(57)【要約】【課題】分岐部で分岐される冷媒の気相冷媒と液相冷媒との偏在を抑制して、ノズル部側および蒸発器側へ適切に冷媒を分配できるエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造を提供する。【解決手段】放熱器下流側冷媒の流れを分岐する分岐継手１４の導入管部１４ａに、冷媒の流速を増加させるノズル形状部１４ｄを設け、分岐部Ａの上流側で導入管部１４ａ流入冷媒の流速を増加させて撹拌して気液混合状態にする。この気液混合状態の冷媒を分岐部Ａにおいて分岐することで、同質の気液混合状態の冷媒を第１導出管部１４ｇを介してノズル部１７ａ側および第２導出管部１４ｈを介して第２蒸発器２２側へ流入させる。これにより、流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけるように適切に冷媒を分配できる。【選択図】図２
2007162962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
冷媒を減圧膨張させるノズル部（１７ａ）から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒を冷媒吸引口（１７ｂ）から内部に吸引するエジェクタ（１７）と、
冷媒を蒸発させて前記冷媒吸引口（１７ｂ）へ流入させる蒸発器（２２）とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルに適用され、
前記放熱器（１２）下流側冷媒を分岐して、前記ノズル部（１７ａ）上流側および前記蒸発器（２２）上流側に供給するエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造であって、
前記放熱器（１２）下流側冷媒が流入する導入管部（１４ａ、２４ａ）と、
前記導入管部（１４ａ、２４ａ）下流側に配置されて、前記導入管部（１４ａ、２４ａ）の冷媒の流れを分岐する分岐部（Ａ、Ｇ）と、
前記ノズル部（１７ａ）上流側へ前記分岐部（Ａ、Ｇ）で分岐された一方の冷媒を流出させる第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ）と、
前記蒸発器（２２）上流側へ前記分岐部（Ａ、Ｇ）で分岐された他方の冷媒を流出させる第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ）とを備え、
前記導入管部（１４ａ、２４ａ）は、前記導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の流速を増加させる流速増加手段（１４ｄ、２４ｄ）を有していることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項２】
前記流速増加手段は、前記導入管部（２４ａ）流入冷媒の有する圧力エネルギを速度エネルギに変換する絞り形状（１４ｄ、２４ｄ）で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式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項３】
前記絞り形状は、ノズル形状（１４ｄ）になっていることを特徴とする請求項２に記載のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項４】
前記絞り形状は、中細ノズル形状（２４ｄ）になっていることを特徴とする請求項２に記載のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項５】
前記流速増加手段は、前記導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の有する位置エネルギを速度エネルギに変換す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式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項６】
冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
冷媒を減圧膨張させるノズル部（１７ａ）から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒を冷媒吸引口（１７ｂ）から内部に吸引するエジェクタ（１７）と、
冷媒を蒸発させて前記冷媒吸引口（１７ｂ）へ流入させる蒸発器（２２）とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルに適用され、
前記放熱器（１２）下流側冷媒を分岐して、前記ノズル部（１７ａ）上流側および前記蒸発器（２２）上流側に供給するエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造であって、
前記放熱器（１２）下流側冷媒流入する導入管部（２５ａ、２６ａ）と、
前記導入管部（２５ａ、２６ａ）下流側に配置されて、前記導入管部（２５ａ、２６ａ）の冷媒の流れを分岐する分岐部（Ｉ、Ｋ）と、
前記ノズル部（１７ａ）上流側へ前記分岐部（Ｉ、Ｋ）で分岐された一方の冷媒を流出させる第１導出管部（２５ｆ、２６ｆ）と、
前記蒸発器（２２）上流側へ前記分岐部（Ｉ、Ｋ）で分岐された他方の冷媒を流出させる第２導出管部（２５ｇ、２６ｇ）とを備え、
前記導入管部（２５ａ、２６ａ）は、前記分岐部（Ｉ、Ｋ）の上流側で前記導入管部（２５ａ、２６ａ）流入冷媒を撹拌する冷媒撹拌手段（２５ｄ、２６ｄ）を有していることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項７】
前記冷媒撹拌手段（２５ｄ、２６ｄ）は、前記導入管部（２５ａ、２６ａ）流入冷媒の流れ方向を変更することで前記導入管部（２５ａ、２６ａ）流入冷媒の流れに乱れを生じさせるようになっていることを特徴とする請求項６に記載のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項８】
前記冷媒撹拌手段は、前記導入管部（２５ａ）流入冷媒の流れと衝突する衝突板（２５ｄ）であることを特徴とする請求項７に記載のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項９】
前記冷媒撹拌手段は、前記導入管部（２６ａ）流入冷媒を前記導入管部（２６ａ）軸方向に沿って螺旋状に流すガイド（２６ｄ）であることを特徴とする請求項７に記載のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項１０】
前記第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ、２５ｆ、２６ｆ）と前記第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ、２５ｇ、２６ｇ）とが、前記導入管部（１４ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ）に対して対称に配置されてい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式冷凍サイクル。
【請求項１１】
前記第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ、２５ｆ、２６ｆ）と前記第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ、２５ｇ、２６ｇ）とが、重力方向に対して同条件になるように位置付けられていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項１２】
前記導入管部（１４ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ）の冷媒流入部（１４ｃ、２４ｃ、２５ｃ、２６ｃ）は、前記分岐部（Ａ、Ｇ、Ｉ、Ｋ）よりも上方に配置されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１つに記載された分岐構造（１４、２４、２５、２６）と、
