(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を減圧膨張させて蒸発器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の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４００）を有するエジェクタサイクルに適用され、
前記エジェクタ（４００）からの気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をタンク部（５５１）に蓄えるとともに、気相冷媒を前記圧縮機（１００）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記蒸発器（３００）に供給する気液分離器（５００）であって、
前記タンク部（５５１）内において、前記エジェクタ（４００）内を流通する冷媒が上方側から下方側に向けて流通するように前記エジェクタ（４００）を配置するとともに、前記エジェクタ（４００）のディフィーザ（４３０）の冷媒出口より冷媒流れ下流側にて、冷媒の流通方向を下方側に向かう向きから上方側に向かう向きに転向させるように構成したことを特徴とする気液分離器。
【請求項２】
冷媒を減圧膨張させて膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換するエジェクタ（４００）と、
前記エジェクタ（４００）から流出した気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を蓄えるタンク部（５５１）とを備える気液分離器（５００）であって、
前記タンク部（５５１）内において、前記エジェクタ（４００）内を流通する冷媒が上方側から下方側に向けて流通するように前記エジェクタ（４００）を配置するとともに、前記エジェクタ（４００）のディフィーザ（４３０）の冷媒出口より冷媒流れ下流側にて、冷媒の流通方向を下方側に向かう向きから上方側に向かう向きに転向させるように構成したことを特徴とする気液分離器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒を減圧膨張させて蒸発器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（通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルでは膨張弁等の減圧器で捨てられていた運動エネルギ）を圧力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させるエジェクタを有するエジェクタサイクル、及びエジェクタサイクル用の気液分離器に関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、▲１▼後述する第７実施形態で述べるように、潤滑油を圧縮機に戻すこと、▲２▼後述する第２４、２５実施形態で述べるように、エジェクタサイクルの設置（搭載）性を向上させることのいずれか一方を少なくとも達成することである。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、冷媒を減圧膨張させて蒸発器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の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４００）を有するエジェクタサイクルに適用され、エジェクタ（４００）からの気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をタンク部（５５１）に蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機（１００）の吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器（３００）に供給する気液分離器（５００）であって、タンク部（５５１）内において、エジェクタ（４００）内を流通する冷媒が上方側から下方側に向けて流通するようにエジェクタ（４００）を配置するとともに、エジェクタ（４００）のディフィーザ（４３０）の冷媒出口より冷媒流れ下流側にて、冷媒の流通方向を下方側に向かう向きから上方側に向かう向きに転向させるように構成したことを特徴とする。
【０００９】
これにより、本発明はエジェクタ一体型気液分離器となるので、エジェクタ（４００）を搭載するためのスペースを削減してエジェクタサイクルの設置（搭載）性を向上させることができる。
また、請求項２に記載の発明では、冷媒を減圧膨張させて膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換するエジェクタ（４００）と、エジェクタ（４００）から流出した気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を蓄えるタンク部（５５１）とを備える気液分離器（５００）であって、タンク部（５５１）内において、エジェクタ（４００）内を流通する冷媒が上方側から下方側に向けて流通するようにエジェクタ（４００）を配置するとともに、エジェクタ（４００）のディフィーザ（４３０）の冷媒出口より冷媒流れ下流側にて、冷媒の流通方向を下方側に向かう向きから上方側に向かう向きに転向させるように構成したことを特徴とする。これにより、請求項１に記載の発明と同様に、エジェクタサイクルに適用した際に、エジェクタサイクルの設置（搭載）性を向上させることができる。
【００１０】
因みに、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一例である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明する第２４、第２５実施形態が特許請求の範囲に記載した発明の実施形態であり、第１実施形態は本発明の前提となる形態であり、他の実施形態は参考例として示す実施形態である。
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係るエジェクタサイクルを二酸化炭素を冷媒とする車両用空調装置に適用したものであり、図１は本実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【００１２】
１００は走行用エンジン等の駆動源（図示せず。）から駆動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機であり、２００は圧縮機１００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放熱器（ガスクーラ）である。
【００１３】
３００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凍能力を発揮する蒸発器であり、４００は放熱器２００から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器３００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１００の吸入圧を上昇させるエジェクタである。
【００１４】
なお、エジェクタ４００は、放熱器２００から流出した高圧冷媒の圧力エネルギー（圧力ヘッド）を速度エネルギー（速度ヘッド）に変換して冷媒を減圧膨張させるノズル４１０、ノズル４１０から噴射する高い速度の冷媒流（ジェット流）により蒸発器３００にて蒸発した気相冷媒を吸引する混合部４２０、及びノズル４１０から噴射する冷媒と蒸発器３００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ディフューザ４３０等からなるものである。
【００１５】
５００はエジェクタ４００から流出した冷媒が流入するとともに、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器であり、分離された気相冷媒は圧縮機１００に吸引され、分離された液相冷媒は蒸発器３００側に吸引される。
【００１６】
なお、６００は、気液分離器５００から蒸発器３００側に吸引される液相冷媒を減圧する第１減圧器（絞り手段）であり、この第１減圧器６００により蒸発器３００内の圧力（蒸発圧力）確実に低下させている。
【００１７】
次に、エジェクタサイクルの概略作動を述べる。
【００１８】
圧縮機１００が起動すると、気液分離器５００から気相冷媒が圧縮機１００に吸入され、圧縮された冷媒が放熱器２００に吐出される。そして、放熱器２００にて冷却された冷媒は、エジェクタ４００のノズル４１０にて減圧膨張して蒸発器３００内の冷媒を吸引する。
【００１９】
次に、蒸発器３００から吸引された冷媒とノズル４１０から吹き出す冷媒とは、混合部４２０にて混合しながらディフィーザ４３０にてその動圧が静圧に変換されて気液分離器５００に戻る。
【００２０】
