(57)【要約】【課題】  ニードル弁の変位により通過する冷媒の流量を調節するエジェクタにおいて、高圧冷媒流入側の冷媒圧力が急激に上昇した場合にニードル弁の冷媒流量を少なくする側への変位を防止できるエジェクタの提供を目的とする。【解決手段】  高圧冷媒が流入口１７ａから流入する高圧空間１８を、流量調節手段であるニードル弁１９と一体に形成されたピストン部１９ｂにより噴出口側の空間１８ａと、噴出口とは反対側の空間１８ｂとに仕切る。流入口１７ａを噴出口側の空間１８ａに配置し、さらに、冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換する絞り部１７ｃと噴出口と反対側空間１８ｂとを連通する連通路１７ｄを配置する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入口（１７ａ）から高圧流体が流入する高圧空間（１８）と、前記高圧空間（１８）から流体噴出口（１７ｂ）へ向かって前記高圧流体の通路面積を縮小する絞り部（１７ｃ）を有する絞り手段（１７）と、前記高圧空間（１８）内において、前記絞り部（１７ｃ）の軸線方向（Ｒ）に変位することにより、前記絞り部（１７ｃ）の開度を変化させるニードル弁（１９）とを備え、前記流体噴出口（１７ｂ）から高速で噴出する作動流体の巻き込み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であって、
前記ニードル弁（１９）は、前記軸線方向（Ｒ）の流体噴出口側方向（Ｒ１）に変位すると前記絞り部（１７ｃ）の開度を小さくし、一方前記軸線方向（Ｒ）の前記流体噴出口とは反対側方向（Ｒ２）に変位すると前記絞り部（１７ｃ）の開度を大きくするようになっており、
前記ニードル弁（１９）には、前記高圧空間（１８）を前記流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）と、前記流体噴出口（１７ｂ）とは反対側空間（１８ｂ）とに仕切るピストン部（１９ｂ）が一体に形成されており、
前記流体噴出口（１７ｂ）へ向かう流体が前記ニードル弁（１９）を前記流体噴出口側方向（Ｒ１）に変位させる場合には、前記ピストン部（１９ｂ）が前記流体噴出口とは反対側方向（Ｒ２）に圧力を受けるようになっていることを特徴とするエジェクタ。
【請求項２】
前記流入口（１７ａ）を前記流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）に配置し、
前記絞り部（１７ｃ）と、前記流体噴出口（１７ｂ）とは反対側空間（１８ｂ）とを連通する連通路（１７ｄ）を配置した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】
前記流入口（１７ａ）を前記流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）に配置し、
前記ピストン部（１９ｂ）には、前記流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）と、前記流体噴出口（１７ｂ）とは反対側空間（１８ｂ）とを連通するピストン連通路（１９ｃ）が形成されており、
前記高圧流体が、前記流入口（１７ａ）→前記流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）→前記ピストン連通路（１９ｃ）→前記流体噴出口（１７ｂ）とは反対側空間（１８ｂ）→前記流体噴出口（１７ｂ）の順に流れるようになっていることを特徴とする請求項１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、流体を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する作動流体の巻き込み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（ＪＩＳ  Ｚ  ８１２６  番号２．１．２．３等参照）に関するもので、冷媒を減圧する減圧手段および冷媒を循環させるポンプ手段としてエジェクタを採用した冷凍機、車両用空調装置等に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍サイクルで冷媒減圧手段および冷媒循環手段として用いられるエジェクタにおいて、エジェクタを通過する冷媒の流量を調節するものが特許文献１にて知られている。
【０００３】
この図４の特許文献１に記載の従来例のエジェクタ５０では、圧縮機で高圧となった冷媒が流入口５１を通って高圧空間１８に流入する。その後、高圧冷媒はノズル１７の絞り部１７ｃで通路面積を絞られることにより、圧力エネルギーが速度エネルギーに変換されて加速し、噴出口１７ｂから噴出する。この噴出した高い速度の冷媒流の巻き込み作用により、蒸発器で蒸発した気相冷媒が気相冷媒流入口２３から吸引される。