前記放熱器（１２）と、
前記エジェクタ（１７）と、
前記蒸発器（２２）と、
前記エジェクタ（１７）下流側冷媒を吸入して圧縮し、前記放熱器（１２）上流側へ吐出する圧縮機（１１）と、
前記第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ、２５ｇ、２６ｇ）と前記蒸発器（２２）との間に配置され、前記蒸発器（２２）流入冷媒を減圧膨張させる絞り手段（２１）とを備え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、エジェクタを有するエジェクタ式冷凍サイクル、および、このエジェクタ式冷凍サイクルにおいて冷媒の流れを分岐する分岐構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エジェクタのノズル部上流側の分岐部で冷媒の流れを分岐して、分岐された一方の冷媒をノズル部へ流入させ、他方の冷媒をエジェクタの冷媒吸引口に冷媒を導く分岐通路へ流入させるエジェクタ式冷凍サイクルが特許文献１に開示されている。
【０００３】
この特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタの下流側に第１蒸発器を配置し、分岐通路に冷媒の圧力および流量を調整する絞り機構と第２蒸発器とを配置することで、第１、２蒸発器の双方において冷媒が吸熱作用を発揮できるようにしている。
【０００４】
さらに、エジェクタのディフューザ部の昇圧作用によって、第１蒸発器における冷媒蒸発圧力を第２蒸発器における冷媒蒸発圧力よりも上昇させて、第１蒸発器と第２蒸発器において、異なる温度帯で冷媒が蒸発できるようにしている。また、ディフューザ部下流側を圧縮機吸入側に接続して、圧縮機吸入冷媒圧力を上昇させることで、圧縮機駆動動力を低減させ、サイクル効率（ＣＯＰ）を向上させている。
【特許文献１】特開２００５−３０８３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのノズル部上流側の分岐点で放熱器から流出した冷媒の流れを分岐しているので、ノズル部へ流入する冷媒流量Ｇｎｏｚと分岐通路を介して第２蒸発器へ流入する冷媒流量Ｇｅとの和は、常に放熱器から流出する冷媒流量Ｇｎに等しくなる。なお、Ｇｎｏｚ、ＧｅおよびＧｎはいずれも質量流量である。
【０００６】
ここで、本発明者の実験検討によれば、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、ＧｎｏｚとＧｅとの流量比η（η＝Ｇｅ／Ｇｎｏｚ）およびサイクル効率（ＣＯＰ）には、図６のグラフに示すような関係があることが判明している。従って、サイクル効率を向上させるためには、ＧｎをＧｎｏｚおよびＧｅに適切に分配して、流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づける必要がある。
【０００７】
なお、図６では、サイクル効率として、サイクル全体としての冷凍能力Ｑを圧縮機の消費動力Ｌで除した成績係数ＣＯＰを用いている。また、サイクル全体としての冷凍能力Ｑとは、第１および第２蒸発器において冷媒が空気より吸熱した時の冷媒のエンタルピ増加分の合計値を意味する。このエンタルピ増加分とは単位重量あたりの冷媒の比エンタルピの増加分に冷媒流量を乗じたものである。
【０００８】
しかしながら、実際に特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルを作動させると、流量比ηが最適流量比ηｍａｘからずれてしまう。このため、本発明者がその原因について調査したところ、分岐部で分岐される冷媒が気相冷媒と液相冷媒が偏在した気液分離状態になっていることが原因であると判明した。
【０００９】
分岐部で分岐される冷媒が気相冷媒と液相冷媒が偏在した気液分離状態になっていると、例えば、気相冷媒がノズル部側へ偏り、液相冷媒が第２蒸発器側へ偏って分岐されると流量比ηが大きくなり、逆に、気相冷媒が第２蒸発器側へ偏り、液相冷媒がノズル部側へ偏って分岐されると流量比ηが小さくなってしまうので、流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけにくくなるからである。
【００１０】
本発明は上記点に鑑み、分岐部で分岐される冷媒の気相冷媒と液相冷媒との偏在を抑制して、ノズル部側および蒸発器側へ適切に冷媒を分配できる分岐構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明では、冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、冷媒を減圧膨張させるノズル部（１７ａ）から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒を冷媒吸引口（１７ｂ）から内部に吸引するエジェクタ（１７）と、冷媒を蒸発させて冷媒吸引口（１７ｂ）へ流入させる蒸発器（２２）とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルに適用され、放熱器（１２）下流側冷媒を分岐して、ノズル部（１７ａ）上流側および蒸発器（２２）上流側に供給するエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造であって、放熱器（１２）下流側冷媒が流入する導入管部（１４ａ、２４ａ）と、導入管部（１４ａ、２４ａ）下流側に配置されて、導入管部（１４ａ、２４ａ）の冷媒の流れを分岐する分岐部（Ａ、Ｇ）と、ノズル部（１７ａ）上流側へ分岐部（Ａ、Ｇ）で分岐された一方の冷媒を流出させる第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ）と、蒸発器（２２）上流側へ分岐部（Ａ、Ｇ）で分岐された他方の冷媒を流出させる第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ）とを備え、導入管部（１４ａ、２４ａ）は、導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の流速を増加させる流速増加手段（１４ｄ、２４ｄ）を有しているエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造を第１の特徴とする。
【００１２】
これによれば、流速増加手段（１４ｄ、２４ｄ）が分岐部（Ａ、Ｇ）の上流側で導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の流速を増加させるので、導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒が分岐部（Ａ、Ｇ）の上流側で撹拌される。このため、導入管部（１４ａ、２４ａ）に気液分離状態の冷媒が流入しても、分岐部（Ａ、Ｇ）の上流側で撹拌されて気相冷媒と液相冷媒との偏在が抑制された気液混合状態の冷媒にすることができる。
【００１３】
そして、この状態の冷媒が分岐部（Ａ、Ｇ）において分岐されるので、同質の気液混合状態の冷媒を第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ）および第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ）へ流出させることができる。
【００１４】
従って、第１の特徴の分岐構造をエジェクタ式冷凍サイクルに適用すると、分岐部で分岐される冷媒の気相冷媒と液相冷媒の偏在を抑制して、第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ）を介してノズル部（１７ａ）上流側および第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ）を介して蒸発器（２２）上流側へ適切に冷媒を分配できる。
【００１５】