一方、エジェクタ４００にて蒸発器３００内の冷媒が吸引されるため、蒸発器３００には気液分離器５００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。
【００２１】
因みに、図２は本実施形態に係るエジェクタサイクルの作動を示すｐ−ｈ線図であり、図２に示す番号は図１に示す番号の位置における冷媒の状態を示すものである。
【００２２】
このとき、圧縮機１００の吸入圧上昇分ΔＰは、混合部４２０及びディフューザ４３０での効率によってその絶対値は変化するものの、ノズル４１０の冷媒入口（図２の２で示す点）とノズル４１０の冷媒出口（図２の３で示す点）での比エンタルピ差（断熱熱落差）が大きくなるほど、大きくなる。
【００２３】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００２４】
本実施形態では冷媒として二酸化炭素を使用しているので、図２に示すように、エジェクタ４００（ノズル４１０）にて減圧される前の冷媒圧力を圧縮機１００にて冷媒の臨界圧力以上（超臨界域）まで昇圧してから減圧膨張させることとなる。
【００２５】
したがって、減圧膨張時の圧力差が大きくなるので、ノズル４１０の冷媒入口（図２の２で示す点）とノズル４１０の冷媒出口（図２の３で示す点）での比エンタルピ差（断熱熱落差）を大きくすることができる。延いては、減圧時に発生する膨張エネルギーをより確実に回収できるので、吸入圧上昇分ΔＰを大きくすることができ、エジェクタサイクルの成績係数（効率）を向上させることができる。
【００２６】
ところで、超臨界域おいては、気相冷媒も液相状態と略等しい密度を有しているので、エジェクタ４００（ノズル４１０）にて減圧膨張された冷媒は、液相冷媒も気相冷媒と略同等の速度まで加速される。このため、エジェクタ４００（ノズル４１０）でのエネルギ変換効率が（フロンの約２倍程度と）高くなるので、減圧時に発生する膨張エネルギーをより確実に回収できる。したがって、吸入圧上昇分ΔＰを大きくすることができるので、エジェクタサイクルの成績係数（効率）を向上させることができる。
【００２７】
また、臨界点から飽和液線側においける二酸化炭素の等エントロピ線は、フロンに比べて、圧力の変化量（ΔＰ）に対する比エンタルピの変化量（Δｈ）の比（＝Δｈ／ΔＰ）が大きいので、エジェクタ４００にて減圧膨張させたときに、フロンを冷媒とするエジェクタサイクルに比べてノズル４１０の冷媒入口とディフューザ４３０の冷媒入口での比エンタルピ差（断熱熱落差）を大きくすることができる。
【００２８】
以上に述べたように、本実施形態によれば、二酸化炭素を冷媒としてフロンの使用を廃止しつつ、エジェクタサイクルの成績係数（効率）を向上させることができる。
【００２９】
なお、図３は本実施形態に係るエジェクタサイクルの成績係数（ＣＯＰ）及び冷凍能力（冷房能力）と高圧側圧力（エジェクタ４００（ノズル４１０）にて減圧される前の冷媒圧力）との関係を示すものであり、図３から明らかなように、高圧側圧力を上昇させるほど、冷凍能力が増大するものの、過度に高圧側圧力を上昇させると、成績係数が悪化するので、成績係数が最大となる高圧側圧力を維持するように、エジェクタ４００（ノズル４１０）の形状及び大きさ、並びに圧縮機１００の吐出流量等を制御調整することが望ましい。
【００３０】
（第２実施形態）
ところで、エジェクタサイクルでは、前述のごとく、エジェクタ４００にて膨張エネルギーを回収して圧縮機１００の吸入圧を上昇させて圧縮機１００の駆動力の低減を図っているが、高圧側の冷媒圧力が超臨界以上と高いので、ディフューザ４３０の出口側での冷媒圧力が臨界圧力以上となるおそれがある。
【００３１】
そして、ディフューザ４３０の出口側での冷媒圧力が臨界圧力以上となると、気液分離器５００内の圧力も臨界圧力以上となり、気液分離器５００内の冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離することができないので、液相冷媒を蒸発器３００に供給することができない。
【００３２】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、エジェクタ４００にて昇圧された冷媒を減圧する第２減圧器（圧力調整手段）７１０をエジェクタ４００の冷媒流れ下流側に配設するとともに、減圧器７１０にてエジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力を臨界圧力未満（気液二相域）まで減圧調整している。
【００３３】
（第３実施形態）
第２実施形態では、エジェクタ４００の冷媒流れ下流側に第２減圧器（圧力調整手段）７１０を配設してエジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力を臨界圧力未満となるように調節したが、本実施形態は、図５に示すように、エジェクタ４００の冷媒流れ上流側に第３減圧器（圧力調整手段）７２０を配設し、この第３減圧器７２０にてエジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力を臨界圧力未満（気液二相域）まで減圧調節するように構成したものである。
【００３４】
ところで、本実施形態に係る第３減圧器７２０及び第２実施形態に係る第２減圧器７１０は、共にエジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力を臨界圧力未満となるように調節するものであるが、高圧側の冷媒圧力やエジェクタ４００の効率によっては、第２、３減圧器７１０、７２０にて冷媒を減圧しなくてもエジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力が臨界圧力未満である場合があり得る。
【００３５】
このような場合には、第２実施形態のごとく、エジェクタ４００の冷媒流れ下流側に第２減圧器７１０を配設すると、第２減圧器７１０が冷媒の流通抵抗（圧力損失）となり、サイクルの効率を低下させる要因となる。
【００３６】
これに対して、本実施形態のごとく、エジェクタ４００の冷媒流れ上流側に第３減圧器７２０を配設すれば、必ず超臨界域で減圧が行われることとなるので、エジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力が確実に臨界圧力未満となるように調節しつつ、冷媒の流通抵抗（圧力損失）が増大することを防止できる。
【００３７】
（第４実施形態）
第１〜３実施形態では、エジェクタ４００から流出した後（ディフィーザ４３０にて昇圧した後）の冷媒を気液分離器５００にて気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒を圧縮機１００の吸入側に流出させ、液相冷媒を蒸発器３００側に流出させたが、本実施形態は、図６に示すように、気液分離器５００を混合部４２０の冷媒出口部に設けることにより、エジェクタ４００から流出する前の冷媒から液相冷媒を分離抽出し、その分離抽出した液相冷媒を蒸発器３００側に供給するとともに、気相冷媒を圧縮機１００の吸入側に供給するものである。
【００３８】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３９】
図７（ａ）はエジェクタ効率ηｅと蒸発器３００で発生する冷凍能力Ｑｅ（＝Ｇｅ×Δｈ）との関係を示す数値シミレーション結果であり、図７（ｂ）はエジェクタ効率ηｅと圧縮機１００の吸入圧上昇分ΔＰ及び蒸発器３００の冷媒入口側と出口側との比エンタルピ差Δｈとの関係を示す数値シミレーション結果であり、図７（ｃ）はエジェクタ効率ηｅと圧縮機１００に吸入される冷媒の質量流量Ｇｒ及び蒸発器３００内を流通する冷媒の質量流量Ｇｅとの関係を示す数値シミレーション結果である。
【００４０】
そして、図７から明らかなように、エジェクタ効率ηｅが大きくなると、吸入圧上昇分ΔＰが大きくなり圧縮機１００の仕事量を低減することができるものの、吸入圧上昇分ΔＰが大きくなると、気液分離器５００内の圧力が上昇してしまうので、図８の破線で示されるように、蒸発器３００に流入する際の冷媒の比エンタルピが大きくなってしまう。このため、蒸発器３００の冷媒入口側と出口側との比エンタルピ差Δｈが小さくなり、蒸発器３００で発生する冷凍能力Ｑｅも小さくなってしまう。
【００４１】
因みに、エジェクタ効率ηｅとは、放熱器２００（高圧側熱交換器）を流通する冷媒の質量流量Ｇｎとノズル４１０の出入口のエンタルピ差Δｉｅとの積を分母とし、分子には、圧縮機１００の仕事としてエネルギがどの程度回収されたかを示す冷媒流量Ｇｎと蒸発器３００（低圧側熱交換器）を流通する冷媒の質量流量Ｇｅとの和とエジェクタ４００での圧力回復ΔＰを置いて定義したものである。具体的には、エジェクタ４００に吸引される前の吸引冷媒の速度エネルギを考慮して、以下の数式１で定義した。
【００４２】
【数１】
0004407094.tif 000002
【００４３】
これに対して、本実施形態では、エジェクタ４００から流出する前の冷媒から液相冷媒を分離抽出し、その分離抽出した液相冷媒を蒸発器３００側に供給するので、図８の実線に示されるように、吸入圧上昇分ΔＰが大きくなっても、気液分離器５００から流出する液相冷媒の圧力上昇分ΔＰｅは、吸入圧上昇分ΔＰより小さくすることができる。