【０００４】
さらに、冷媒は混合部２１を通過してディフューザ部２２へ流れる。エジェクタは、このディフューザ部２２で冷媒の膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機の吸入側の冷媒圧力を上昇させることにより、冷媒流れ下流側の圧縮機の消費動力を低減している。ディフューザ部２２通過後、冷媒は気液分離器で液相冷媒と気相冷媒に分離され、気相冷媒は圧縮機に吸入され、液相冷媒は蒸発器で蒸発して気相冷媒となり、気相冷媒流入口２３に到達する。
【０００５】
また、従来例ではニードル弁１９をノズルの軸線方向（図４中左右方向）Ｒに変位させることにより、絞り部１７ｃ、つまりノズル１７の開度（冷媒が通過可能な流路面積）を変化させてノズル１７を通過する冷媒の流量を増減させることができる。従来例では、ニードル弁１９が噴出口方向（図４中右方向）Ｒ１に変位するとノズル１７の開度が小さくなり、噴出口とは反対方向（図４中左方向）Ｒ２に変位するとノズル１７の開度が大きくなる。
【０００６】
これによると、圧縮機が高回転、つまりエジェクタ５０に流入する冷媒が多い時にはノズル１７の開度を大きくして、ノズル１７（エジェクタ５０）を通過する冷媒量を増やすことができる。したがって、エジェクタ５０の冷媒流れ下流側の蒸発器を流れる冷媒量が増えるため、エジェクタ５０を通過する冷媒流量を増減できない場合に比べて、特にサイクルを流れる冷媒量が多い時の冷凍（冷房）能力を向上することができる。
【特許文献１】特開２００３−１８５２７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来例では圧縮機の回転数が急に高くなった場合などに高圧空間１８に流入して噴出口１７ｂへ向かう冷媒の圧力が急激に上昇すると、ニードル弁１９は冷媒から噴出口方向（図４中右方向）Ｒ１への力を受ける。つまり、ニードル弁１９がノズル１７の開度を小さくする方向へ変位する。
【０００８】
特に冷媒循環量が少なく、ニードル弁１９がノズル１７の開度を小さくしている時に冷媒の圧力が急激に上昇するとニードル弁１９がノズル１７を閉塞してしまう場合もある。これにより、高圧側配管などの圧力が異常に高圧となり、配管などを破損するという問題が発生してしまう。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、ニードル弁の変位により通過する冷媒の流量を調節するエジェクタにおいて、高圧冷媒が流入する側の冷媒圧力が急激に上昇した時のニードル弁の冷媒流量を少なくする側への変位を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、流入口（１７ａ）から高圧流体が流入する高圧空間（１８）と、高圧空間（１８）から流体噴出口（１７ｂ）へ向かって高圧流体の通路面積を縮小する絞り部（１７ｃ）を有する絞り手段（１７）と、高圧空間（１８）内において、絞り部（１７ｃ）の軸線方向（Ｒ）に変位することにより、絞り部（１７ｃ）の開度を変化させるニードル弁（１９）とを備え、流体噴出口（１７ｂ）から高速で噴出する作動流体の巻き込み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であって、
ニードル弁（１９）は、軸線方向（Ｒ）の流体噴出口側方向（Ｒ１）に変位すると絞り部（１７ｃ）の開度を小さくし、一方軸線方向（Ｒ）の流体噴出口とは反対側方向（Ｒ２）に変位すると絞り部（１７ｃ）の開度を大きくするようになっており、
ニードル弁（１９）には、高圧空間（１８）を流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）と、流体噴出口（１７ｂ）とは反対側空間（１８ｂ）とに仕切るピストン部（１９ｂ）が一体に形成されており、
流体噴出口（１７ｂ）へ向かう流体がニードル弁（１９）を流体噴出口側方向（Ｒ１）に変位させる場合には、ピストン部（１９ｂ）が流体噴出口とは反対側方向（Ｒ２）に圧力を受けるようになっていることを特徴としている。
【００１１】
これによると、流体噴出口（１７ｂ）へ向かう流体がニードル弁（１９）を流体噴出口側方向（Ｒ１）に変位させる場合、例えば流体噴出口（１７ｂ）へ向かう流体の圧力が急に高くなった場合などには、ピストン部（１９ｂ）が流体噴出口とは反対側方向（Ｒ２）に圧力を受ける。つまり、ニードル弁（１９）が絞り部（１７ｃ）の開度を大きくする。
【００１２】
これにより、流体噴出口（１７ｂ）へ向かう流体の圧力が急に高くなった時にニードル弁（１９）が絞り部（１７ｃ）を閉塞して高圧空間（１８）の圧力が異常に高くなり、部材などが破損することを防止できる。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１のエジェクタにおいて、流入口（１７ａ）を流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）に配置し、