その結果、流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけやすくなるので、サイクル効率を向上させることができる。
【００１６】
さらに、流速増加手段（１４ｄ、２４ｄ）によって冷媒を気液混合状態にしているので、冷媒を気液混合状態にする際に、重力や導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の運動量の影響を受けにくい。従って、第１の特徴の分岐構造をエジェクタ式冷凍サイクルに適用すれば、分岐構造の搭載位置および搭載方向、並びに、システム全体の設置状態に制約が生じないので、システム全体の設計自由度を低下させることがない。
【００１７】
さらに、ノズル部（１７ａ）上流側へ供給される冷媒が気液混合状態となるので、液相冷媒中に存在する気相冷媒の粒がノズル部（１７ａ）における冷媒の減圧膨張過程において沸騰核となり、ノズル部（１７ａ）における冷媒の沸騰を促進させる。これによりエジェクタ効率を向上させることもできる。
【００１８】
また、上記第１の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造において、流速増加手段は、導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の有する圧力エネルギを速度エネルギに変換する絞り形状（１４ｄ、２４ｄ）で構成されていてもよい。
【００１９】
具体的には、絞り形状は、ノズル形状（１４ｄ）になっていてもよい。ここで、ノズル形状（１４ｄ）とは、導入管部（１４ａ）の冷媒通路面積を、導入管部（１４ａ）流入冷媒の流れ方向下流側に向かって縮小させる形状である。これによれば、導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の有する圧力エネルギを容易に速度エネルギに変換して、導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の流速を容易に増加させることができる。
【００２０】
また、絞り形状は、中細ノズル形状（２４ｄ）になっていてもよい。ここで、中細ノズル形状（２４ｄ）とは、導入管部（２４ａ）の冷媒通路面積を、導入管部（２４ａ）流入冷媒の流れ方向下流側に向かって縮小させ、さらに、流れ方向下流側に向かって拡大させる形状である。
【００２１】
これによれば、導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の流速を容易に増加させた後に、冷媒通路面積が拡大される際に、導入管部（１４ａ、２４ａ）冷媒流れに乱れを生じさせて、より一層、冷媒を撹拌できる。
【００２２】
また、上述の第１の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造において、流速増加手段は、導入管部（１４ａ、２４ａ）流入冷媒の有する位置エネルギを速度エネルギに変換するようになっていてもよい。
【００２３】
また、本発明では、冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、冷媒を減圧膨張させるノズル部（１７ａ）から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒を冷媒吸引口（１７ｂ）から内部に吸引するエジェクタ（１７）と、冷媒を蒸発させて冷媒吸引口（１７ｂ）へ流入させる蒸発器（２２）とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルに適用され、放熱器（１２）下流側冷媒を分岐して、ノズル部（１７ａ）上流側および蒸発器（２２）上流側に供給するエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造であって、放熱器（１２）下流側冷媒流入する導入管部（２５ａ、２６ａ）と、導入管部（２５ａ、２６ａ）下流側に配置されて、導入管部（２５ａ、２６ａ）の冷媒の流れを分岐する分岐部（Ｉ、Ｋ）と、ノズル部（１７ａ）上流側へ分岐部（Ｉ、Ｋ）で分岐された一方の冷媒を流出させる第１導出管部（２５ｆ、２６ｆ）と、蒸発器（２２）上流側へ分岐部（Ｉ、Ｋ）で分岐された他方の冷媒を流出させる第２導出管部（２５ｇ、２６ｇ）とを備え、導入管部（２５ａ、２６ａ）は、分岐部（Ｉ、Ｋ）の上流側で導入管部（２５ａ、２６ａ）流入冷媒を撹拌する冷媒撹拌手段（２５ｄ、２６ｄ）を有しているエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造を第２の特徴とする。
【００２４】
これによれば、冷媒撹拌手段（２５ｄ、２６ｄ）が分岐部（Ｉ、Ｋ）の上流側で導入管部（２５ａ、２６ａ）流入冷媒を撹拌するので、導入管部（２５ａ、２６ａ）に気液分離状態の冷媒が流入しても、分岐部（Ｉ、Ｋ）の上流側で撹拌されて気相冷媒と液相冷媒との偏在が抑制された気液混合状態の冷媒にすることができる。
【００２５】
そして、この状態の冷媒が分岐部（Ｉ、Ｋ）において分岐されるので、同質の気液混合状態の冷媒を第１導出管部（２５ｆ、２６ｆ）および第２導出管部（２５ｇ、２６ｇ）へ流出する。
【００２６】
その結果、第１の特徴の分岐構造と同様に、第２の特徴の分岐構造をエジェクタ式冷凍サイクルに適用すると、分岐部で分岐される冷媒の気相冷媒と液相冷媒の偏在を抑制して、第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ）を介してノズル部（１７ａ）上流側および第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ）を介して蒸発器（２２）上流側へ適切に冷媒を分配できる。
【００２７】
その結果、流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけやすくなるので、サイクル効率を向上させることができる。
【００２８】
さらに、第２の特徴の分岐構造をエジェクタ式冷凍サイクルに適用すれば、第１の特徴の分岐構造と同様に、システム全体の設計自由度を低下させない。さらに、ノズル部（１７ａ）における冷媒の沸騰を促進させることで、エジェクタ効率を向上させることもできる。
【００２９】
また、上記第２の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造において、冷媒撹拌手段（２５ｄ、２６ｄ）は、導入管部（２５ａ、２６ａ）流入冷媒の流れ方向を変更することで導入管部（２５ａ、２６ａ）流入冷媒の流れに乱れを生じさせるようになっていてもよい。これによれば、導入管部（２５ａ、２６ａ）流入冷媒に乱れを生じさせることで、容易に導入管部（２５ａ、２６ａ）流入冷媒を撹拌できる。
【００３０】
具体的には、冷媒撹拌手段は、導入管部（２５ａ）流入冷媒の流れと衝突する衝突板（２５ｄ）であってもよい。さらに、導入管部（２６ａ）流入冷媒を導入管部（２６ａ）軸方向に沿って螺旋状に流すガイド（２６ｄ）であってもよい。
【００３１】
また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造において、第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ、２５ｆ、２６ｆ）と第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ、２５ｇ、２６ｇ）とが、導入管部（１４ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ）に対して対称に配置されていてもよい。
【００３２】
これによれば、分岐部（Ａ、Ｇ、Ｉ、Ｋ）から第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ、２５ｆ、２６ｆ）へ流出する冷媒の流れ方向と分岐部（Ａ、Ｇ、Ｉ、Ｋ）から第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ、２５ｇ、２６ｇ）へ流出する冷媒の流れ方向とが、導入管部（１４ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ）から分岐部（Ａ、Ｇ、Ｉ、Ｋ）へ流入する冷媒の流れ方向に対して対称方向になりやすい。
