のダイヤフラム３７ａを有して構成されている。より具体的には、図１１に示すように、ダイヤフラム３７ａはミドルボデー３３の外周側に形成された円柱状の空間を上下の２つの空間に仕切るように、溶接等の手段によって固定されている。
【０１３４】
ダイヤフラム３７ａによって仕切られた２つの空間のうち上方側（流入空間３０ｃ側）の空間は、蒸発器１４出口側冷媒（具体的には、蒸発器１４から流出した冷媒）の温度に応じて圧力変化する感温媒体が封入される封入空間３７ｂを構成している。この封入空間３７ｂには、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａを循環する冷媒を主成分とする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。
【０１３５】
一方、ダイヤフラム３７ａによって仕切られた２つの空間のうち下方側の空間は、図示しない連通路を介して、蒸発器１４出口側冷媒を導入させる導入空間３７ｃを構成している。従って、封入空間３７ｂに封入された感温媒体には、流入空間３０ｃと封入空間３７ｂとを仕切る蓋部材３７ｄおよびダイヤフラム３７ａを介して、蒸発器１４出口側冷媒の温度が伝達される。
【０１３６】
さらに、ダイヤフラム３７ａは、封入空間３７ｂの内圧と導入空間３７ｃへ流入した蒸発器１４出口側冷媒の圧力との差圧に応じて変形する。このため、ダイヤフラム３７ａは弾性に富み、かつ熱伝導が良好で、強靱な材質にて形成することが好ましい。具体的には、ダイヤフラム３７ａとして、ステンレス（ＳＵＳ３０４）製の金属薄板や基布入りＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合ゴム）等を採用してもよい。
【０１３７】
ダイヤフラム３７ａの中心部には、円柱状の作動棒３７ｅの一端側端部（上方側端部）が接合されている。作動棒３７ｅは、駆動機構３７から通路形成部材３５へ、通路形成部材３５を変位させるための駆動力を伝達するものである。さらに、作動棒３７ｅの他端側端部（下方側端部）は、通路形成部材３５の底面側の外周側に当接するように配置されている。
【０１３８】
また、図１１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（通路形成部材３５が最小通路断面積部２５ｂ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、旋回空間３０ａ側の高圧冷媒から受ける荷重、気液分離空間３０ｆ側の低圧冷媒から受ける荷重、作動棒３７ｅから受ける荷重、およびコイルバネ４０から受ける荷重が釣り合うように変位する。
【０１３９】
より具体的には、蒸発器１４出口側冷媒の温度（過熱度）が上昇すると、封入空間３７ｂに封入された感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間３７ｂの内圧から導入空間３７ｃの圧力を差し引いた差圧が大きくなる。これにより、ダイヤフラム３７ａが導入空間３７ｃ側へ変位して、通路形成部材３５が作動棒３７ｅから受ける荷重が増加する。このため、蒸発器１４出口側冷媒の温度が上昇すると、通路形成部材３５は、最小通路断面積部２５ｂ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。
【０１４０】
一方、蒸発器１４出口側冷媒の温度（過熱度）が低下すると、封入空間３７ｂに封入された感温媒体の飽和圧力が低下して、封入空間３７ｂの内圧から導入空間３７ｃの圧力を差し引いた差圧が小さくなる。これにより、ダイヤフラム３７ａが封入空間３７ｂ側へ変位して、通路形成部材３５が作動棒３７ｅから受ける荷重が減少する。このため、蒸発器１４出口側冷媒の温度が低下すると、通路形成部材３５は、最小通路断面積部２５ｂ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。
【０１４１】
本実施形態の駆動機構３７では、このように蒸発器１４出口側冷媒の過熱度に応じてダイヤフラム３７ａが通路形成部材３５を変位させることによって、蒸発器１４出口側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、最小通路断面積部２５ｂ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。
【０１４２】
なお、作動棒３７ｅとミドルボデー３３との隙間は、図示しないＯ−リング等のシール部材によってシールされており、作動棒３７ｅが変位してもこの隙間から冷媒が漏れることはない。
【０１４３】
また、本実施形態では、ミドルボデー３３に複数（本実施形態では、３つ）の円柱状の空間を設け、この空間の内部にそれぞれ円形薄板状のダイヤフラム３７ａを固定して複数の駆動機構３７を構成している。さらに、複数の駆動機構３７は、通路形成部材３５に均等に駆動力を伝達するために、中心軸周りに等角度間隔で配置されている。