【００４４】
したがって、蒸発器３００に流入する際の冷媒の比エンタルピが大きくなってしまうことを防止できるので、蒸発器３００の冷媒入口側と出口側との比エンタルピ差Δｈｅを大きくすることができ、蒸発器３００で発生する冷凍能力Ｑｅを大きくすることができる。
【００４５】
ところで、図９は、ノズル４１０の冷媒出口からディフィーザ４３０の冷媒出口までにおける、エジェクタ４００の冷媒通路断面の中央部を基準とした半径方向の位置と冷媒流速との関係を示す数値シミレーション結果である。
【００４６】
なお、数値シミレーションに当たっては、ノズル４１０、混合部４２０及びディフィーザ４３０は回転対称形状として、流速分布は中央部（基準）に対して対称に分布するものと仮定している。また、冷媒流速（ガス速度）は、ノズル４１０出口での速度を１とした場合の大きさを示している。
【００４７】
そして、図９から明らかなように、ノズル４１０から流出したジェット流（駆動流ガス）は、蒸発器３００から冷媒を吸引加速させながら、自らはその流速を低下させていく。このとき、混合部４２０の冷媒出口部（ディフィーザ４３０の冷媒入口部）において、蒸発器３００から吸引した吸引ガス（吸引流ガス）の流速と駆動流ガスの流速とが略等しくなるように混合し、その混合した冷媒は、ディフィーザ４３０内に流入してその流速を低下させながら、圧力を上昇させる。
【００４８】
つまり、エジェクタ４００内を流通する冷媒（駆動流ガス）は、混合部４２０の冷媒出口部において吸引流ガスの吸引を終了し、ディフィーザ４３０にてその圧力を上昇させるので、本実施形態のごとく、気液分離器５００を混合部４２０の冷媒出口部に設けて分離抽出した液相冷媒を蒸発器３００側に供給すれば、吸入圧上昇分ΔＰを確保して高いエジェクタ効率ηｅを維持しつつ、蒸発器３００に流入する際の冷媒の比エンタルピが大きくなってしまうことを防止して冷凍能力Ｑｅを大きくすることができる。
【００４９】
（第５実施形態）
本実施形態は、図１０に示すように、第４実施形態と同様に混合部４２０の冷媒出口側にてエジェクタ４００内を流通する冷媒から液相冷媒を分離抽出し、その分離抽出した液相冷媒を蒸発器３００側に流出させ気液分離器５００（以下、第１気液分離器５００と呼ぶ。）に加えて、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離した液相冷媒を蒸発器３００側に供給するとともに、気相冷媒を圧縮機１００の吸入側に供給する第２気液分離器５１０を設けたものである。
【００５０】
これにより、仮に、第１気液分離器５００にて十分な量の液相冷媒を分離抽出することができなくても、第２気液分離器５１０にてエジェクタ４００から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を蒸発器３００側に供給するので、蒸発器３００に十分な量の液相冷媒を供給することができる。
【００５１】
なお、第２気液分離器５００内の圧力は、ディフィーザ４３０にて昇圧される前の圧力となるので、本実施形態では、第１気液分離器５００と蒸発器３００とを結ぶ冷媒通路には減圧器を設けていない。これに対して、第２気液分離器５１０内の圧力は、ディフィーザ５１０にて昇圧された圧力となるので、第２気液分離器５１０と蒸発器３００とを結ぶ冷媒通路に減圧器６００を配設して蒸発器３００内の圧力上昇を防止している
ところで、図１１はエジェクタ４００の冷媒通路断面の中央部を基準とした半径方向の位置と冷媒中に占める液相冷媒の割合（液体積割合）との関係を示す数値シミレーション結果であり、図１１から明らかなように、冷媒通路断面の中央部において最も液体積割合が大きくなる。なお、計算条件は、第４実施形態と同じであり、図１１中、実線はノズル４１０出口付近を示し、破線は混合部４２０出口付近を示し、一転鎖線はディフィーザ４３０出口付近を示しものである。
【００５２】
そこで、本実施形態では、第１気液分離器５００に冷媒を導く冷媒導入管５０１の導入開口部５０２を、エジェクタ４００の（混合部４２０の冷媒出口側における）冷媒通路断面の中央部に配置することより、効率良く液相冷媒を分離抽出している。
【００５３】
（第６実施形態）
本実施形態は、第５実施形態における第１気液分離器５００と第２気液分離器５１０とを一体化して１個の気液分離器５２０とすることにより、小型化及び搭載性（設置性）を向上させたものである。
【００５４】
具体的には、図１２に示すように、パンチメタル等の複数個のオリフィス（小穴）５２２が形成された仕切部材５２３によりケーシング５２１を上下に区画するとともに、冷媒導入管５０１を仕切部材５２３より下方側に形成された空間５２４に連通させ、かつ、エジェクタ４００（ディフィーザ５３０）の冷媒出口側を仕切部材５２３より下方側に形成された空間５２５に連通させたものである。
【００５５】
そして、空間５２５側を圧縮機１００の吸入側に連通させて気相冷媒を圧縮機１００にて吸引し、空間５２４に溜まった液相冷媒を蒸発器３００側に供給する。このとき、オリフィス５２２は、空間５２５側から空間５２４側に流入する冷媒を減圧して蒸発器３００側の圧力上昇を抑制する減圧手段（絞り手段）として機能するとともに、仕切部材５２３と共にエジェクタ４００（ディフィーザ５３０）から流出した冷媒により気液分離器５２０内の液相冷媒が攪乱してしまうことを防止する攪乱防止手段として機能している。
【００５６】
（第７実施形態）
本実施形態は、図１３に示すように、エジェクタ４００、気液分離器５００及び減圧器（絞り手段）６００を一体化したものであり、以下、その詳細構造を述べる。
【００５７】
図１３中、５４０はエジェクタ４００（ディフィーザ４３０）から噴出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して、その分離された液相冷媒を蓄える金属製のタンク部（タンク本体）であり、エジェクタ４００は、タンク部５４０内において、エジェクタ４００内を流通する冷媒が下方側から上方側に向けて鉛直方向に流通し、かつ、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）の冷媒出口部４３１がダンク部５４０内の冷媒液面ＬＳより上方側に位置して上方に向けて開口するように、タンク部５４０に内蔵されている。
【００５８】
このとき、ノズル４１０から混合部４２０を経由してディフィーザ４３０に至る冷媒通路は、冷媒に不必要な圧力損失が発生しないように略直線状となっているとともに、ノズル４１０は、タンク部５４０外に位置して大気に晒されている。
【００５９】
そして、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）の冷媒出口部４３１側には、冷媒出口４３１から流出する冷媒を衝突させる衝突壁（じゃま板）５４１がタンク部５４０の内壁に接合されている。
【００６０】
ところで、５４２はタンク部５４０の上方側に溜まった気相冷媒を圧縮機１００の吸入側に流出させる気相冷媒流出管であり、この気相冷媒流出管５４２は、タンク部５４０の下方側に溜まった液相冷媒中で略１８０°屈曲してＵ字状に形成されている。
【００６１】
そして、気相冷媒流出管５４２のうち液相冷媒中に位置する屈曲部５４２ａには、液相冷媒中に混合した潤滑油（圧縮機１００内の摺動部を潤滑するための冷凍機油）を吸引するオイル戻し穴５４３が設けられている。なお、オイル戻し穴５４３から吸引される潤滑油は、実際には、潤滑油を多く含む液相冷媒である。
【００６２】
また、５４３はタンク部５４０の下方側に溜まった液相冷媒を蒸発器３００側に流出させる液相冷媒流出管であり、この液相冷媒流出管５４３の冷媒出口側には、減圧器６００（本実施形態では、開度が固定された固定絞り等のオリフィス）が設けられている。
【００６３】
次に、本実施形態に係るエジェクタ一体型気液分離器の作用効果を述べる。
【００６４】
エジェクタ４００から流出（噴出）する冷媒は、衝突壁５４１に衝して飛散するが、気相冷媒に比べて密度及び粘度が大きい液相冷媒は、衝突壁５４１に衝突して張り付くか、又は気相冷媒に比べて大きく飛散しないため、液相冷媒と気相冷媒とを効率よく分離することができる。なお、衝突壁５４１に衝突して張り付いた液相冷媒は、自重により下方に落下する。
【００６５】
また、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）の冷媒出口部４３１がダンク部５４０内の冷媒液面ＬＳより上方側に位置して開口しているので、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）から流出（噴出）する冷媒により、タンク部５４０内の冷媒が撹拌されてしまうことを防止できるので、気液分離された冷媒が混合してしまうことを防止できる。
【００６６】
また、冷媒出口部４３１が上方に向けて開口しているので、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）から流出（噴出）する冷媒から密度の大きい液相冷媒を分離抽出し易い。