【００３３】
その結果、導入管部（１４ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ）から分岐部（Ａ、Ｇ、Ｉ、Ｋ）へ流入する冷媒の流れ方向の運動量の影響を排除して冷媒を分岐できるので、より一層、流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけやすくなる。
【００３４】
なお、本発明における対称とは、第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ、２５ｆ、２６ｆ）と第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ、２５ｇ、２６ｇ）とが、導入管部（１４ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ）に対して完全に対称であることのみを意味するものではなく、製造・組付誤差等によって生じる微少な誤差を有するものも対称という用語の範囲内に含むものとする。
【００３５】
また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造において、第１導出管部（１４ｇ、２４ｇ、２５ｆ、２６ｆ）と第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ、２５ｇ、２６ｇ）とが、重力方向に対して同条件になるように位置付けられていてもよい。これによれば、重力の影響を排除して冷媒を分岐できるので、より一層、流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけやすくなる。
【００３６】
また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造において、導入管部（１４ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ）の冷媒流入部（１４ｃ、２４ｃ、２５ｃ、２６ｃ）は、分岐部（Ａ、Ｇ、Ｉ、Ｋ）よりも上方に配置されていてもよい。これによれば、分岐部（Ａ、Ｇ、Ｉ、Ｋ）の上流側で導入管部（１４ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ）流入冷媒の流速を重力によって効率的に増加させることができる。
【００３７】
また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造（１４、２４、２５、２６）と、放熱器（１２）と、エジェクタ（１７）と、蒸発器（２２）と、エジェクタ（１７）下流側冷媒を吸入して圧縮し、放熱器（１２）上流側へ吐出する圧縮機（１１）と、第２導出管部（１４ｈ、２４ｈ、２５ｇ、２６ｇ）と蒸発器（２２）との間に配置され、蒸発器（２２）流入冷媒を減圧膨張させる絞り手段（２１）とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルを第３の特徴とする。
【００３８】
これによれば、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルの分岐構造を採用しているので、分岐部で分岐される冷媒の気相冷媒と液相冷媒の偏在を抑制して、ノズル部側および蒸発器側へ適切に冷媒を分配でき、サイクル効率の向上を図ることができる。
【００３９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
（第１実施形態）
図１〜２により、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本発明のエジェクタ式冷凍サイクルを車両用冷凍装置に適用した例の全体構成図であり、本実施形態の車両用冷凍装置は庫内温度を例えば、−２０℃付近の極低温に冷却するものである。
【００４１】
まず、エジェクタ式冷凍サイクル１０において、圧縮機１１は冷媒を吸入し圧縮して吐出するもので、プーリおよびベルトを介して車両走行用エンジン（図示せず）から駆動力が伝達されて回転駆動される。また、本実施形態では、圧縮機１１として外部からの制御信号によって吐出容量を連続的に可変制御できる周知の斜板式の可変容量型圧縮機を採用している。
【００４２】
ここで、吐出容量とは冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積であり、具体的には、ピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。そして、この吐出容量を変更することによって圧縮機１１の吐出能力が調整されることになる。吐出容量の変更は、圧縮機１内部に構成された斜板室（図示せず）の圧力Ｐｃを制御して、斜板の傾斜角度を可変してピストンのストロークを変化させることによって行う。
【００４３】
そして、斜板室の圧力Ｐｃは、後述する空調制御装置２３の出力信号によって駆動される電磁式容量制御弁１１ａによって、吐出冷媒圧力Ｐｄと吸入冷媒圧力Ｐｓとを斜板室に導入させる割合を変化させることで制御している。これにより、圧縮機１１は吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができる。
【００４４】
また、圧縮機１１は吐出容量を略０％〜１００％の範囲で連続的に変化させることができるので、吐出容量を略０％付近に減少することによって、圧縮機１を実質的に作動停止状態にすることができる。従って、本実施形態では、圧縮機１の回転軸をプーリおよびベルトを介して車両エンジンに常時連結するクラッチレスの構成となっている。
【００４５】
もちろん、可変容量型圧縮機であっても電磁クラッチを介して車両エンジンから動力を伝達できるようにしてもよい。また、圧縮機１１として固定容量型圧縮機を採用する場合は、電磁クラッチにより圧縮機を断続的に作動させるオンオフ制御を行って、オンオフ作動の比率を制御する稼働率制御によって冷媒吐出能力を制御してもよい。また、電動モータによって回転駆動する電動圧縮機を採用し、インバータの周波数制御等によって電動モータの回転数制御を行って冷媒吐出能力を制御してもよい。
【００４６】
圧縮機１１の冷媒流れ下流側には放熱器１２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送風ファン１２ａによって送風された外気（車室外空気）との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却して放熱させる熱交換器である。送風ファン１２ａはモータ１２ｂによって駆動される電動ファンである。また、モータ１２ｂは後述する空調制御装置２３から出力される制御電圧によって回転駆動される。
【００４７】
なお、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルでは、高圧冷媒が超臨界圧力以上に上昇しない亜臨界サイクルを構成しているので、放熱器１２は冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器としての機能を果たす。
【００４８】
放熱器１２の冷媒流れ下流側には冷媒配管１３を介して分岐継手１４が接続されている。この分岐継手１４は冷媒配管１３より流入した冷媒を、後述するエジェクタ１７のノズル部１７ａ上流側に導くノズル部側配管１５とエジェクタ１７の冷媒吸引口１７ｂ側に導く吸引口側配管１６とに分岐して流出させる分岐構造を構成する。
【００４９】
ここで、分岐継手１４の詳細を図２の断面図により説明する。分岐継手１４は、冷媒配管１３、ノズル部側配管１５、吸引口側配管１６等と同じ材質（例えば、アルミニウム）であり、略直線形状の導入管部１４ａと略Ｕ字形状の分岐管部１４ｂ等によって構成されている。
【００５０】