さらに、絞り部（１７ｃ）と、流体噴出口（１７ｂ）とは反対側空間（１８ｂ）とを連通する連通路（１７ｄ）を配置したことを特徴としている。
【００１４】
ところで、ノズル（１７）の絞り部（１７ｃ）では流体の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換される。そのため、流体の圧力は流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）の圧力値から流体噴出口（１７ｂ）へ向かって低くなっていく。
【００１５】
したがって、流体噴出口（１７ｂ）とは反対側空間（１８ｂ）の圧力は、反対側空間（１８ｂ）よりも圧力が低い絞り部（１７ｃ）と連通路（１７ｄ）を介して通じているため、流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）よりも圧力が低くなっている。
【００１６】
この時、流体噴出口（１７ｂ）へ向かう流体の圧力、つまり流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）の圧力が急に高くなると反対側空間（１８ｂ）の圧力が小、噴出口側空間の圧力が大という圧力差が大きくなるため、両空間（１８ａ、１８ｂ）を仕切っているピストン部（１９ｂ）は、流体噴出口とは反対側方向（Ｒ２）に圧力を受ける。
【００１７】
これにより、ピストン部（１９ｂ）と一体のニードル弁（１９）が流体噴出口とは反対側方向（Ｒ２）に変位、つまりニードル弁（１９）が絞り部（１７ｃ）の開度を大きくすることができる。したがって、ニードル弁（１９）の変位を機械的に制御して請求項１と同様の効果を発揮することができる。
【００１８】
また、請求項３に記載の発明では、請求項１のエジェクタにおいて、流入口（１７ａ）を流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）に配置し、さらにピストン部（１９ｂ）には、流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）と、流体噴出口（１７ｂ）とは反対側空間（１８ｂ）とを連通するピストン連通路（１９ｃ）が形成されており、
高圧流体が、流入口（１７ａ）→流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）→ピストン連通路（１９ｃ）→流体噴出口（１７ｂ）とは反対側空間（１８ｂ）→流体噴出口（１７ｂ）の順に流れるようになっていることを特徴としている。
【００１９】
ここで、ピストン連通路（１９ｃ）の通路面積は当然に流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）での流体の通路面積よりも小さい。そのため、ピストン連通路（１９ｃ）においても前述した絞り部（１７ｃ）と同様に流体の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換される。つまり、ピストン連通路（１９ｃ）の流体流れ上流側の流体噴出口側空間（１８ａ）での流体圧力よりも、ピストン連通路（１９ｃ）の流体流れ下流側の噴出口とは反対側空間（１８ｂ）での流体圧力のほうが低い値となる。
【００２０】
これによっても、請求項１と同様に流体噴出口（１７ｂ）側の空間（１８ａ）の圧力が急に高くなると、両空間（１８ａ、１８ｂ）の圧力差が大きくなるため、ピストン部（１９ｂ）と一体のニードル弁（１９）が流体噴出口とは反対側方向（Ｒ２）に変位、つまりニードル弁（１９）が絞り部（１７ｃ）の開度を大きくすることができる。したがって、ニードル弁（１９）の変位を機械的に制御することができる。
【００２１】
なお、上記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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係るエジェクタを車両用空調装置の冷凍サイクルに適用したものであり、図１は本実施形態に係る冷凍サイクルの模式図である。図１中、１１は冷媒を吸入圧縮する圧縮機１１である。この圧縮機１１で高圧状態となった冷媒は放熱器１２に流入する。放熱器１２では冷媒が室外空気へ放熱する、言い換えると冷媒が室外空気により冷却される。
【００２３】
冷却された冷媒は、エジェクタ１３に流入する。エジェクタ１３は放熱器１２から流出する冷媒を減圧膨張させて後述する蒸発器１６にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機１１の吸入圧を上昇させている。このエジェクタ１３についての詳細は後述する。
【００２４】