【００６７】
ところで、エジェクタ４００を気液分離器５００（タンク部５４０）に内蔵するに当たっては、図１４の紙面右側に示されるように、エジェクタ４００内を流通する冷媒が上方側から下方側に向けて流通し、かつ、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）の冷媒出口部４３１がダンク部５４０内の冷媒液面ＬＳより上方側に位置するようにする手段（以下、この手段を上方内蔵型と呼ぶ。）も考えられるが、この上方内蔵型では、以下に述べる理由により、気液分離器５００（タンク部５４０）の上下方向寸法Ｈが却って大きくなってしまう。
【００６８】
すなわち、上方内蔵型の気液分離器及び本実施形態に係る気液分離器（以下、下方内蔵型の気液分離器と呼ぶ。）のいずれの形式であっても、冷媒出口部４３１をダンク部５４０内の冷媒液面ＬＳより上方側に位置させる必要があるので、液面高さｈ１及びノズル４１０から冷媒出口部４３１まで寸法を、上方内蔵型及び下方内蔵型で同一とすると、上方内蔵型の気液分離器では、冷媒液面ＬＳより上方側の寸法ｃ２をノズル４１０から冷媒出口部４３１まで寸法より大きくする必要がある。
【００６９】
これに対して、下方内蔵型の気液分離器では、ノズル４１０から冷媒出口部４３１までの大部分（混合部４２０）を液相冷媒中に浸漬することができるので、気液分離器５００（タンク部５４０）の上下方向寸法Ｈを上方内蔵型の気液分離器に比べて小さくすることができる。
【００７０】
因みに、ノズル４１０から冷媒出口部４３１までの寸法が十分に小さければ、上方内蔵型の気液分離器の上下方向寸法Ｈを下方内蔵型の気液分離器の上下方向寸法Ｈと同等程度まで小さくすることができるが、ノズル４１０から冷媒出口部４３１までの寸法が小さいと、蒸発器３００から冷媒を十分に吸引することができなくなり、かつ、ディフィーザ４３０にて冷媒を十分に昇圧することができなくなるおそれが高い。
【００７１】
ところで、ノズル４１０には、放熱器２００にて冷却されたと言えども、比較的温度の高い冷媒が流入するので、ノズル４１０も含めてエジェクタ４００全体をタンク部５４０に内蔵すると、減圧膨張される前の温度の高い冷媒にてタンク部５４０内の液相冷媒が蒸発してしまい、蒸発器３００に十分な量の液相冷媒を供給することができなくなるおそれがある。
【００７２】
これに対して、本実施形態では、エジェクタ４００のうち、少なくともノズル４１０をタンク部５４０外に位置させているので、エジェクタ４００内を流通する冷媒のうちタンク部５４０内を流通する冷媒は、ノズル４１０にて減圧膨張された温度の低い冷媒となる。したがって、タンク部５４０内の液相冷媒が蒸発してしまうことを防止できるので、蒸発器３００に十分な量の液相冷媒を供給することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、タンク部５４０内において、エジェクタ４００内を流通する冷媒が下方側から上方側に向けて鉛直方向に流通するように、エジェクタ４００を気液分離器５００に内蔵したが、本実施形態は、これに限定されるものではなく、例えばエジェクタ４００内を流通する冷媒が、水平面に対して傾いた状態で下方側から上方側に向けて流通するようにしてもよい。
【００７４】
また、本実施形態では、ノズル４１０のみがタンク部５４０外に位置していたが、本実施形態は、例えば混合部４２０がタンク部５４０外に位置していてよい。
【００７５】
また、本実施形態では、ノズル４１０から混合部４２０を経由してディフィーザ４３０に至る冷媒通路は略直線状であったが、本実施形態は、少なくともノズル４１０から混合部４２０に至る冷媒通路が略直線状であればよいので、ディフィーザ４３０を屈曲させてもよい。
【００７６】
なお、ここで言う「冷媒通路は略直線状」とは、厳密に直線上と言う意味ではなく、製造誤差や大きな圧力損失が発生しない程度の屈曲は含む意味である。
【００７７】
（第８実施形態）
第７実施形態では、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）の冷媒出口部４３１側から流出する冷媒を衝突壁５４１に衝突させたが、本実施形態は、図１５、１６に示すように、冷媒出口部４３１を冷媒液面ＬＳより上方側に位置させた状態で、冷媒出口４３１から噴出する冷媒がタンク部５４０の内壁に衝突するように、エジェクタ４００をタンク部５４０に内蔵したものである。
【００７８】
これにより、衝突壁５４１を廃止することができるので、気液分離器５００の製造原価低減を図りつつ、液相冷媒と気相冷媒とを効率よく分離することができる。
【００７９】
なお、本実施形態においても、ノズル４１０をタンク部５４０外に位置させているので、第７実施形態と同様に、タンク部５４０内の液相冷媒が蒸発してしまうことを防止でき、蒸発器３００に十分な量の液相冷媒を供給することができる。
【００８０】
因みに、本実施形態では、エジェクタ４００内を流通する冷媒が略水平方向に流通するようにエジェクタ４００の長手方向を略水平にしたが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えばエジェクタ４００内を流通する冷媒が、水平面に対して傾いた状態で下方側から上方側に向けて流通するようにしてもよい。
【００８１】
（第９実施形態）
本実施形態は、図１７に示すように、二酸化炭素を冷媒とするエジェクタサイクルの高圧側熱交換器（放熱器２００）にて冷媒と給湯水とを熱交換して給湯水を加熱するエジェクタサイクル式給湯器（以下、給湯器と略す。）に関するものである。
【００８２】
そして、気液分離器５００から蒸発器３００に供給される液相冷媒が流通する冷媒通路に流量調整が可能な電気式の流量調節弁（可変絞り）７３０を設け、かつ、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）の出口側であって、気液分離器５００に流入する前の冷媒の温度を検出する第１冷媒温度センサ７４１、及び流量調節弁７３０の出口側における蒸発器３００に流入する冷媒の温度を検出する第２冷媒温度センサ７４２設けて両温度センサ７４１、７４２の検出温度に基づいて流量調節弁（可変絞り）７３０のバルブ開度を制御（調節）する。
【００８３】
なお、放熱器２００（水−冷媒熱交換器）は、冷媒と給湯水とが対向流れ（直対向流も含む。）の状態で熱交換が行われるように構成されており、圧縮機１００は、エジェクタ４００に流入する冷媒流量が所定値となるように、圧縮機１００を駆動する電動モータＭｏによりその回転数が制御されている。
【００８４】
因みに、７５０は放熱器２００にて加熱された給湯水を保温貯蔵する貯湯タンクであり、７５１は貯湯タンク７５０と放熱器２００との間で給湯水を循環させる電動式のポンプであり、７４３は貯湯タンク７５０内の給湯水の温度を検出する給湯水温度センサであり、７４０は流量調節弁７３０のバルブ開度、電動モータＭｏ（圧縮機１００）及びポンプ７５１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。
【００８５】
次に、本実施形態に係る給湯器の概略作動及びその特徴を述べる。
【００８６】
貯湯タンク７５０に保温貯蔵された給湯水（温水）は、給湯器の使用者（ユーザ）から要求に応じて出湯され、かつ、貯湯タンク７５０内の給湯水量が所定量以下となったときには、水道水が貯湯タンク７５０に供給される。
【００８７】
一方、貯湯タンク７５０内の給湯水の温度が所定温度以下となったときには、流量調節弁７３０のバルブ開度を制御して高いエジェクタ効率ηｅを維持しつつ、ポンプ１５１及び圧縮機１００を稼動させて貯湯タンク７５０内の給湯水を加熱する。ここで、「流量調節弁７３０のバルブ開度を制御して高いエジェクタ効率ηｅを維持する」とは、具体的には、以下のようにして行う。
【００８８】
すなわち、エジェクタ効率ηｅは、前述のごとく、エジェクタ４００（ノズル４１０）で発生した膨張エネルギに対するディフィーザ４３０で回収した（昇圧した）圧力エネルギの比であり、エジェクタ効率ηｅが大きいほど、回収した圧力エネルギが大きくなるため、サイクルの成績係数が高くなる。
【００８９】
なお、サイクルの成績係数とは、周知ごとく、サイクルに投入したエネルギ（この場合は、圧縮機１００の消費動力）に対するサイクルの出力（この場合は、放熱器２００から放熱された熱量）の比を言う。
【００９０】
一方、エジェクタ効率ηｅは、上記の数式１からも明らかなように、放熱器２００を流通する冷媒流量Ｇｎに対する蒸発器３００を流通する冷媒流量Ｇｅの流量比α（＝Ｇｅ／Ｇｎ）、エジェクタ４００（ディフィーザ４３０）での圧力回復（圧力上昇）ΔＰ、ノズル４１０の出入口のエンタルピ差Δｉｅ、及び蒸発器３００からエジェクタ４００に吸引される冷媒の冷媒の流速Ｕｅ等の関数となるが、流速Ｕｅ（Ｇｅ・Ｕｅ2／２）の値は無視できるほど小さく、かつ、ΔＰ／（ρｇ・Δｉｅ）は流量比αが大きくなるほど小さくなる小さくなるので、ΔＰ／（ρｇ・Δｉｅ）をパラメータβとしてエジェクタ効率ηｅと流量比αとの関係を求めれば、エジェクタ効率ηｅを示すグラフは、図１８に示すような極大値を有するような特性となる。