導入管部１４ａは、冷媒が流入する冷媒流入部１４ｃ、冷媒通路面積を縮小させるノズル形状部１４ｄ、冷媒を分岐管部１４ｂへ流出させる直管部１４ｅを有しており、冷媒流入部１４ｃには冷媒配管１３が接続される。
【００５１】
ノズル形状部１４ｄは、冷媒通路面積を導入管部１４ａ流入冷媒の流れ方向下流側に向かって徐々に縮小させる形状になっている。このため、ノズル形状部１４ｄを通過する冷媒は、冷媒通路面積の縮小に伴って減圧されながら流速を増加させる。従って、ノズル形状部１４ｄは冷媒の有する圧力エネルギを運動エネルギに変換して、冷媒の流速を増加させる流速増加手段となる。
【００５２】
直管部１４ｅは、分岐管部１４ｂのＵ字の底部の略中央に設けられた接続孔１４ｆに接続されるとともに、ノズル形状部１４ｄにて速度の増加した充分に混合する助走区間を構成する。従って、導入管部１４ａに気相冷媒と液相冷媒が分離した状態で流入しても、ノズル形状部１４ｄで流速を増加させて撹拌され、直管部１４ｅで充分に混合された気液混合状態の冷媒が直管部１４ｅから流出する。
【００５３】
分岐管部１４ｂは、Ｕ字形状のそれぞれの端部に接続部を有しており、一端はノズル部側配管１５と接続され、他端は吸引口側配管１６ａに接続されている。従って、本実施形態では、前述の接続孔１４ｆの下流側に分岐部Ａ（図２の斜線部）が構成され、ノズル部側配管１５に接続される側が第１導出管部１４ｇとなり、吸引口側配管１６に接続される側が第２導出管部１４ｈとなる。
【００５４】
なお、分岐継手１４と各配管１３、１５、１６ａとの接続部および導入管部１４ａと分岐管部１４ｂとの接続部は冷媒が漏れないようにろう付けで接合されている。
【００５５】
次に、ノズル部側配管１５は、図１に示すように、分岐継手１４の第１導出管部１４ｇとエジェクタ１７のノズル部１７ａを接続する冷媒配管である。
【００５６】
エジェクタ１７はノズル部側配管１５を介して流入する冷媒の通路面積を小さく絞って、冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部１７ａと、ノズル部１７ａの冷媒噴射口と連通するように配置され、後述する第２蒸発器２２からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口１７ｂを有している。
【００５７】
さらに、ノズル部１７ａおよび冷媒吸引口１７ｂの下流側に配置されてノズル部１７ａからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口１７ｂからの吸引冷媒とを混合する混合部１７ｃ、および、混合部１７ｃの下流側に配置されて冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる昇圧部をなすディフューザ部１７ｄを有している。
【００５８】
このディフューザ部１７ｄは冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギを圧力エネルギに変換する機能を有する。エジェクタ１７のディフューザ部１７ｄの冷媒流れ下流側には第１蒸発器１８が接続される。
【００５９】
第１蒸発器１８はエジェクタ１７のノズル部１７ａで減圧された低圧冷媒と送風ファン１８ａによって送風された庫内空気との間で熱交換を行って、低圧冷媒に吸熱させることで庫内空気を冷却する熱交換器である。送風ファン１８ａはモータ１８ｂによって駆動される電動ファンである。また、モータ１８ｂは後述する空調制御装置２３から出力される制御電圧によって回転駆動される。
【００６０】
この第１蒸発器１８の冷媒流れ下流側にはアキュムレータ１９が接続されている。このアキュムレータ１９はタンク状の形状をしており、第１蒸発器１８下流側の気液混合状態の冷媒を密度差によって気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器である。従って、アキュムレータ１９のタンク形状内部の鉛直方向上側に気相冷媒が溜まり、鉛直方向下側に液相冷媒が溜まる。
【００６１】
さらに、アキュムレータ１９のタンク形状上方部には気相冷媒出口が設けられ、この気相冷媒出口は内部熱交換器２０に接続され、内部熱交換器２０の冷媒出口側は圧縮機１１吸入側に接続される。内部熱交換器２０は、分岐継手１４の第２導出管部１４ｈから流出した高圧冷媒と前述のアキュムレータ１９から流出して圧縮機１１に吸入される低圧気相冷媒との熱交換を行うものである。
【００６２】
この内部熱交換器２０での冷媒相互間の熱交換によって、吸引口側配管１６を通過する冷媒が冷却されるので、第１および第２蒸発器１８、２２における冷媒入口・出口間の冷媒のエンタルピ差を増大させてサイクルの冷凍能力を増大させることができる。
【００６３】
従って、内部熱交換器２０において、放熱器１２から流出した高圧冷媒と圧縮機１１に吸入される低圧気相冷媒とを熱交換させても同様の効果を得ることができる。また、内部熱交換器２０を設けていないエジェクタ式冷凍サイクルに本発明の分岐構造を適用してもよい。
【００６４】
次に、吸引口側配管１６は分岐継手１４の第２導出管部１４ｈとエジェクタ１７の冷媒吸引口１７ｂを接続する冷媒配管で、吸引口側配管１６には内部熱交換器２０、固定絞り２１および第２蒸発器２２が配置されている。
【００６５】
具体的には、吸引口側配管１６は、分岐継手１４と内部熱交換器２０とを接続する吸引口側配管１６ａ、内部熱交換器２０と固定絞り２１とを接続する吸引口側配管１６ｂ、固定絞り２１と第２蒸発器２２入口側とを接続する吸引口側配管１６ｃおよび第２蒸発器２２出口側と冷媒吸引口１７ｂとを接続する吸引口側配管１６ｄにより構成されている。
【００６６】
固定絞り２１は、第２蒸発器２２への流入する冷媒の流量調整と減圧を行うものであって、本実施形態では、オリフィスで構成している。もちろん、キャピラリチューブで構成してもよい。
【００６７】
第２蒸発器２２は、冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱器であり、本実施形態では、第１蒸発器１８と第２蒸発器２２を一体構造に組み付けている。具体的には、第１蒸発器１８と第２蒸発器２２の構成部品をアルミニウムで構成してろう付けにより一体構造に接合している。
【００６８】
そのため、上述の送風ファン１８ａより送風された空気は、矢印Ｂ方向に流れ、まず、第１蒸発器１８で冷却され、次に第２蒸発器２２で冷却されるようになっている。すなわち、第１蒸発器１８と第２蒸発器２２にて同一の冷却対象空間を冷却するようになっている。
【００６９】
空調制御装置２３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。空調制御装置２３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、処理を行って上記各種機器１１ａ、１２ｂ、１８ｂ等の作動を制御する。
【００７０】
また、空調制御装置２３には、各種センサ群からの検出信号、および操作パネル（図示せず）からの各種操作信号が入力される。センサ群として具体的には、外気温（車室外温度）を検出する外気センサ等が設けられる。また、操作パネルには冷凍装置を作動させる作動スイッチ、冷却対象空間の冷却温度を設定する温度設定スイッチ等が設けられる。
【００７１】
次に、上述構成において本実施形態の作動を説明する。まず、車両走行用エンジンが作動すると、圧縮機１１に車両走行用エンジンから回転駆動力が伝達される。さらに、操作パネルから空調制御装置２３に作動スイッチの作動信号が入力されると、空調制御装置２３から電磁式容量制御弁１１ａに予め記憶された制御プログラムに基づいて出力信号が出力される。
【００７２】
この出力信号によって、圧縮機１１の吐出容量が決定され、圧縮機１１がアキュムレータ１９内の気相冷媒を内部熱交換器２０を介して吸入し、圧縮して吐出する。圧縮機１１から吐出された高温高圧の気相冷媒は放熱器１２に流入して、外気により冷却されて放熱する。さらに、放熱器１２から流出した冷媒は、図２の矢印Ｃに示すように、冷媒配管１３を介して分岐継手１４の導入管部１４ａへ流入する。
【００７３】