エジェクタ１３から流出した冷媒は、気液分離器１４に流入する。気液分離器１４では、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ており、分離された気相冷媒は圧縮機１１に吸引されて再び圧縮され、一方、分離された液相冷媒は蒸発器１６側に吸引される。
【００２５】
蒸発器１６は、液相冷媒が室内に吹き出す空気と熱交換して蒸発することにより冷房能力を発揮するものである。なお、気液分離器１４と蒸発器１６との間に配置される第１減圧器１５は、気液分離器１４から蒸発器１６側に吸引される液相冷媒を減圧する絞り（減圧）手段であり、この第１減圧器１５により蒸発器１６内の圧力（蒸発圧力）を確実に低下させている。
【００２６】
次に、図２を使用して本発明に係るエジェクタ１３について説明すると、エジェクタ１３は主として冷媒を減圧するノズル１７と、ノズル１７の冷媒流れ下流側で主として冷媒の循環（吸引）、混合、昇圧を行う部分とに大別できる。
【００２７】
ノズル１７には、前述した放熱器１２通過後の高圧冷媒が流入する流入口１７ａ、ノズル内部に形成された高圧空間１８および冷媒がノズルから噴出する噴出口１７ｂが備えられている。また、高圧空間１８と噴出口１７ｂとの間の部位には、高圧空間１８から噴出口１７ｂに向かって高圧冷媒の通路面積が縮小するテーパ形状の絞り部１７ｃが形成されている。さらに、ノズル１７には、絞り部１７ｃと噴出口と反対側空間１８ｂ（後述する）との間を連通する連通路１７ｄが形成されている。
【００２８】
また、ノズル１７内の高圧空間１８にはノズル１７の軸線方向Ｒに変位することにより、絞り部１７ｂの開度を変化させてノズル１７を通過する冷媒の流量を調整するニードル弁１９が配置されている。
【００２９】
ニードル弁１９は、略針形状の棒状部材であり、噴出口側方向Ｒ１の端部には断面が噴出口側方向Ｒ１に向かって小さくなるテーパ部１９ａが形成されている。さらに、高圧空間１８の軸線方向Ｒと垂直な断面に対応した形状を有し、高圧空間１８を噴出口側空間１８ａと噴出口と反対側空間１８ｂとに仕切るピストン部１９ｂが、ニードル弁１９と一体に形成されている。なお、本実施形態ではニードル弁１９を変位させる手段の一例として、電磁エネルギーを機械的直線運動に変換するソレノイドを使用している。図中２０がソレノイドのコイル部である。
【００３０】
また、噴出口１７ｂの冷媒流れ下流側には略一定断面の通路断面を有する混合部２０が形成されており、さらに混合部２１の冷媒流れ下流側には冷媒流れ下流側方向に向かって徐々に断面積が増えていくディフューザ部２２が形成されている。なお、噴出口１７ｂの図中下方には、蒸発器１６からの気相冷媒がエジェクタ１３に流入する気相冷媒流入口２３が配置されている。
【００３１】
次に、冷凍サイクルおよびエジェクタ１３の作動を図１および図２を使用して述べる。圧縮機１１が起動すると、気液分離器１４から気相冷媒が圧縮機１１に吸入され、圧縮された冷媒が放熱器１２に吐出される。そして、放熱器１２にて冷却された冷媒は、エジェクタ１３のノズル１７の流入口１７ａから噴出口側空間１８ａに流入する。その後、冷媒は噴出口１７ｂへ向かって流れる（図２中矢印Ａ）。
【００３２】
この時、冷媒は絞り部１７ｃにより通路面積を絞られることにより減圧膨張される。言い換えると、その圧力エネルギーが速度エネルギーに変換されている。なお、連通路１７ｄにより、絞り部１７ｃと噴出口と反対側空間１８ｂの圧力はほぼ同一となっている。冷媒は絞り部１７ｃで徐々に減圧されているため、反対側空間１８ｂの冷媒圧力は噴出口側空間１８ａの圧力よりも低くなる。
【００３３】
また、絞り部１７ｃを通過する冷媒量は、ニードル弁１９がソレノイド２０により、ノズル１７の軸線方向Ｒに変位することにより調整される。ニードル弁１９が噴出口側方向Ｒ１に変位するとテーパ部１９ａが絞り部１７ｃに徐々にはまる状態となって冷媒の通路面積を小さく（冷媒流量を少なく）し、一方ニードル弁１９が噴出口と反対方向Ｒ２に変位するとテーパ部１９ａが絞り部１７ｃから離れて冷媒の通路面積を大きく（冷媒流量を多く）する。
【００３４】
絞り部１７ｃを通過した冷媒は噴出口１７ｂから高速度で噴出する。この時、蒸発器１６で気相となった冷媒が、高速度の噴出流により気相冷媒流入口２３から吸引される。噴出口１７ｂから噴出した冷媒と気相冷媒流入口２３から吸引された気相冷媒は混合部２１で混合しながらディフューザ部２２へ流れる。そして、ディフューザ部２２で冷媒の動圧が静圧に変換されて気液分離器１４に戻る。一方、エジェクタ１３により蒸発器１６内の冷媒が吸引されるため、蒸発器１６には気液分離器１４から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。
【００３５】
次に、第１実施形態による作用効果を述べると、流入口１７ａから流入する冷媒の圧力が急に高くなった場合には、ニードル弁１９が絞り部１７ｃの冷媒流量を増やすように変位するため、異常高圧による配管などの部材の破損を防止することができる。