【００９１】
なお、パラメータβ（ｎ）及びパラメータβ（ｎ＋１）は、パラメータβ（ｎ＋１）がパラメータβ（ｎ）より大きいと言うことを示しているのではなく、パラメータβ（ｎ）の値とパラメータβ（ｎ＋１）の値とが相違していることを意味するものである。
【００９２】
したがって、パラメータβの変化とともに、そのときパラメータβにおけるエジェクタ効率ηｅが最大と流量比αとなるように流量調節弁７３０のバルブ開度を制御すれば、高いエジェクタ効率ηｅを維持しながらエジェクタサイクルを運転することができる。
【００９３】
ところで、エジェクタサイクルは、前述ごとく、高圧側（エジェクタ４００にて減圧される前）の冷媒流れと低圧側（蒸発器３００側）の冷媒流れとを有しているので、パラメータβは、少なくとも高圧側冷媒の状態（エンタルピ）及び低圧側冷媒の状態（エンタルピ）に関する関数となる。
【００９４】
そこで、本実施形態では、両冷媒温度センサ７４１、７４２の検出温度に基づいてパラメータβを決定して流量調節弁７３０のバルブ開度を制御することにより、エジェクタサイクル（給湯器）を効率良く運転している。
【００９５】
ところで、本実施形態では、流量調節弁７３０により蒸発器３００に流入する前の冷媒の減圧量（流量）を調節することでエネルギの変換効率を制御するエジェクタ効率制御手段を構成したが、流量調節弁７３０のバルブ開度を変更すると、蒸発器３００内の圧力及び温度、並びにエジェクタ４００（ディフィーザ４３０）ので昇圧量も変化するので、流量調節弁（エジェクタ効率制御手段）７３０は、流量比α、蒸発器３００内の圧力及び温度、並びにエジェクタ４００（ディフィーザ４３０）ので昇圧量のいずれかを調節してエジェクタ効率ηｅを調節するものとも言える。
【００９６】
なお、本実施形態では、高圧側冷媒の温度及び低圧側冷媒の温度に基づいてパラメータβを決定したが、冷媒状態（エンタルピ）は、圧力からも特定することができるので、冷媒温度に代えて高圧側冷媒の圧力及び低圧側冷媒の圧力に基づいてパラメータβを決定してもよい。
【００９７】
また、パラメータβを決定するに当たっては、冷媒の温度又は圧力に加えて、外気温度等のエジェクタサイクルが運転される際の環境によって変動する要素を考慮してもよい。
【００９８】
また、高圧側冷媒の状態（エンタルピ）及び低圧側冷媒の状態（エンタルピ）を検出するためのセンサ類（検出手段）の検出位置は、図１７に示された位置に限定されるものではなく、例えばエジェクタ４００の冷媒入口側にて高圧側冷媒の状態（エンタルピ）を検出し、蒸発器３００の冷媒出口側にて低圧側冷媒の状態（エンタルピ）を検出してもよい。
【００９９】
（第１０実施形態）
本実施形態は、図１９に示すように、流量調節弁７３０をエジェクタ４００の冷媒入口側に配設するとともに、両冷媒温度センサ７４１、７４２の検出温度に基づいてパラメータβを決定して高いエジェクタ効率ηｅを維持するように流量調節弁７３０のバルブ開度を制御するものである。
【０１００】
なお、本実施形態において、流量調節弁７３０のバルブ開度を調整すると、高圧側の冷媒圧力も変化するので、流量調節弁（エジェクタ効率制御手段）７３０は、流量比α及び高圧側の冷媒圧力のいずれかを調節してエジェクタ効率ηｅを調節するものとも言える。
【０１０１】
（第１１実施形態）
第９、１０実施形態では、エジェクタサイクル内に流量調節弁７３０を設けてエジェクタ効率ηｅが高くなるようにサイクルを制御したが、本実施形態が、図２０に示すように、流量調節弁７３０を廃止するとともに、両冷媒温度センサ７４１、７４２の検出温度に基づいてポンプ７５１を制御し、放熱器２００にて高圧冷媒と熱交換する給湯水の流量を制御することにより、熱交換後の給湯水の温度を調節することによりエジェクタ４００でのエネルギの変換効率（エジェクタ効率ηｅ）が高くなるようにしたものである。
【０１０２】
（第１２実施形態）
本実施形態は、図２１に示すように、放熱器２００から流出する冷媒の温度を検出する第３冷媒温度センサ７４４、及び放熱器２００に流入する給湯水の温度を検出する給湯水温度センサ７４５を設けるとともに、両冷媒温度センサ７４１、７４２の検出温度に基づいてポンプ７５１を制御し、放熱器２００を流通する冷媒の温度と給湯水の温度との差を調節することによりエジェクタ４００でのエネルギの変換効率（エジェクタ効率ηｅ）が高くなるようにしたものである。
【０１０３】
（第１３実施形態）
本実施形態は、図２２に示すように、放熱器２００から流出した冷媒と圧縮機１００に吸入される冷媒とを熱交換する熱交換器（加熱手段）８００を設けて圧縮機１００の吸入される冷媒を加熱するように構成したものである。
【０１０４】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【０１０５】
エジェクタサイクルでは、圧縮機１００にエジェクタ４００（ディフィーザ４３０）にて昇圧された冷媒が吸入されるので、エジェクタ４００を用いない通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べて、圧縮機に吸入される（飽和ガス）冷媒のエンタルピが小さくなる。このため、仮に、エジェクタサイクルにおける圧縮機の吐出圧と通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける圧縮機の吐出圧とが同じであると、圧縮機１００から吐出される冷媒の温度が、通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べてエジェクタサイクルの方が低くなる。
【０１０６】
これに対して、本実施形態では、放熱器２００から流出した冷媒と圧縮機１００に吸入される冷媒とを熱交換して圧縮機１００に吸入される冷媒を加熱するので、圧縮機１００に吸入される冷媒の温度を上昇させることができる。したがって、圧縮機１００から吐出される冷媒の温度が上昇し、放熱器２００での加熱能力（給湯能力）及びサイクルの成績係数を向上させることができる。
【０１０７】
（第１４実施形態）
本実施形態は、図２３に示すように、圧縮機１００を駆動する電動モータＭｏ（駆動源）と圧縮機１００に吸入される冷媒とを熱交換する熱交換器（加熱手段）８１０を設けて圧縮機１００の吸入される冷媒を加熱するように構成したものである。
【０１０８】
（第１５実施形態）
本実施形態は、図２３に示すように、貯湯タンク７５０に蓄えられた給湯水にて圧縮機１００に吸入される冷媒を加熱する熱交換器８２０を設けたものである。
【０１０９】
これにより、圧縮機１００に吸入される冷媒の温度が次第に上昇していくので、放熱器２００での加熱能力を向上させつつ、圧縮機１００の消費動力を低減してサイクルの成績係数を向上させることができる。
【０１１０】
（第１６実施形態）
本実施形態は、給湯器を含む家庭やビル等の建物全体の熱管理（熱マネージメント）システムに本発明に係るエジェクタサイクルを適用したものである。具体的には、図２５に示すように、建物内で発生する廃熱（本実施形態では、風呂の残り湯）を回収して圧縮機１００に吸入される冷媒とを熱交換する熱交換器（加熱手段）８３０を設けるとともに、エジェクタ４００と気液分離器５００との間に第２の蒸発器３１０を設けたものである。
【０１１１】
これにより、廃熱にて放熱器２００での加熱能力（給湯能力）及びサイクルの成績係数を向上させつつ、例えば蒸発器３００にて室内の冷房（空調）を行いながら吸熱し、この吸熱した熱と第２の蒸発器３１０にて吸熱した熱とにより給湯水を加熱してもよい。
【０１１２】
なお、本実施形態はでは、蒸発器３００にて室内の冷房（空調）を行ったが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、第２の蒸発器３１０にて室内の冷房を行ってもよい。また、２つの蒸発器３０００、３１０にて室内の冷房を行ってもよい。
【０１１３】
また、本実施形態は、図２５に示される構成に限定されるものではなく、貯湯タンク７５０と（床）暖房用の熱気交換機とを兼用させてもよい。
【０１１４】
また、本実施形態は、図２５に示される構成に限定されるものではなく、例えば図２６に示すように、放熱器２００を複数個として、必要とする温度域に応じて給湯水を供給してもよい。
【０１１５】
これにより、エジェクタサイクルから給湯水に供給される熱を効率よく利用することができるとともに、貯湯タンク７５０を必要としない温水利用機器７５３と給湯器等の貯湯タンク７５０を必要とする温水器器とに１つのエジェクタサイクルにて熱を供給することができる。
【０１１６】
（第１７実施形態）
本実施形態は、図２７に示すように、放熱器２００とエジェクタ４００との間の冷媒通路に、蒸発器３００の冷媒出口側における冷媒加熱度に基づいて開度を変化させる制御弁７３１を設けたものである。
【０１１７】
なお、本実施形態に係る制御弁７３１は、蒸発器３００の冷媒出口側における冷媒温度を機械的に感知して冷媒加熱度を所定の一定値に維持する、いわゆる外部均圧式の温度式膨張弁であり、７３１ａは冷媒温度を感知する感温部であり、７３１ｂは均圧（外均）管である。