分岐継手１４の導入管部１４ａへ流入した冷媒は、導入管部１４ａのノズル形状部１４ｄを通過する際に流速を増加して撹拌される。さらに直管部１４ｅにおいて十分に混合されて分岐部Ａへ流入する。従って、導入管部１４ａに気液分離状態の冷媒が流入しても、ノズル形状部１４ｄおよび直管部１４ｅを通過することで、気相冷媒と液相冷媒の偏在が抑制された気液混合状態の冷媒となって分岐部Ａへ流入する。
【００７４】
そして、分岐部Ａに流入した気液混合状態の冷媒は、分岐部Ａで分流されて一方の冷媒は図２の矢印Ｄに示すように第１導出管部１４ｇへ流入し、他方の冷媒は図２の矢印Ｅに示すように第２導出管部１４ｈへ流入する。このため、分岐部Ａで分岐されて第１導出管部１４ｇへ流出する冷媒と第２導出管部１４ｈへ流出する冷媒とは同質の気液混合状態の冷媒になる。
【００７５】
従って、例えば、ノズル部側配管１５および吸引口側配管１６ａの圧力損失を調整することで、ノズル部１７ａへ流入する冷媒流量Ｇｎｏｚと第２蒸発器２２へ流入する冷媒流量Ｇｅとの流量比ηを容易に最適流量比ηｍａｘに近づけることができる。また、上記の圧力損失は、配管の管径、長さ、形状等の変更によって容易に調整できる。
【００７６】
ところで、前述の如く、流量比ηとＣＯＰとが図６に示すような関係になる理由は以下に示すとおりである。例えば、流量比η（η＝Ｇｅ／Ｇｎｏｚ）が大きくなると、エジェクタの駆動流となるＧｎｏｚが低下するので、ノズル部で回収できる膨張損失エネルギが低下してしまう。そして、ノズル部で回収できる膨張損失エネルギが低下すると、ノズル部から噴射される冷媒流の運動エネルギが低下してしまう。
【００７７】
さらに、Ｇｎｏｚが低下するとＧｅが増加するので、第２蒸発器下流側に接続されるエジェクタの冷媒吸引口から吸引される吸引冷媒の流量も増加する。この吸引冷媒の流速はノズル部から噴射される冷媒流の流速よりも遅いので、吸引冷媒の流量が増加すると、ノズル部から噴射される冷媒流と吸引冷媒とを混合した混合冷媒の流速が低下して混合冷媒の運動エネルギも低下してしまう。
【００７８】
エジェクタのディフューザ部では、混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギに変換して冷媒を昇圧するので、ディフューザ部に供給される混合冷媒の運動エネルギが低下すると、ディフューザ部における昇圧量も低下する。その結果、圧縮機吸入冷媒圧力を上昇させることができなくなり、圧縮機１１の駆動動力が増加してＣＯＰが低下してしまう。
【００７９】
一方、流量比ηが大きくなると、第２蒸発器に供給されるＧｅが減ってしまうので、第２蒸発器の冷凍能力が低下してしまう。また、Ｇｅが低下するとＧｎｏｚが増加するので、第１蒸発器に供給される冷媒の流量も増加する。しかし、第１蒸発器では所定量の液相冷媒が蒸発し、蒸発しきれなかった余剰冷媒は冷凍能力を発揮できない。その結果、サイクル全体としての冷凍能力が低下してしまい、サイクル効率も低下してしまう。
【００８０】
従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルでは、流量比ηが変化すると、ＣＯＰは流量比ηｍａｘでピークを有するように変化する。
【００８１】
次に、分岐部Ａから第１導出管部１４ｇへ流入した冷媒は、ノズル部側配管１５を介して、エジェクタ１７のノズル部１７ａへ流入する。ノズル部１７ａに流入した冷媒はノズル部１７ａで減圧され膨張する。この減圧膨張時に冷媒の圧力エネルギが速度エネルギに変換されるので、冷媒はノズル部１７ａの冷媒噴射口から高速度となって噴出する。
【００８２】
ここで、本実施形態では、導入管部１４ａにおいて気液混合状態となった冷媒がノズル部１７ａへ流入するので、液相冷媒中に存在する気相冷媒の粒がノズル部１７ａにおける冷媒の減圧膨張過程において沸騰核となり、ノズル部１７ａにおける冷媒の沸騰を促進させる。これによりエジェクタ効率を向上させる。
【００８３】
そして、上記の冷媒噴出流の冷媒吸引作用により、冷媒吸引口１７ｂから第２蒸発器２２通過後の冷媒を吸引する。ノズル部１７ａから噴出した冷媒と冷媒吸引口１７ｂから吸引された冷媒は、ノズル部１７ａ下流側の混合部１７ｃで混合してディフューザ部１７ｄに流入する。このディフューザ部１７ｄでは通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。
【００８４】
ここで、本実施形態では、導入管部１４ａにおいて冷媒を確実に気液混合状態にして、流量比ηが最適流量比ηｍａｘに近づくようにエジェクタ１７のノズル部１７ａへ冷媒を供給しているので、ノズル部１７ａにおいて適切に膨張損失エネルギを回収できる。その結果、ディフューザ部１７ｄが確実に昇圧作用を発揮できるので、サイクル効率を向上させることができる。
【００８５】
そして、エジェクタ１７のディフューザ部１７ｄから流出した冷媒は第１蒸発器１８に流入する。第１蒸発器１８では、低圧冷媒が蒸発器用送風機１９ａの送風空気から吸熱して蒸発する。そして、第１蒸発器１８通過後の冷媒はアキュムレータ１９へ流入して気相冷媒と液相冷媒とに分離される。
【００８６】
アキュムレータ１９から流出した気相冷媒は、内部熱交換器２０へ流入し、分岐継手１４の第２導出管部１４ｈから吸引口側配管１６ａへ流入した高圧冷媒と熱交換を行う。そして、内部熱交換器２０から流出した気相冷媒は、圧縮機１１に吸入され再び圧縮される
一方、分岐部Ａから第２導出管部１４ｈへ流入した冷媒は、吸引口側配管１６ａを介して内部熱交換器２０へ流入する。内部熱交換器２０に流入した冷媒は、アキュムレータ１９流出冷媒と熱交換し、吸引口側配管１６ｂを介して固定絞り２１で減圧されて低圧冷媒となる。
【００８７】
さらに、この低圧冷媒が吸引口側配管１６ｃを介して第２蒸発器２２に流入する。第２蒸発器２２では、流入した低圧冷媒が第１蒸発器１８で冷却された送風空気から、さらに吸熱して蒸発する。
【００８８】
ここで、本実施形態では、導入管部１４ａにおいて冷媒を確実に気液混合状態にして、流量比ηが最適流量比ηｍａｘに近づくように第２蒸発器２２へ冷媒を供給しているので、第２蒸発器２２において冷媒が適切に吸熱作用を発揮できる。その結果、サイクル全体としての冷凍能力Ｑが向上するので、サイクル効率を向上させることができる。
【００８９】
そして、第２蒸発器２２で蒸発した冷媒は、吸引口側配管１６ｄを介して、エジェクタ１７の冷媒吸引口１７ｂより吸引されて、混合部１７ｃでノズル部１７ａを通過した液相冷媒と混合して第１蒸発器１８に流入していく。
【００９０】
以上の如く、本実施形態では、導入管部１４ａのノズル形状部１４ｄで冷媒の流速を増加させることで冷媒を撹拌し、気液混合状態となった冷媒を分岐部Ａで分岐しているので、容易に流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけることができる。
【００９１】
その結果、エジェクタ１７のディフューザ部１７ｄが適切な昇圧作用を発揮させるので、第１蒸発器１８と第２蒸発器２２との冷媒蒸発温度を確実に異なる温度帯にすることができる。さらに、圧縮機１１吸入冷媒圧力を確実に上昇させて圧縮機１１駆動動力を低減させるとともに、第２蒸発器２２の冷凍能力を低下させないので、サイクル効率を向上させることができる。
【００９２】
さらに、本実施形態では、分岐部Ａの上流側のノズル形状部１４ｄが冷媒の流速を増加させて撹拌することで、冷媒を気液混合状態としているので、冷媒を気液混合状態にする際に、重力や導入管部１４ａへ流入する冷媒の運動量の影響を受けにくい。
【００９３】
従って、分岐継手１４をエジェクタ式冷凍サイクルに適用すれば、分岐継手１４の搭載位置および搭載方向、並びにシステム全体の設置状態に制約が生じないので、システム全体の設計自由度を低下させることともない。
【００９４】
（第２実施形態）
第１実施形態では、分岐継手１４を採用したエジェクタ式冷凍サイクルを車両用冷凍装置に適用した例を説明したが、本実施形態では、分岐継手１４を廃止して、図３に示す分岐継手２４を採用している。その他の構成は第１実施形態と全く同様である。
【００９５】
