(57)【要約】【課題】冷凍サイクル装置に搭載されるエジェクタにおいてガス・液間流速差を低減させることにより、ノズル効率を向上させることができるエジェクタを提供する。【解決手段】圧縮機１、凝縮器２、エジェクタ５、気液分離器６、蒸発器８を備えて冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置において、エジェクタ５のノズル部５０が、先細部５４と喉部５５と末広部５６とを備え、先細部５４の上流に駆動流として液冷媒とガス冷媒を混合させる気液混合部５７を備える。【選択図】図１
2009162116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル部が、先細部と喉部と末広部とを備え、前記先細部の上流に駆動流として液冷媒とガス冷媒を混合させる気液混合部を備えたことを特徴とするエジェクタ。
【請求項２】
内側ノズル部と、先細部、喉部および末広部を備える外側ノズル部とを備え、前記内側ノズル部はその先端が前記外側ノズル部の喉部に臨ませて配置され、前記内側ノズル部に駆動流として液冷媒を供給するとともに、前記内側ノズル部と前記外側ノズル部との間の流路にガス冷媒を供給することを特徴とするエジェクタ。
【請求項３】
前記液冷媒の供給路に第１可変絞り装置を、前記ガス冷媒の供給路に第２可変絞り装置を設けたことを特徴とする請求項１または２記載のエジェクタ。
【請求項４】
少なくとも圧縮機、凝縮器、エジェクタ、気液分離器、蒸発器を備えて冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置において、
前記エジェクタのノズル部が、先細部と喉部と末広部とを備え、前記先細部の上流に駆動流として前記凝縮器からの液冷媒と前記圧縮機からのガス冷媒を混合させる気液混合部を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項５】
少なくとも圧縮機、凝縮器、エジェクタ、気液分離器、蒸発器を備えて冷凍サイクルを構成する冷凍サイクル装置において、
前記エジェクタは、内側ノズル部と、先細部、喉部および末広部を備える外側ノズル部とを備え、前記内側ノズル部はその先端が前記外側ノズル部の喉部に臨ませて配置され、前記内側ノズル部に駆動流として前記凝縮器から液冷媒を供給するとともに、前記内側ノズル部と前記外側ノズル部との間の環状流路に前記圧縮機からガス冷媒をバイパスして供給することを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記液冷媒の供給路に第１可変絞り装置を、前記ガス冷媒の供給路に第２可変絞り装置を設けたことを特徴とする請求項４または５記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
前記圧縮機と前記凝縮器を接続する配管と前記気液混合部とが前記第２可変絞り装置を設けたバイパス管で接続されていることを特徴とする請求項４または６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項８】
前記圧縮機と前記凝縮器を接続する配管と前記環状流路とが前記第２可変絞り装置を設けたバイパス管で接続されていることを特徴とする請求項５または６記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記気液分離器と前記蒸発器の間に第３可変絞り装置を備えたことを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１０】
前記気液分離器と前記圧縮機の間に補助蒸発器を備えたことを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１１】
前記エジェクタのノズル部入口における冷媒の乾き度が０〜０．４の範囲内になるように前記第１可変絞り装置、前記第２可変絞り装置のいずれか一方または両方の開度を制御することを特徴とする請求項４乃至１０のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