【０１１８】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【０１１９】
蒸発器３００の冷媒出口側における加熱度が大きくなると、蒸発器３００に流入する冷媒流量Ｇｅが大きくなる。一方、エジェクタ４００でのポンプ仕事量が一定であることから、冷媒流量Ｇｅが大きくなって流量比αが大きくなると、これに応じてエジェクタ４００での昇圧ΔＰが減少していく。このため、図２８に示すように、エジェクタ効率ηｅが最大となる加熱度が存在する。
【０１２０】
そこで、本実施形態では、エジェクタ効率ηｅが最大となる加熱度を維持するように制御弁７３１を制御することにより、高いエジェクタ効率ηｅを維持しながらエジェクタサイクルを運転している。
【０１２１】
なお、本実施形態では、加熱度を略一定値となるように制御したが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば制御弁７３１を電気式として、制御目標加熱度をエジェクタサイクルの運転状況に応じて変化させてもよい。
【０１２２】
（第１８実施形態）
本実施形態は、図２９に示すように、放熱器２００とエジェクタ４００との間の冷媒通路に、エジェクタ４００にて減圧される前（本実施形態では、放熱器２００から流出して減圧する前）の冷媒温度に基づいて高圧側圧力を制御する制御弁７３２を設けたものである。ここで、高圧側圧力とは、制御弁７３２及びエジェクタ４００（ノズル４１０）にて減圧される前に冷媒圧力を意味するものである。
【０１２３】
なお、本実施形態に係る制御弁７３２は、放熱器２００の冷媒出口側における冷媒温度を機械的に感知して、その感知した冷媒温度に応じて高圧側圧力を制御するものであり、７３２ａは冷媒温度を感知する感温部である。
【０１２４】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【０１２５】
高圧側圧力が大きくなると、放熱器２００を流通する冷媒流量Ｇｎが小さくなる。一方、エジェクタ４００でのポンプ仕事量が一定であることから、冷媒流量Ｇｎが小さくなって流量比αが大きくなると、これに応じてエジェクタ４００での昇圧ΔＰが減少していく。このため、図３０に示すように、エジェクタ効率ηｅが最大となる高圧側圧力が存在する。
【０１２６】
そこで、本実施形態では、エジェクタ効率ηｅが最大となる高圧側圧力を維持するように制御弁７３２を制御することにより、高いエジェクタ効率ηｅを維持しながらエジェクタサイクルを運転している。
【０１２７】
なお、本実施形態では、機械式の制御弁７３２を用いたが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、電気式の制御弁を用いてもよい。
【０１２８】
（第１９実施形態）
本実施形態は、図３１に示すように、放熱器２００とエジェクタ４００との間の冷媒通路に、蒸発器３００内の圧力（蒸発器３００での熱負荷）に基づいて弁開度が制御される制御弁７３３を設けたものである。
【０１２９】
なお、本実施形態に係る制御弁７３３は、蒸発器３００内の圧力を機械的に感知して、その感知した圧力に応じて弁開度が変化する、いわゆる内部均圧式温度膨張弁と同様な構造を有するものであり、７３３ａは蒸発器３００内の圧力を制御弁７３３に導く均圧管である。
【０１３０】
このため、蒸発器３００内の圧力（蒸発器３００での熱負荷）が高くなると、制御弁７３３の開度が大きくなり、逆に、蒸発器３００内の圧力（蒸発器３００での熱負荷）が低くなると、制御弁７３３の開度が小さくなる。
【０１３１】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【０１３２】
本実施形態によれば、蒸発器３００内の圧力（蒸発器３００での熱負荷）に基づいて弁開度が制御するので、蒸発器３００内の圧力（蒸発器３００での熱負荷）が変動しても、この変動に応じて開度を制御することにより、エジェクタ効率ηｅを高く維持することが可能となる。
【０１３３】
因みに、本実施形態では、蒸発器３００内の圧力（蒸発器３００での熱負荷）が高くなると、制御弁７３３の開度が大きくなり、逆に、蒸発器３００内の圧力（蒸発器３００での熱負荷）が低くなると、制御弁７３３の開度が小さくなるように開度を制御しているので、蒸発器３００に流れ込む冷媒流量を適正流量としながら、エジェクタ効率ηｅを高く維持することが可能である。
【０１３４】
（第２０実施形態）
第１７実施形態では、放熱器２００とエジェクタ４００との間の冷媒通路に制御弁７３１を設けて、蒸発器３００の冷媒出口側における冷媒加熱度に基づいて制御弁７３１の開度を制御したが、本実施形態は、図３２に示すように、気液分離器５００と蒸発器３００との間の冷媒通路に制御弁７３１を設けて、蒸発器３００の冷媒出口側における冷媒加熱度に基づいて制御弁７３１の開度を制御するものである。
【０１３５】
これにより、制御弁７３１に作用する圧力を第１７実施形態より小さくすることができるので、制御弁７３１の小型化及び製造原価低減を図ることができる。
【０１３６】
（第２１実施形態）
第１９実施形態では、放熱器２００とエジェクタ４００との間の冷媒通路に制御弁７３３を設けたが、本実施形態は、図３３に示すように、気液分離器５００と蒸発器３００との間の冷媒通路に制御弁７３３を設けて、蒸発器３００内の圧力（蒸発器３００での熱負荷）に基づいて弁開度を制御するものである。
【０１３７】
（第２２実施形態）
本実施形態は、図３４〜３８に示すように、放熱器２００から流出した冷媒と圧縮機１００に吸入される冷媒とを熱交換する熱交換器（内部熱交換器）８００を設けたものである。
【０１３８】
これにより、制御弁７３１〜７３３に流入する冷媒が冷却されるので、ノズル４１０における膨張エネルギが減少し、ノズル４１０から流出する冷媒の流速が低下するとともに、ノズル４１０出口における冷媒の乾き度が低下する。
【０１３９】
このため、蒸発器３００からエジェクタ４００に吸引される吸引冷媒の流量が増大して吸引冷媒の流速が増大するので、ノズル４１０から吹き出す駆動冷媒の流速ろ吸引冷媒の流速との速度差が小さくなる。したがって、吸引冷媒と駆動冷媒とが混合する際に発生する渦に伴う損失（渦損失）が小さくなるので、エジェクタ効率ηｅが向上する。
【０１４０】
なお、図３４は第１７実施形態に係るエジェクタサイクルに熱交換器８００を設けた例であり、図３５は第１８実施形態に係るエジェクタサイクルに熱交換器８００を設けた例であり、図３６は第１９実施形態に係るエジェクタサイクルに熱交換器８００を設けた例であり、図３７は第２０実施形態に係るエジェクタサイクルに熱交換器８００を設けた例であり、図３８は第２１実施形態に係るエジェクタサイクルに熱交換器８００を設けた例である。
【０１４１】
（第２３実施形態）
本実施形態は、図３９に示すように、エジェクタ４００と放熱器２００との間の冷媒通路に設けられた制御弁７３１〜７３３とノズル４１０とを一体化することにより、エジェクタ４００と制御弁７３１〜７３３とを一体化したものである。
【０１４２】
ところで、ノズル４１０を通過する冷媒は、飽和液線を跨ぐようにして減圧されるため、ノズル４１０の途中で冷媒が気液二相状態となり、ノズル４１０の喉部（ノズル４１０内において最も断面積が小さくなる部位（図６参照））の壁面近傍において冷媒が沸騰する。一方、ノズル４１０の内壁から離れた中央部においては、冷媒が沸騰し難いため、冷媒の液滴を微粒化することが難しく、エジェクタ効率ηｅの低下をもたらす要因となっている。
【０１４３】
これに対して、本実施形態及び第１７〜１９実施形態においては、冷媒は、制御弁７３１〜７３３とノズル４１０との２段にて減圧される（絞られる）こととなるので、初段のノズル（この例では、制御弁７３１〜７３３）にて冷媒を一度沸騰させ、二段目のノズル（この例では、ノズル４１０）の入口部にて冷媒を拡大させて圧力を回復させることにより、沸騰核を生成させたまま二段目のノズル４１０にて沸騰させることができる。
【０１４４】
したがって、二段目のノズル４１０における冷媒の沸騰を促進することができるので、ノズル４１０の内壁から離れた中央部においても冷媒を沸騰させることができる。延いては、冷媒の液滴を微粒化することができるので、エジェクタ効率ηｅを向上させることができる。
【０１４５】
（第２４実施形態）
本実施形態は、放熱器２００から流出した冷媒と圧縮機１００に吸入される冷媒とを熱交換する熱交換器（内部熱交換器）８００、エジェクタ４００、気液分離器５００及び減圧器（絞り手段）６００を一体化したもの（エジェクタ一体型気液分離器）であり、以下、その詳細構造について、図４０〜４５を用いて説明する。
【０１４６】
なお、図４０はエジェクタ一体型気液分離器の軸方向断面図であり、図４１は図４０対して略９０度ずれた方向から見た軸方向断面図であり、図４２は図４０の上面図であり、図４３は図４０のＡ−Ａ断面図であり、図４４はディフィーザ４３０の斜視図であり、図４５（ａ）は熱交換器８００の斜視図であり、図４５（ｂ）は熱交換器８００を構成するチューブの断面図である。
【０１４７】