ここで、分岐継手２４の詳細を図３の断面図により説明する。分岐継手２４は、第１実施形態の分岐継手１４と同様に導入管部２４ａと略Ｕ字形状の分岐管部２４ｂ等によって構成されている。導入管部２４ａは、冷媒が流入する流入部２４ｃ、冷媒通路面積を縮小させた後に拡大させる中細ノズル形状部２４ｄ、冷媒を分岐管部２４ｂへ流出させる直管部２４ｅを有しており、流入部２４ｃには冷媒配管１３が接続される。
【００９６】
中細ノズル形状部２４ｄは、導入管部２４ａ流入冷媒の流れ方向下流側に向かって冷媒通路面積を徐々に縮小させる縮管部と、さらに、縮管部の流れ方向下流側に向かって冷媒通路面積を拡大させる拡管部とを有している。
【００９７】
このため、中細ノズル形状部２４ｄを通過する冷媒は、縮管部において冷媒通路面積の縮小に伴って減圧されながら流速を増加させて拡管部へ流入する。そして、流速が増加した冷媒は、拡管部に流入しても慣性力によって流れ方向を急激に変更できないので、拡管部の形状に沿って広がって流れることができない。
【００９８】
このため、拡管部へ流入した冷媒は、矢印Ｆに示すように、拡管部の入口側壁面に渦流を生じさせながら拡管部を通過する。そして、この渦流が冷媒流れに乱れを生じさせる。従って、中細ノズル形状部２４ｄは冷媒の有する圧力エネルギを運動エネルギに変換して、冷媒の流速を増加させる流速増加手段となるとともに、冷媒流れに乱れをも生じさせる。
【００９９】
直管部２４ｅは、分岐管部２４ｂのＵ字の底部の略中央に設けられた接続孔２４ｆに接続されるとともに、中細ノズル形状部２４ｄにて速度の増加した充分に混合する助走区間を構成する。従って、導入管部２４ａに気相冷媒と液相冷媒が分離した状態で流入しても、中細ノズル形状部２４ｄで流速を増加させて撹拌され、直管部２４ｅで充分に混合された気液混合状態の冷媒が直管部２４ｅから流出する。
【０１００】
分岐管部２４ｂは、Ｕ字形状のそれぞれの端部に接続部を有しており、一端はノズル部側配管１５と接続され、他端は吸引口側配管１６ａに接続されている。従って、本実施形態では、前述の接続孔２４ｆの下流側に分岐部Ｇ（図３の斜線部）が構成され、ノズル部側配管１５に接続される側が第１導出管部２４ｇとなり、吸引口側配管１６に接続される側が第２導出管部２４ｈとなる。
【０１０１】
従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルを作動させても、導入管部２４ａの中細ノズル形状部２４ｄで冷媒の流速を増加させるとともに冷媒流れに乱れを生じさせることで冷媒を撹拌して気液混合状態とすることができる。
【０１０２】
さらに、気液混合状態となった冷媒を分岐部Ｇで分岐しているので、容易に流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけることができる。その結果、第１実施形態と同様に第１蒸発器１８と第２蒸発器２２において、確実に異なる温度帯で冷媒が蒸発できるとともに、サイクル効率を向上させることができる。
【０１０３】
（第３実施形態）
第１実施形態では、分岐継手１４を採用したエジェクタ式冷凍サイクルを車両用冷凍装置に適用した例を説明したが、本実施形態では、分岐継手１４を廃止して、図４に示す分岐継手２５を採用している。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【０１０４】
ここで、分岐継手２５の詳細を図４の断面図により説明する。分岐継手２５は、第１実施形態の分岐継手１４と同様に導入管部２５ａと略Ｕ字形状の分岐管部２５ｂ等によって構成されている。導入管部２５ａは、冷媒が流入する流入部２５ｃ、導入管部２５ａ流入冷媒を衝突させる衝突板２５ｄを有しており、流入部２５ｃには冷媒配管１３が接続される。
【０１０５】
衝突板２５ｄは、略円柱形状で導入管部２５ａの軸方向に垂直に導入管部２５ａを貫通するように配置されている。このため、導入管部２５ａを通過する冷媒は、矢印Ｈに示すように、衝突板２５ｄに衝突して流れ方向を変更される。これにより冷媒流れに乱れが生じる。従って、本実施形態では、衝突板２５ｄは、冷媒の流れ方向を変更して、冷媒流れに乱れを生じさせることで冷媒を撹拌する冷媒撹拌手段となる。
【０１０６】
なお、本実施形態では、略円柱形状の衝突板２５ｄを採用しているが、衝突板２５ｄは角柱形状、断面半円形の半円柱形状等、冷媒の流れ方向を変更して冷媒流れに乱れを生じさせることができる種々の形状を採用することができる。また、もちろん複数の衝突板を採用してもよい。さらに、本実施形態では、衝突板２５ｄは、図４の紙面表裏方向に延びるように配置されているが、配置方向はこれに限定されない。
【０１０７】
さらに、導入管部２５ａは、分岐管部２５ｂのＵ字の底部の略中央に設けられた接続孔２５ｅに接続される。このため、導入管部２５ａの衝突板２５ｄ下流側は衝突板２５ｄに衝突することで撹拌された冷媒を充分に混合する助走区間を構成する。従って、導入管部２５ａに気相冷媒と液相冷媒が分離した状態で流入しても、衝突板２５ｄに衝突することで撹拌され、その下流側で充分に混合された気液混合状態の冷媒が導入管部２５ａから流出する。
【０１０８】
分岐管部２５ｂは、Ｕ字形状のそれぞれの端部に接続部を有しており、一端はノズル部側配管１５に接続され、他端は吸引口側配管１６ａに接続されている。従って、本実施形態では、前述の接続孔２５ｅの下流側に分岐部Ｉ（図４の斜線部）が構成される。
【０１０９】
従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルを作動させても、導入管部２５ａの衝突板２５ｄによって冷媒の流れ方向を変更させて冷媒流れに乱れを生じさせることで冷媒を撹拌して気液混合状態とすることができる。
【０１１０】
さらに、気液混合状態となった冷媒を分岐部Ｉで分岐しているので、容易に流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけることができる。その結果、第１実施形態と同様に第１蒸発器１８と第２蒸発器２２において、確実に異なる温度帯で冷媒が蒸発できるとともに、サイクル効率を向上させることができる。
【０１１１】
（第４実施形態）
第１実施形態では、分岐継手１４を採用したエジェクタ式冷凍サイクルを車両用冷凍装置に適用した例を説明したが、本実施形態では、分岐継手１４を廃止して、図５に示す分岐継手２６を採用している。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【０１１２】
ここで、分岐継手２６の詳細を図５の断面図により説明する。分岐継手２６は、第１実施形態の分岐継手１４と同様に導入管部２６ａと略Ｕ字形状の分岐管部２６ｂ等によって構成されている。導入管部２６ａは、冷媒が流入する流入部２６ｃ、導入管部２５ａ流入冷媒を導入管部２６ａの軸方向に沿って螺旋状に流すガイド２６ｄを有しており、流入部２６ｃには冷媒配管１３が接続される。
【０１１３】
ガイド２６ｄは、導入管部２６ａに流入した冷媒を導入管部２６ａの軸方向に沿って螺旋状に流すことで、冷媒の流れ方向を図５の矢印Ｊ方向の螺旋状流れに変更し、冷媒流れに乱れを生じさせるものである。従って、本実施形態では、ガイド２６ｄが、導入管部２６ａに流入した冷媒を撹拌する冷媒撹拌手段となる。
【０１１４】
さらに、導入管部２５ａは、分岐管部２６ｂのＵ字の底部の略中央に設けられた接続孔２６ｅに接続される。このため、導入管部２６ａのガイド２６ｄ下流側はガイド２６ｄによって撹拌された冷媒を充分に混合する助走区間を構成する。従って、導入管部２６ａに気相冷媒と液相冷媒が分離した状態で流入しても、ガイド２６ｄによって撹拌され、その下流側で充分に混合された気液混合状態の冷媒が導入管部２５ａから流出する。
【０１１５】
分岐管部２６ｂは、Ｕ字形状のそれぞれの端部に接続部を有しており、一端はノズル部側配管１５に接続され、他端は吸引口側配管１６ａに接続されている。従って、本実施形態では、前述の接続孔２６ｅの下流側に分岐部Ｋ（図５の斜線部）が構成される。
【０１１６】
従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルを作動させても、導入管部２６ａのガイド２６ｄによって冷媒の流れ方向を変更させて冷媒流れに乱れを生じさせることで冷媒を撹拌して気液混合状態とすることができる。