ＣＯ2、Ｒ４０４ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、イソブタン、プロパンのいずれか１つを冷媒として用いることを特徴とする請求項４乃至１１のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エジェクタとそのエジェクタを用いる冷凍サイクル装置に関し、特にエジェクタ内駆動ノズルでの流動状態を制御し、高効率化を図るノズル構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のエジェクタ技術について説明する。
空調・冷凍・給湯装置などにエジェクタを組み込んで構成した冷凍サイクル装置がある。これはエジェクタの吸引作用で蒸発ガスを吸引し昇圧させることで、圧縮機吸入圧力を上昇させるので、圧縮機の圧縮比を低減でき冷凍サイクルの効率を高める効果がある。エジェクタは、放熱器の下流に配置されており、放熱器から導かれる冷媒を高速で噴出させる駆動ノズル（以下、ノズルと称する）や、このノズルから噴出した冷媒を拡散させるディフューザ等で構成されている。従来、この冷凍サイクル装置に用いられるエジェクタの駆動流量を制御する機構として、エジェクタの上流に絞り機構を設けた２段絞り方式の流量制御機構を採用したエジェクタ搭載冷凍サイクルがあった。図１０にこの２段絞り方式の流量制御機構を採用したエジェクタ搭載冷凍サイクルの冷媒回路を示す。ここで、従来の２段絞り方式の流量制御機構とは、エジェクタ５の上流に膨張弁３を設けて膨張弁３とエジェクタノズル喉部とで２段階に駆動流量を制御する方式をいう。なお、図１０において、１は圧縮機、２は放熱側熱交換器（凝縮器）、６は気液分離器、７は膨張弁、８は負荷側第１熱交換器（蒸発器）、９は負荷側第２熱交換器（蒸発器）、１１は室外送風機、１２は室内第１送風機、１３は室内第２送風機、２０は制御装置、２１は第１温度検出器、２２は第２温度検出器、１００は室外ユニット、１０１は室内ユニット、１０２、１０３は室外ユニット１００と室内ユニット１０１を接続する接続配管である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の２段絞り方式の流量制御機構を採用する場合、ノズル入口に導かれる冷媒が液相冷媒や低乾き度二相冷媒の場合には、ノズル喉部を通過する液成分は径の大きい液滴と液膜とからなっており、液滴群の平均液滴径は大きく、液滴径分布を見ると、噴流の中心部には径の大きい液滴群が、噴流の周辺部には比較的小さい液滴群が分布し、一様でない。これがガス・液間の流速差を大きくし、ノズル効率低下の一因となっていた。図１１に２段絞り方式の流量制御機構の概要を示す。図１１において、３は膨張弁、１１０はノズル、１１１は先細部、１１２は喉部、１１３は末広部である。
このような２段絞り方式の流量制御機構の場合、駆動流体（凝縮器からの液冷媒）と吸引流体（図示しないエジェクタ吸引部から吸引される蒸発器からのガス冷媒）との接触面積が減少し、吸引流体を十分に吸引できないとともに、駆動流体と吸引流体とを均質に混合することができないことと、駆動流体と吸引流体との混合初期段階から混合層が発達するまでは、長い混合部が必要となるため、駆動流体と吸引流体との混合性能を十分に得ることができず、管摩擦圧力損失が増加し、エジェクタの効率が低下するという問題があった。
また、管内壁面付近では、速度の速い駆動流体と速度の遅い吸引流体の大きい相対流速差によって境界層が厚くなり剥離し、逆流領域が形成されることがあった。これによって、圧力損失が増加してエジェクタの効率が低下するという問題もあった。
また、エジェクタの効率が低いと、エジェクタで蒸発器からの吸引流体を十分に吸引・昇圧して流出させることができない。従って、このようなエジェクタを冷凍サイクル装置に用いた場合には、蒸発器からの冷媒ガスを十分に吸引できなく冷凍能力が減少するか、圧縮機の吸入圧力を十分に高めることができず冷凍サイクルの効率を向上できないという問題もあった。
【０００４】