【００３６】
本実施形態では、ニードル弁１９にピストン部１９ｂを配置して、高圧空間１８を噴出口側の空間１８ａと、噴出口と反対側の空間１８ｂとに仕切っている。さらに、絞り部１７ｃと反対側空間１８ｂを連通する連通路１７ｄが配置されている。これによると、噴出口と反対側空間１８ｂは、冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換されているために冷媒圧力が低くなる絞り部１７ｃと連通している。したがって、ニードル弁１９のピストン部１９ｂの両側の空間では噴出口と反対側空間１８ｂの圧力が小、噴出口側空間１８ａの圧力が大という状態になっている。
【００３７】
流入口１７ａから噴出口側空間１８ａに流入して噴出口１７ｂへ向かう冷媒の圧力が急に高くなった場合には、噴出口と反対側空間１８ｂの圧力が小、噴出口側空間１８ａの圧力が大という圧力差が大きくなるため、両空間１８ａ、１８ｂを仕切っているピストン部１９ｂは、噴出口と反対側方向Ｒ２に圧力を受ける、つまりニードル弁１９が絞り部１７ｃの開度を大きくする。
【００３８】
これにより、噴出口１７ｂへ向かう冷媒の圧力が急に高くなった場合であってもニードル弁１９が絞り部１７ｃを閉塞して高圧空間１８の圧力が異常に高くなり、配管部材などが破損することを防止できる。
【００３９】
なお、ニードル弁１９の変位を機械的に制御しているため、異常高圧に対するソフト的な制御は不要である。
【００４０】
（第２実施形態）
第１実施形態では、絞り部１７ｃと噴出口と反対側空間１８ｂとを連通する連通路１７ｄにより、ピストン部１９ｂの両側に圧力差を作ったが、図３に示す本実施形態ではピストン部１９ｂに噴出側空間１７ａと噴出口と反対側空間１８ｂとを連通するピストン連通路１９ｃが形成されている。さらに、ノズル１７内には反対側空間１８ｂから噴出口１７ｂへ通じる通路１８ｃが配置されている。そして、流入口１７ａからノズル１７内に流入した高圧冷媒は図中矢印Ｂ方向に流れる。その後、冷媒はピストン連通路１９ｃを通って噴出口と反対側空間１８ｂに流れる。さらにその後、噴出口と反対側空間１８ｂから矢印Ｃのように噴出口１７ｂへ向かって流れる。
【００４１】
ここで、ピストン連通路１９ｃの通路面積は当然に噴出口側空間１８ａでの冷媒の通路面積よりも小さい。そのため、ピストン連通路１９ｃにおいても冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換される。つまり、ピストン連通路１９ｃの冷媒流れ上流側の噴出口側空間１８ａでの冷媒圧力よりも、ピストン連通路１９ｃの冷媒流れ下流側の噴出口と反対側空間１８ｂでの冷媒圧力のほうが低い値となる。
【００４２】
これによっても、第１実施形態と同様に噴出口側空間１８ａの圧力が急に高くなると、ピストン部１９ｂと一体のニードル弁１９が噴出口とは反対側方向Ｒ２に変位、つまりニードル弁１９が絞り部１７ｃの開度を大きくすることができる。
【００４３】
（他の実施形態）
上述の第１、第２実施形態では、ノズル１７内に高圧空間１８が形成されている例を示したが高圧空間１８は、図４の従来例のようにエジェクタ１３本体の内部に形成されていてもよい。この時、流入口は当然にノズル１７にではなくエジェクタ１３本体部に形成される。
【００４４】
上述の第１、第２実施形態では、ニードル弁１９をソレノイドにより変位させる例を示したが、ニードル弁１９を絞り部１７ｃの軸線方向Ｒに変位できるものであればよく、例えばステッピングモータの回転力を軸線方向Ｒの直線的変位に変換するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のエジェクタを適用した第１実施形態に係る車両用空調装置の冷凍サイクルを示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエジェクタの断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るエジェクタのノズルを示す断面図である。
【図４】特許文献１（従来例）のエジェクタを示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１７…絞り手段（ノズル）、１７ａ…流入口、１７ｂ…流体噴出口（噴出口）、
１７ｃ…絞り部、１７ｄ…連通路、１８…高圧空間、
１８ａ…流体噴出口側の空間（噴出口側空間）、
１８ｂ…流体噴出口とは反対側空間（反対側空間）、１９…ニードル弁、
１９ｂ…ピストン部、１９ｃ…ピストン連通路、Ｒ…絞り部の軸線方向、
Ｒ１…流体噴出口側方向、Ｒ２…流体噴出口とは反対側方向。
【図１】
2005233026.tif 000003
【図２】
2005233026.tif 000004
【図３】
2005233026.tif 000005
【図４】
2005233026.tif 000006