【０１１７】
さらに、気液混合状態となった冷媒を分岐部Ｋで分岐しているので、容易に流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけることができる。その結果、第１実施形態と同様に第１蒸発器１８と第２蒸発器２２において、確実に異なる温度帯で冷媒が蒸発できるとともに、サイクル効率を向上させることができる。
【０１１８】
（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、以下のように種々変形可能である。
【０１１９】
（１）上述の実施形態では、分岐構造を分岐継手のみで構成しているが、分岐構造は他の手段で構成してもよい。例えば、第１実施形態において、流速増加手段を構成するノズル形状部１４ｄに相当する部分を冷媒配管１３に構成し、流速増加手段を構成した冷媒配管１３を直接分岐管部１４ｂに接続すれば、第１実施形態と全く同様の効果を得る分岐構造を構成できる。
【０１２０】
（２）上述の実施形態の分岐継手１４、２４〜２６では、第１導出管部１４ｇ、２４ｆ〜２６ｆ、および第２導出管部１４ｈ、２４ｇ〜２６ｇの向きについて限定せず、システムの設計自由度の低下を抑制する効果を得ているが、システムの設計自由度に余裕がある場合は、第１導出管部１４ｇ、２４ｆ〜２６ｆおよび第２導出管部１４ｈ、２４ｇ〜２６ｇの向きを、導入管部１４、２４〜２６ａに対して対称に形成してもよい。
【０１２１】
例えば、第１実施形態において第１導出管部１４ｇおよび第２導出管部１４ｈの向きを、導入管部１４ａに対して対称に形成すれば、分岐部Ａから第１導出管部１４ｇへ冷媒が流れる方向（図２の矢印Ｂ方向）および第２導出管部１４ｈへ冷媒が流れる方向（図２の矢印Ｃ方向）を、導入管部１４ａから分岐部Ａへ流入する冷媒の流れ方向に対して略対称方向にできる。
【０１２２】
その結果、分岐部Ａにおいて冷媒の流れが分岐される際に、導入管部１４ａから分岐部Ａへ流入する冷媒の流れ方向の運動量の影響を受けにくくなり、より一層、同質の気液混合状態の冷媒を第１導出管部１４ｇおよび第２導出管部１４ｈへ流出させることができる。その結果、より一層、容易に流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけやすくなる。
【０１２３】
さらに、第１導出管部および第２導出管部の向きを重力方向に対して同条件になるように位置付けてもよい。
【０１２４】
例えば、第１実施形態において矢印Ｂ方向の冷媒流れと矢印Ｃ方向の冷媒流れとをいずれも略水平面状になるように配置すれば、分岐部Ａにおいて冷媒の流れが分岐される際に、重力の影響を受けにくくなり、より一層、同質の気液混合状態の冷媒を第１導出管部１４ｇおよび第２導出管部１４ｈへ流出させることができる。その結果、より一層、容易に流量比ηを最適流量比ηｍａｘに近づけやすくなる。
【０１２５】
（３）上述の実施形態の分岐継手１４、２４〜２６では、導入管部１４ａ、２４ａ〜２６ａの向きについては限定せず、システムの設計自由度の低下を抑制する効果を得ているが、システムの設計自由度に余裕がある場合は、導入管部１４ａ、２４ａ〜２６ａの流入部１４ｃ、２４ｃ〜２６ｃを分岐部Ａ、Ｇ、Ｉ、Ｋよりも上方に配置してもよい。
【０１２６】
これによれば、導入管部に流入した冷媒の流速を重力によって効率的に増加させることができる。すなわち、導入管部１４ａ、２４ａ〜２６ａ流入冷媒の有する位置エネルギを速度エネルギに変換する流速増加手段を構成できる。
【０１２７】
具体的には、例えば、第１実施形態の分岐継手１４において、導入管部１４ａの流入部１４ｃを分岐部Ａよりも上方になるように傾けて配置すればよい。また、導入管部１４ａを分岐管部１４ｂに取り付ける方向を変更して、入口部１４ｃを分岐部Ａより上方に位置付けられるようにしてもよい。さらに、冷媒配管１３を分岐継手１４の上方から接続するようにすれば、冷媒配管１３と分岐継手１４によって、位置エネルギを速度エネルギに変換する分岐構造を構成できる。
【０１２８】
（４）上述の実施形態では、流速増加手段１４ｄ、２４ｄおよび冷媒撹拌手段２５ｄ、２６を個別に採用した例を説明したが、これらの手段を組み合わせて用いてもよい。例えば、第１実施形態において、直管部１４ｅに衝突板を設けてもよい。これによれば、直管部において、さらに冷媒が撹拌されるので、分岐部Ａで分岐されて第１導出管部１４ｇおよび第２導出管部１４ｈへ流出する冷媒が、より一層、同質の気液混合状態になる。
【０１２９】
（５）上述の実施形態では、第１蒸発器１８と第２蒸発器２２の冷却対象空間が同一である例を示したが、第１蒸発器１８の冷却対象空間と第２蒸発器２２の冷却対象空間が相違していてもよい。例えば、第１蒸発器１８を車室内空調用に用い、第２蒸発器を車室内冷蔵庫用に用いてもよい。また、第１蒸発器１８を廃止して第２蒸発器２２のみで冷却作用を発揮するようにしてもよい。
【０１３０】
（６）上述の実施形態では、吸引口側配管１６に配置された絞り手段を固定絞り２１としているが、電気的、機械的に冷媒通路面積を変更できる可変絞り機構を用いてもよい。例えば、第１実施形態の構成で、第２蒸発器２２の出口側冷媒の過熱度を検出して、この過熱度の値が所定の範囲になるように冷媒通路面積の開度を制御してもよい。
【０１３１】
（７）上述の実施形態では、エジェクタ１７のノズル部１７ａの冷媒通路面積が変化しない固定ノズル部の例を示したが、電気的、機械的にノズル部１７ａの冷媒通路面積を変更できる可変流量式エジェクタを用いてもよい。例えば、第１実施形態の構成で、放熱器１２の出口側冷媒の過冷却度を検出して、この過冷却度が所定の範囲になるようにノズル部の冷媒通路面積開度を制御してもよい。
【０１３２】
（８）上述の第２実施形態では、流速増加手段として中細ノズル形状部２４ｄを縮管部および拡管部で構成しているが、拡管部は図３の形状に限定されない。例えば、冷媒流れに乱れを生じされることができれば、拡管部の冷媒通路面積を緩やかに拡大させても急拡大させてもよい。
【０１３３】
（９）上述の第３実施形態では、冷媒撹拌手段として導入管部２５ａ内部に固定された衝突板２５ｄを採用しているが、可動式の衝突板を採用してもよい。例えば、導入管部２５ａ軸方向を中心に回転する羽根車を可動式の衝突板として採用しても、冷媒を撹拌することができる。
【０１３４】
（１０）上記の実施形態では、第１蒸発器１８および第２蒸発器２２を、冷却対象空間を冷却する室内側熱交換器として構成し、放熱器１２を大気側へ放熱する室外熱交換器として構成しているが、逆に、第１蒸発器１８および第２蒸発器２２を大気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、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構成するヒートポンプサイクルに本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルを示すサイクル構成図である。
【図２】第１実施形態の分岐継手の断面図である。
【図３】第２実施形態の分岐継手の断面図である。
【図４】第３実施形態の分岐継手の断面図である。
【図５】第４実施形態の分岐継手の断面図である。
【図６】従来技術における流量比ηとサイクル効率ＣＯＰの関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１１…圧縮機、１２…放熱器、１４、２４、２５、２６…分岐継手、
１４ａ、２４ａ、２５ａ、２６ａ…導入管部、
１４ｄ…ノズル形状部、２４ｄ…中細ノズル形状部、２５ｄ…衝突板、２６ｄ…ガイド、
１４ｃ、２４ｃ、２５ｃ、２６ｃ…流入部、
１４ｇ、２４ｇ、２５ｆ、２６ｆ…第１導出管部、
１４ｈ、２４ｈ、２５ｇ、２６ｇ…第２導出管部、
１７…エジェクタ、１７ａ…ノズル部、１７ｂ…冷媒吸引口、２１…絞り手段、
２２…蒸発器、Ａ、Ｇ、Ｉ、Ｋ…分岐部
【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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