従来例ではこのノズル効率の低下を防ぐため、前記放熱器と前記エジェクタとの間に加熱手段を配置し、前記加熱手段で前記液相冷媒を加熱することにより、前記液相冷媒のエンタルピーを所定量増加させ効率を向上する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、ヒータなどの加熱手段を用いる方法はシステムのコストをアップさせるだけでなく、ＣＯＰ（冷凍サイクルの成績係数）を低下させることになる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６―１７４４４号公報（第２−３頁、図１）
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、冷凍サイクル装置に搭載されるエジェクタにおいてガス・液間流速差を低減させることにより、ノズル効率を向上させることができるエジェクタを提供することを目的とする。
また、エジェクタ効率を向上することで、冷凍能力を増加させるか、圧縮機の吸入圧力を高めて圧縮機の圧縮比を低減でき、効率のよい冷凍サイクル装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るエジェクタは、ノズル部が、先細部と喉部と末広部とを備え、前記先細部の上流に駆動流として液冷媒とガス冷媒を混合させる気液混合部を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のエジェクタはノズル部が上記のように構成されているので、ノズル部出口から微細液滴が噴出して、ガス・液混合が促進され、エジェクタ効率が向上する。また、ヒータなどの他の熱源を必要とせず、効率の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置について図１を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す冷媒回路図である。
この冷凍サイクル装置は、室外ユニット１００と室内ユニット１０１とで構成され、さらに室外ユニット１００と室内ユニット１０１は接続配管１０２、１０３で接続されて閉回路の冷凍サイクルを構成している。冷媒回路を構成する配管内部には冷媒として、例えばＣＯ2やＲ４０４ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、イソブタン、プロパンのいずれか１つが封入されている。
【００１０】
室外ユニット１００内には、圧縮機１、凝縮器である放熱側熱交換器２、放熱側熱交換器２から室内ユニット１０１側のエジェクタ５に駆動流として流入する冷媒流量を制御する第１膨張弁３、および圧縮機１からの吐出ガスの一部をバイパスし、放熱側熱交換器２からの液冷媒と混合し、上記エジェクタ５に駆動流として流入するガス冷媒流量を制御する第２膨張弁４が設置され、これらを配管で接続配管１０２、１０３の各一端に接続する構成となっている。また、上記第２膨張弁４は、圧縮機１と放熱側熱交換器２の間の配管とエジェクタ５とを接続するバイパス管１０に設けられている。なお、圧縮機１はインバータにより回転数が制御され容量制御されるタイプである。また、第１膨張弁３、第２膨張弁４はいずれも開度が可変に制御される電子膨張弁であり、それぞれ第１可変絞り装置、第２可変絞り装置を構成する。
【００１１】
室内ユニット１０１内には、エジェクタ５、気液分離器６、第３膨張弁７、蒸発器である負荷側第１熱交換器８と負荷側第２熱交換器９が設置され、これらを配管で接続配管１０２、１０３の各他端に接続する構成となっている。気液分離器６で分離された液冷媒を導く配管は、第３膨張弁７、負荷側第１熱交換器８を介してエジェクタ５の吸引部に接続されており、気液分離器６で分離されたガス冷媒を導く配管は、負荷側第２熱交換器９を介して圧縮機１に接続されている。また、補助蒸発器として負荷側第２熱交換器９が気液分離器６と圧縮機１の間に接続されているので、気液分離器６のガス分離効率が低くなった時でも負荷側第２熱交換器９で吸熱するため、圧縮機１に液冷媒が混入しないようにすることができる。
【００１２】
放熱側熱交換器２、負荷側第１熱交換器８、負荷側第２熱交換器９は、プレートフィンとパイプで構成されるプレートフィンチューブ型の熱交換器であり、熱交換器の外表面へ空気を送風する室外送風機１１、室内第１送風機１２、室内第２送風機１３をそれぞれ備えている。
【００１３】