そして、気液分離器５００は、図４０、４１に示すように、円筒状の一端側が閉塞された略コップ状の下部ボディ（タンク本体）５５１と、他端側を閉塞する上部ボディ５５２とを溶接することによって構成されており、エジェクタ４００は、エジェクタ４００内を流通する冷媒が上方側から下方側に向けて鉛直方向に流通するように上部ボディ５５２（上方側）に固定されている。
【０１４８】
このとき、ディフィーザ４３０は、図４１、４２、４５に示すように、混合部４２０から下方側に向かうほどその断面積を徐々に拡大するようにラッパ状（末広がり状）の第１ホーン部４３１、並びに下部ボディ５５１の下端部５５２及び側壁部５５３の一部と共にディフィーザ４３０を構成する第２ホーン部４３２を有して構成されている。
【０１４９】
そして、第２ホーン部４３２は、側壁部５５３の所定の隙間を有して対向した略円筒状の円筒部４３２ａと第１ホーン部４３１と円筒部４３２ａとを滑らかに繋ぐ曲面状の曲面部４３２ｂとからなるもので、本実施形態では、第１ホーン部４３１及び第２ホーン４３２は一体成形されている。
【０１５０】
また、円筒部４３２ａには、側壁部５５３の接触してディフィーザ４３０を下部ボディ５５１に対して位置決めする位置決め用突起部４３３が設けられている。
【０１５１】
また、熱交換器８００は、図４３、４５（ａ）に示すように、エジェクタ４００にて減圧される前の高圧冷媒が流通する扁平状の第１チューブ８４０と、圧縮機１００に吸引される低圧冷媒が流通する扁平状の第２チューブ８５０とをその扁平面で接触させた状態で渦巻き状に巻いたものであり、両チューブ８４０、８５０は、図４５（ｂ）に示すように、１本のチューブ内に多数本の冷媒通路が形成された多穴チューブである。
【０１５２】
なお、両チューブ８４０、８５０の長手方向両端側には、チューブ８４０、８５０内の冷媒通路に連通するヘッダ８４１、８４２、８５１、８５２が接合されており、ヘッダ８４１、８５１が冷媒を各冷媒通路に分配供給するものであり、ヘッダ８４２、８５２は熱交換を終えて各冷媒通路から流出する冷媒を集合回収するものである。
【０１５３】
次に、本実施形態に係るエジェクタ一体型気液分離器の作動（冷媒流れ）について述べる。
【０１５４】
放熱器２００から流出した高温高圧の冷媒は、第１流入口５５４（図４１、４２参照）から気液分離器５００内に流入して、ヘッダ８４１、第１チューブ８４０及びヘッダ８４２の順に流通して連通口５５５（図４０参照）を経由してエジェクタ４００（ノズル４１０）に流入する。
【０１５５】
そして、エジェクタ４００（ノズル４１０）に流入した冷媒は、混合部４２０にて蒸発器３００にて蒸発した冷媒を吸引しながらディフィーザ４３０にてその圧力を上昇させた後、円筒部４３２ａと側壁部５５３との隙間（ディフィーザ４３０の一部）を経由して下部ボディ５５１の上方側（気液分離器５００内の上方側の空間）に流出する。なお、蒸発器３００にて蒸発した冷媒は、第２流入口５５８（図４２参照）から混合部４２０に吸引される。
【０１５６】
また、下部ボディ５５１の上方側（気液分離器５００内の上方側の空間）に存在する気相冷媒（低圧側冷媒）は、下部ボディ５５１の下方側（気液分離器５００内の下方側の空間）にて屈曲したＵ字状のＵ字管５５６の上端側開口部５５６ａからＵ字管５５６に吸引されてヘッダ８５１から第２チューブ８５０に流入し、高圧側冷媒（第１チューブ８４０内を流通する冷媒）と熱交換した後、第１流出口５５７（図４１参照）から流出して圧縮機１００に吸引される。
【０１５７】
なお、Ｕ字管５５６の下部屈曲部分には、冷媒から分離した冷凍機油（潤滑油）を取り込むオイル戻し穴５５６ｂ（図４５参照）が設けられており、このオイル戻し穴５５６ｂから取り込まれた冷凍機油は、低圧側冷媒と共に第２チューブ８５０を流通して圧縮機１００に吸引される。
【０１５８】
一方、下部ボディ５５１の下方側（気液分離器５００内の下方側の空間）に存在する液相冷媒は、エジェクタ４００の同軸上に配置された吸入パイプ５５８−１の下端側開口部５５８ａから吸引されて第２流出口５５９（図４０参照）から蒸発器３００に向けて流出する。なお、下端側開口部５５８ａから第２流出口５５９に至る冷媒通路にて所定の圧力損失を発生させることにより減圧器（絞り手段）６００を構成している。
【０１５９】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
【０１６０】
本実施形態では、気液分離器５００の一部（下部ボディ５５１の下端部５５２及び側壁部５５３の一部）にてディフィーザ４３０の一部を構成しているので、エジェクタ４００（第１ホーン部４３１）のみでディフィーザ４３０を構成する場合に比べて、十分な大きさの冷媒通路を有するディフィーザ４３０を構成することができる。
【０１６１】
しかも、気液分離器５００内の空間を利用して十分な大きさの冷媒通路を有するディフィーザ４３０を構成しているので、エジェクタ４００の性能を向上させつつ、エジェクタ４００を搭載するためのスペースを削減してエジェクタサイクルの設置（搭載）性を向上させることができる。
【０１６２】
（第２５実施形態）
本実施形態もエジェクタ一体型気液分離器に関するものである。具体的には、図４６に示すように、エジェクタ４００は、エジェクタ４００内を流通する冷媒が上方側から下方側に向けて鉛直方向に流通するように気液分離器５００内に配置するとともに、ディフィーザ４３０の冷媒出口（冷媒通路断面積が最大となる部位）より冷媒流れ下流側にて、冷媒の流通方向を下方側に向かう向きから上方側に向かう向きに略１８０度転向させるものである。
【０１６３】
これにより、エジェクタ４００（特に、ディフィーザ４３０）での圧力損失を最小限に抑制しつつ、冷媒の出入口を気液分離器５００の上方側に集中させることが可能となる。
【０１６４】
因みに、５６０は、気液分離器５００内の下方側の空間にてＵ字状に屈曲し、気液分離器５００内の上方側の空間に存在する気相冷媒（低圧側冷媒）を吸引するＵ字管であり、５７０は気液分離器５００内の下方側の空間に存在する液相冷媒を吸引する吸引パイプであり、Ｕ字管５６０の下端側屈曲部には、冷凍機油を取り込むオイル戻し穴５６１が形成されている。
【０１６５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、二酸化炭素を冷媒としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばエチレン、エタン、酸化窒素等であってもよい。
【０１６６】
また、エジェクタ４００の冷媒流れ上流側及び下流側の両側に減圧器７１０、７２０を配設してもよい。
【０１６７】
また、冷媒通路自体に適用な圧力損失を設けることにより、第１減圧器６００を廃止してもよい。
【０１６８】
また、第１〜３実施形態では、第１〜３減圧器６００、７１０、７２０を開度が固定された固定絞りやキャピラリーチューブ等にて構成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、開度を可変制御することができる可変開度バルブとしてもよい。
【０１６９】
なお、第２実施形態において、第２減圧器７１０を可変開度バルブとし、エジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力が臨界圧力未満である場合にはバルブ開度を大きくして圧力損失を小さくし、エジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力が臨界圧力以上の場合には、気液分離器５００入口での冷媒圧力が臨界圧力未満となるようにバルブ開度を調節すれば、第３実施形態と同様に、エジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力確実にが臨界圧力未満となるように調節しつつ、冷媒の流通抵抗（圧力損失）が増大することを防止できる。
【０１７０】
また、第１〜３実施形態では、、第２、３減圧器７１０、７２０にてエジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力を臨界圧力未満（気液二相域）まで減圧調節したが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮機の回転数や圧縮機の理論吐出量を調整する等の手段により圧縮機から吐出する冷媒流量を調節することによりエジェクタ４００にて昇圧された後の冷媒圧力を臨界圧力未満（気液二相域）まで減圧調節する圧力調整手段を構成してもよい。
【０１７１】
また、第４〜６実施形態では、混合部４２０の出口部近傍において、液相冷媒を分離抽出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エジェクタ４００の昇圧途中（混合部４２０の入口からディフィーザ４３０の出口までの間）であれば、どこでもよい。
【０１７２】
また、第９〜１６実施形態では、本発明に係るエジェクタサイクルを給湯器に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば空調装置等にも適用することができる。