【０１４４】
次に、ロワーボデー３４は、円柱状の金属部材で形成されており、ハウジングボデー３
１の底面を閉塞するように、ハウジングボデー３１内にネジ止め等の手段によって固定されている。ロワーボデー３４の上方側とミドルボデー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。
【０１４５】
気液分離空間３０ｆは、略円柱状の回転体形状の空間として形成されており、気液分離空間３０ｆの中心軸も、旋回空間３０ａ、減圧用空間３０ｂ、昇圧用空間３０ｅ等の中心軸と同軸上に配置されている。この気液分離空間３０ｆでは、冷媒を中心軸周りに旋回させた際の遠心力の作用によって、冷媒の気液を分離する。さらに、この気液分離空間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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
パイプ３４ａの上端部には、前述したコイルバネ４０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の機能も果たしている。また、気液分離空間３０ｆの底面には、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。
【０１４８】
従って、本実施形態のエジェクタ２５は、
冷媒流入口（３１ａ）から流入した冷媒を減圧させる減圧用空間（３０ｂ）、減圧用空間（３０ｂ）の冷媒流れ下流側に連通して外部から吸引された冷媒を流通させる吸引用通路（３０ｃ、３０ｄ）、減圧用空間（３０ｂ）から噴射された噴射冷媒と吸引用通路（３０ｃ、３０ｄ）から吸引された吸引冷媒とを混合させる昇圧用空間（３０ｅ）が形成されたボデー（３０）と、
少なくとも一部が減圧用空間（３０ｂ）の内部、および昇圧用空間（３０ｅ）の内部に配置されるとともに、減圧用空間（３０ｂ）側から離れるに伴って断面積が拡大する円錐状に形成された通路形成部材（３５）と、
通路形成部材（３５）を変位させる駆動力を出力する駆動手段（３７）と、を備え、
ボデー（３０）のうち減圧用空間（３０ｂ）を形成する部位の内周面と通路形成部材（３５）の外周面との間に形成される冷媒通路は、冷媒流入口（３１ａ）から流入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（２５ａ）であり、
ボデー（３０）のうち昇圧用空間（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昇圧部として機能するディフューザ通路であり、
ノズル通路（２５ａ）には、通路断面積が最も縮小した最小通路断面積部（２５ｂ）、最小通路断面積部（２５ｂ）の冷媒流れ上流側に形成されて最小通路断面積部（２５ｂ）へ向かって通路断面積が徐々に縮小する先細部（２５ｃ）、および最小通路断面積部（２５ｂ）の冷媒流れ下流側に形成されて通路断面積が徐々に拡大する末広部（２５ｄ）が形成されていると表現することができる。
【０１４９】
さらに、本実施形態のエジェクタ（２５）の通路形成部材（３５）には、ノズル通路（２５ａ）の通路断面積を拡大させる側に凹んだ溝部（３５ａ）が、ノズル（３２）の軸周りの全周に亘って形成されており、駆動手段（３７）が通路形成部材（３５）を変位させることによって、ノズル（３２）の軸方向に垂直な方向から見たときに、最小通路断面積部（２５ｂ）の冷媒流れ方向の直後に溝部（３５ａ）を配置可能に構成されていると表現することができる。
【０１５０】
また、本実施形態のエジェクタ（２５）のノズル（３２）の軸線を含む断面において、ノズル（３２）のうち末広部（２５ｄ）を形成する部位は冷媒流れ下流側に向かって広がり度合が変化しており、最小通路断面積部（２５ｂ）を形成する喉部（３２ａ）の直後の部位の広がり度合が最も大きくなっていると表現することができる。
【０１５１】
その他のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａの構成は、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０と同様である。ここで、本実施形態のエジェクタ２５は、サイクルを構成する複数の構成機器を一体化させたものである。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０ａを作動させても、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０と同様に作動し、同様の効果を得ることができる。
【０１５２】