また、負荷側第１熱交換器８とエジェクタ５の間には第１温度検出器２１が、負荷側第２熱交換器９と圧縮機１の間には第２温度検出器２２が設置され、それぞれ設置箇所の冷媒温度を検出し、その信号は室外ユニット１００内に設置された制御装置２０に入力される。制御装置２０は、この冷媒温度検知情報に基づいて、圧縮機１の回転数、第１膨張弁３および第２膨張弁４の開度を制御することにより冷媒流量制御を行う。
【００１４】
次に、この冷凍サイクル装置に使用されるエジェクタ５の構造を図２に示す。図２（ａ）はエジェクタ５のノズル部５０の構造と作用の説明図で、図２（ｂ）はエジェクタ５の概略構成図である。
エジェクタ５は、ノズル部５０、エジェクタ混合部５１、ディフューザ部５２から構成され、さらに冷媒を吸引するためのエジェクタ吸引部５３を備えている。ノズル部５０の入口部は後述する気液混合部５７と接続され、エジェクタ吸引部５３は負荷側第１熱交換器８の出口部と接続され、ディフューザ部５２の出口部は気液分離器６の入口部と接続されている。そして、このエジェクタ５のノズル部５０は、気液混合機構を備える先細−末広の構造となっている。すなわち、ノズル部５０は、流路断面積が漸減する先細部５４と、断面積がもっとも小さい喉部５５と、断面積が漸増する末広部５６とから構成されており、さらに先細部５４の上流に駆動流として液冷媒とガス冷媒を混合する気液混合部５７を備えている。
【００１５】
上記のように構成されたエジェクタ５のノズル部５０においては、放熱側熱交換器（凝縮器）２から流出する液冷媒は第１膨張弁３で減圧された後、気液混合部５７に駆動流として流入する。また、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒の一部はバイパス管１０を通り、第２膨張弁４で減圧された後、気液混合部５７に駆動流として流入し上記液冷媒と混合する。このように気液混合部５７で駆動流として液冷媒とガス冷媒とを混合してから、その混合二相流を先細部５４に通し加速させて喉部５５下流に噴出させる。すなわち、先細部５４では混合二相流を減圧膨張させ、喉部５５で音速とし、さらに末広部５６で減圧して超音速として噴出させる。このとき、負荷側第１熱交換器８で吸熱し蒸発したガス冷媒がエジェクタ吸引部５３から吸引され、上記混合二相流と混合し、エジェクタ混合部５１で圧力を回復し、さらにディフューザ部５２で圧力を上昇させて流出する。
【００１６】
ここで、エジェクタ５のノズル部５０の作用について、さらに詳しく説明する。図３はノズル内の静圧分布を従来例と比較して示す図である。図３中の実線は従来例を示し、気液混合部を設けない２段絞り方式の場合であり、冷媒を乾き度小の状態で供給した場合のノズル内静圧分布をあらわしている。点線は本実施形態の場合であり、冷媒を乾き度大の状態で供給した場合のノズル内静圧分布をあらわしている。図３の横軸はノズルの入口（Ｘin）からの距離Ｘ（ｍｍ）を示し、縦軸は各位置での圧力Ｐ（ＭＰａ）を示す。
本実施形態の場合、ノズル部５０の先細部５４に混合二相冷媒が流入すると、喉部５５近傍で従来例よりもはやく急減圧しフラッシングする（フラッシング流れとなる）。その後、混合二相冷媒は末広部５６でさらに減圧して乾き度が増加するとともに加速する。
従って、従来例のように単に２段絞り方式とした場合よりも、本実施形態のようにさらに気液混合部５７を設けて液冷媒とガス冷媒を混合させてからノズル部５０に供給する方式とした方が、冷媒の乾き度をより高めることができる。冷媒の乾き度は、第１膨張弁３、第２膨張弁４のいずれか一方もしくは両方の開度を制御することにより、０〜０．４の範囲内に調整することが望ましい。なお、冷媒の乾き度は、単位流量の液体質量に対する気体質量の割合であり、０は飽和液、１は飽和蒸気を意味する。
【００１７】
図４はノズル内の温度分布を従来例と比較して示す図である。図４中の太線は気液混合部を設けない２段絞り方式の従来例を示し、細線は本実施形態の場合である。また、太線の実線は乾き度小の液冷媒、点線は乾き度小のガス冷媒、細線の実線は乾き度大の液冷媒、点線は乾き度大のガス冷媒を、ノズル部に供給した場合である。図４の横軸はノズルの入口（Ｘin）からの距離Ｘ（ｍｍ）を示し、縦軸は各位置での温度（℃）を示す。