【０１７３】
また、第９〜１６実施形態では、電動モータＭｏにて圧縮機１００から吐出される冷媒流量を制御したが、本発明はこれに限定されるものではなく、可変容量型の圧縮機にて圧縮機１００から吐出される冷媒流量を制御してもよい。
【０１７４】
また、第９〜１６実施形態では、圧縮機１００から吐出される冷媒流量を制御したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば圧縮機から吐出される冷媒流量（圧縮機の回転数）を一定値としてもよい。
【０１７５】
また、本発明は上述の実施形態それぞれに示されたものにのみ限定されるものでは、第１〜１６実施形態のうち少なくとも２つの実施形態を組み合わせてもよい。
【０１７６】
また、上述の実施形態では、エジェクタ４００の形状（ノズル４１０の入口径、ノズル４１０の喉部径、ノズル４１０の出口径、混合部４２０の径寸法、ノズル入口からノズル喉部までの寸法、ノズル喉部からノズル出口までの寸法、混合部４２０の長さ及びディフィーザ４３０の広がり角度等のエジェクタの仕様）が固定されたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、エジェクタ４００の形状をサイクルの運転状況に応じて変化させてもよい。これにより、エジェクタサイクルの運転状態によらず、高いエジェクタ効率を維持しつつ、サイクルを運転することができる。
【０１７７】
また、エジェクタ効率ηｅの定義式は、上記数式１に限定されるものではなく、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換する際にエネルギの変換効率を精度よく示すものであればよい。
【０１７８】
また、第６、７実施形態に係る気液分離器及び第８〜２５実施形態に係るエジェクタサイクルでは、二酸化炭素を冷媒とする高圧側圧力が冷媒の臨界圧力以上となるものであったが、これら実施形態はこれに限定されるものではなく、高圧側圧力が冷媒の臨界圧力未満となるものにも適用することができる。
【０１７９】
また、上述の実施形態では、混合部４２０とディフィーザ４３０とが明確に区別されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、混合部４２０とディフィーザ４３０と明確に区別することなく、混合部４２０の機能とディフィーザ４３０の機能とを併せ持った昇圧部とノズル４１０とでエジェクタ４００を構成してもよい。
【０１８０】
また、上述の実施形態では、ノズル４１０（エジェクタ４００）は１段絞りであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、ノズル４１０（エジェクタ４００）を複数段絞り構造を有するものにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るエジェクタサイクルのｐ−ｈ（モリエル）線図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るエジェクタサイクルにおける高圧側圧力と成績係数及び冷房能力との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るエジェクタサイクルのエジェクタ及び気液分離器部分の拡大模式図である。
【図７】（ａ）はエジェクタ効率ηｅと蒸発器で発生する冷凍能力Ｑｅとの関係を示すグラフであり、（ｂ）はエジェクタ効率ηｅと圧縮機の吸入圧上昇分ΔＰ及び蒸発器冷媒入口側と出口側との比エンタルピ差Δｈとの関係を示すグラフであり、（ｃ）はエジェクタ効率ηｅと圧縮機に吸入される冷媒の質量流量Ｇｒ及び蒸発器内を流通する冷媒の質量流量Ｇｅとの関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第４実施形態に係るエジェクタサイクルのｐ−ｈ（モリエル）線図である。
【図９】ノズルの冷媒出口からディフィーザの冷媒出口までにおける、エジェクタの冷媒通路断面の中央部を基準とした半径方向の位置と冷媒流速との関係を示す三次元特性図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るエジェクタサイクルのエジェクタ及び気液分離器部分の拡大模式図である。
【図１１】エジェクタの冷媒通路断面の中央部を基準とした半径方向の位置と冷媒中に占める液相冷媒の割合（液体積割合）との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の第６実施形態に係るエジェクタサイクルのエジェクタ及び気液分離器部分の拡大模式図である。
【図１３】本発明の第７実施形態に係るエジェクタサイクルに適用される気液分離器の模式図である。
【図１４】本発明の第７実施形態に係るエジェクタサイクルに適用される気液分離器の特徴を説明するための説明図である。
【図１５】本発明の第８実施形態に係るエジェクタサイクルに適用される気液分離器の模式図である。
【図１６】図１５のＡ−Ａ断面図である。
【図１７】本発明の第９実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図１８】エジェクタ効率と流量比との関係を示すグラフである。
【図１９】本発明の第１０施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２０】本発明の第１１実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２１】本発明の第１２実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２２】本発明の第１３実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２３】本発明の第１４実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２４】本発明の第１５実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２５】本発明の第１６実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２６】本発明の第１６実施形態に係るエジェクタサイクルの変形例に係る模式図である。
【図２７】本発明の第１７実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２８】加熱度と流量比α、エジェクタ４００での昇圧ΔＰ及びエジェクタ効率ηｅとの関係を示すグラフである。
【図２９】本発明の第１８実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図３０】高圧側圧力と流量比α、エジェクタ４００での昇圧ΔＰ及びエジェクタ効率ηｅとの関係を示すグラフである。
【図３１】本発明の第１９実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図３２】本発明の第２０実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図３３】本発明の第２１実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図３４】本発明の第２２実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図３５】本発明の第２２実施形態に係るエジェクタサイクルの変形例に係る模式図である。
【図３６】本発明の第２２実施形態に係るエジェクタサイクルの変形例に係る模式図である。
【図３７】本発明の第２２実施形態に係るエジェクタサイクルの変形例に係る模式図である。
【図３８】本発明の第２２実施形態に係るエジェクタサイクルの変形例に係る模式図である。
【図３９】本発明の第２３実施形態に係るエジェクタサイクルに適用されるエジェクタの拡大模式図である。
【図４０】本発明の第２４実施形態に係るエジェクタ一体型気液分離器の軸方向断面図である。
【図４１】図４０対して略９０度ずれた方向から見た軸方向断面図である。
【図４２】図４０の上面図である。
【図４３】図４０のＡ−Ａ断面図である。
【図４４】ディフィーザ４３０の斜視図である。
【図４５】（ａ）は熱交換器の斜視図であり、（ｂ）は熱交換器を構成するチューブの断面図である。
【図４６】本発明の第２５実施形態に係るエジェクタ一体型気液分離器の軸方向断面図である。
【符号の説明】
４００…エジェクタ、５００…気液分離器、５４３…オイル戻し穴。
【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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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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