また、本実施形態のエジェクタ２５では、旋回流発生手段としての旋回空間３０ａが形成されているので、エジェクタ式冷凍サイクル１０ａの中負荷運転時から高負荷運転時には、旋回空間３０ａにて冷媒を旋回させることで、第１実施形態と同様に、高いエネルギ変化効率を発揮させることができる。
【０１５３】
さらに、本実施形態のエジェクタ２５では、循環冷媒流量が減少する低負荷運転時に、蒸発器１４出口側冷媒の過熱度ＳＨを基準過熱度ＫＳＨに近づけるために、駆動機構３７が通路形成部材３５を最小通路断面積部２５ｂの通路断面積を縮小させる側に変位させる。
【０１５４】
これにより、低負荷運転時に、ノズル通路２５ａの最小通路断面積部２５ｂの冷媒流れ方向の直後に、通路形成部材３５の溝部３５ａを変位させることができる。従って、最小通路断面積部２５ｂを通過する際に増速した冷媒が流通する冷媒通路の通路断面積を、溝部３５ａによって急拡大させることができる。
【０１５５】
従って、第１実施形態と同様に、溝部３５ａの内部にキャビティを生じさせることができ、旋回空間２０ｅにて冷媒を減圧沸騰させにくい運転条件であっても、第１実施形態と同様に、エジェクタ２５に高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。
【０１５６】
これに加えて、本実施形態のエジェクタ２５では、ノズル３２のうち末広部２５ｄを形成する部位では、喉部３２ａの直後の部位の広がり度合が最も大きくなっているので、最小通路断面積部２０ｂを通過する際に増速した冷媒が流通する冷媒通路の通路断面積を、喉部２１ｂの直後で急拡大させることができる。
【０１５７】
従って、第２実施形態と同様に、ノズル通路２０ａ内の喉部２１ｂの直後の部位にキャビティを生じさせることができ、旋回空間２０ａにて冷媒を減圧沸騰させにくい運転条件であっても、第１実施形態と同様に、エジェクタ２５に高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。
【０１５８】
すなわち、本実施形態のエジェクタ２５においても、エジェクタ式冷凍サイクル１０の負荷変動によらず、高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。
【０１５９】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図１３に示すように、ニードル弁２３の溝部２３ｂが、低負荷運転時にノズル通路２０ａの最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ方向上流側に配置されている例を説明する。なお、図１３は、第１実施形態で説明した図７に対応する図面である。その他のエジェクタ２０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。
【０１６０】
本実施形態のように溝部２３ｂを形成しても、低負荷運転時に溝部２３ｂにてキャビティを生じさせることができる。従って、本実施形態のエジェクタ２０においても、第１実施形態と同様に、低負荷運転時に、エジェクタ２０に高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。さらに、高負荷運転時に、溝部２３ｂが最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ方向上流側に配置されていてもよい。
【０１６１】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、図１４に示すように、ニードル弁２３の溝部２３ｂが、軸周りの全周に亘って連続的に形成されておらず、複数の溝部２３ｃが軸周りに円環状に、かつ、等角度間隔に配置されている。より具体的には、本実施形態では、中心軸方向から見たときに半円弧状に形成された２つの溝部２３ｃが、円環状に配置されている。
【０１６２】
なお、図１４は、第１実施形態で説明した図７に対応する図面である。その他のエジェクタ２０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。
【０１６３】
本実施形態のように溝部２３ｃを形成しても、低負荷運転時に溝部２３ｃにてキャビティを生じさせることができる。従って、本実施形態のエジェクタ２０においても、第１実施形態と同様に、低負荷運転時に、エジェクタ２０に高いエネルギ変換効率を発揮させることができる。さらに、本実施形態の変形例として、第４実施形態と同様に、溝部２３ｃを最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ方向上流側に配置してもよい。
【０１６４】
（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
【０１６５】
（１）上述の実施形態では、ニードル弁２３および通路形成部材３５を熱可塑性樹脂で形成した例を説明したが、もちろん金属で形成してもよい。さらに、金属製のニードル弁２３や通路形成部材３５であっても、溝部形成工程では、ニードル弁２３や通路形成部材３５をノズル２１、３２に押しつけることによって、溝部２３ｂ、３５ａを形成してもよい。
【０１６６】
この場合は、ニードル弁２３や通路形成部材３５として、ステンレス合金で形成されたノズル２１、３２よりも柔らかい金属（例えば、アルミニウム）で形成されていることが望ましい。
【０１６７】
（２）また、上記各実施形態に開示された手段は、実施可能な範囲で適宜組み合わせてもよい。例えば、第１実施形態で説明したエジェクタ２０のノズル２１の末広部２０ｄの形状を、第２実施形態で説明したように、喉部２１ｂの直後の部位の広がり度合が最も大きくなる形状としてもよい。
【０１６８】
さらに、第３実施形態で説明したエジェクタ２５の通路形成部材３５の溝部３５ａを廃止してもよいし、喉部３２ａの直後の部位の広がり度合を一定としてもよい。また、第４、第５実施形態で説明した溝部２３ａの配置を、第３実施形態で説明したエジェクタ２５に適用してもよい。また、変形例として、第１実施形態と同様の円環状の溝部２３ｂを軸方向に複数配置してもよい。
【０１６９】
さらに、通路形成部材に溝部２３ｂ、３５ａを設ける手段、およびノズル２１、３２の末広部２０ｄ、２５ｄの形状を、喉部２１ｂ、３２ａの直後の部位の広がり度合が最も大きくなる形状とする手段は、旋回流発生手段（旋回空間２０ｅ、筒状部２１ｄ、旋回空間３０ａ）に加えて採用されるだけでなく、旋回流発生手段に代えて採用することができる。つまり、エジェクタ２０、２５において、旋回流発生手段を廃止してもよい。
【０１７０】
このように、旋回流発生手段を廃止する際には、第４実施形態で説明したように、溝部２３ｂを最小通路断面積部２０ｂの冷媒流れ方向上流側に配置することで、冷媒の沸騰を効果的に促進できる。
【０１７１】
（３）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。
【０１７２】
例えば、上述の実施形態では、圧縮機１１として、電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機１１として、プーリ、ベルト等を介して車両走行用エンジンから伝達され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を採用してもよい。さらに、エンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整することのできる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機を採用することができる。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
（４）上述の実施形態では、本発明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。
【０１７６】
また、上述の実施形態では、本発明に係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を送風空気を冷却する利用側熱交換器として用いているが、逆に、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室内側熱交換器として用いるヒートポンプサイクルを構成してもよい。
【符号の説明】
【０１７７】
１０、１０ａ    エジェクタ式冷凍サイクル
２０、２５      エジェクタ
２０ａ、２５ａ  ノズル通路
２０ｂ、２５ｂ  最小通路断面積部
２１、３２      ノズル
２１ｂ、３２ａ  喉部
２２、３０      ボデー
２３、３５      ニードル弁、通路形成部材
２３ｂ、３５ａ  溝部
２３ａ、３７    ステッピングモータ、駆動機構（駆動手段）
【図１】
0006610313.tif 000002
【図２】
0006610313.tif 000003
【図３】
0006610313.tif 000004
【図４】
0006610313.tif 000005
【図５】
0006610313.tif 000006
【図６】
0006610313.tif 000007
【図７】
0006610313.tif 000008
【図８】
0006610313.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006610313.tif 000011
【図１１】
0006610313.tif 000012
【図１２】
0006610313.tif 000013
【図１３】
0006610313.tif 000014
【図１４】
0006610313.tif 000015