図４から、本実施形態、従来例ともに、喉部５５直後の一定区間の急激なフラッシング過程中に、液冷媒とガス冷媒間に大きな熱的非平衡が存在することがわかる。その後、熱的非平衡は緩和され、ノズル出口まで殆んど平衡状態で緩やかに膨張する。しかし、本実施形態の場合、液冷媒とガス冷媒間の熱的非平衡は従来例よりも小さく、かつ早く緩和されることがわかる。
【００１８】
図５はノズル内の流速分布を従来例と比較して示す図である。図５の太線は気液混合部を設けない２段絞り方式の従来例を示し、細線は本実施形態の場合である。また、太線の実線は乾き度小の液冷媒、点線は乾き度小のガス冷媒、細線の実線は乾き度大の液冷媒、点線は乾き度大のガス冷媒を、ノズル部に供給した場合である。図５の横軸はノズルの入口（Ｘin）からの距離Ｘ（ｍｍ）を示し、縦軸は各位置での流速（ｍ／ｓ）を示す。
ノズル内の流速分布についても同様に、本実施形態、従来例ともに、喉部５５直後の一定区間の急激なフラッシング過程中に、ガス冷媒と液冷媒の流速間に速度の非平衡が存在することがわかる。しかし、本実施形態の場合でも、液冷媒とガス冷媒間の流速の非平衡は従来例よりも小さく、かつ早く緩和されることがわかる。
【００１９】
このように、本実施形態では、圧縮機１から吐出される高温高圧のガス冷媒の一部をバイパス管１０を介して気液混合部５７に供給するとともに、そのガス冷媒と放熱側熱交換器（凝縮器）２から供給される液冷媒とを気液混合部５７で混合させつつ、エジェクタ５のノズル部５０に駆動流として供給するので、喉部５５通過後の気液二相冷媒の液成分が微細な液滴となる。従って、その微細液滴をノズル部出口から噴出することで、エジェクタ混合部５１でさらにガス・液混合が促進されるため、エジェクタ効率が向上する。特に、本実施形態ではＲ４０４Ａ、Ｒ４１０Ａのような気液間密度差が大きい冷媒において、その効果が大きい。
また、従来のようにエジェクタ駆動流の液冷媒を加熱するヒータなどの他の熱源を必要としないため、安価で効率の高い冷凍サイクル装置を提供することができる。
【００２０】
図６に喉部直径が２．５ｍｍのノズルに飽和液で流入する場合に対し、ボイド率０．６で流入する場合に飽和液と同量の流量を流すために必要な喉部の直径を示す。なお、ボイド率というのは、全容積に対する気体容積の割合である。
図６からわかるように、気液二相で流入する場合は飽和液で流入する場合と比較し、喉部径が大きくなる。つまり、ボイド率０．６で流入する場合は喉部径を２．５ｍｍから３ｍｍにする必要がある。
従って、本実施形態では、同量の流量に対し、従来の２段絞り方式に比べてノズル喉部径を大きくすることができるので、異物の詰まりが少なくなる効果が得られる。特に、喉部径が２ｍｍ以下である空調・冷凍・給湯装置用エジェクタには有効である。
また、気液混合部５７を設けたエジェクタ５は、第２膨張弁４を備えていることにより圧縮機１吸入部の冷媒状態を制御することができるので、インバータ機等の幅広い流量範囲で使用される冷凍サイクルに好適に利用することができる。
【００２１】
図７（ａ）はエジェクタ５の構造を示し、図７（ｂ）はエジェクタ５内部の圧力変化を示す図であり、エジェクタ５の各位置（Ｘ1〜Ｘ6）における圧力をあらわしている。図８は図１に示した冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図である。
図７、図８を参照して、実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の動作を説明する。
【００２２】
圧縮機１から吐出された高温・高圧のガス冷媒Ｒ１は、主に放熱側熱交換器２で空気へ放熱して自身は凝縮・液化し、液冷媒Ｒ２となる。ガス冷媒Ｒ１の他の一部は第２膨張弁４により減圧されてＲ２’の状態となり、バイパス管１０を通ってエジェクタ５の気液混合部５７へバイパスされる。
【００２３】
放熱側熱交換器２で放熱した液冷媒Ｒ２は気液混合部５７に流入し、圧縮機１と放熱側熱交換器２入口との間からバイパスされたガス冷媒Ｒ２’と混合し状態Ｒ３となり、エジェクタ５のノズル部５０に流入する。
【００２４】
エジェクタ５に流入した冷媒Ｒ３は、ノズル部５０で減圧されて状態Ｒ４となり、エジェクタ吸引部５３から流入する冷媒ガスＲ９と合流する。本実施形態では、図３で示したようにエジェクタ５のノズル部５０に乾き度が高いガス・液混合流Ｒ３を流入させることにより、状態Ｒ５でガス・液の速度差の低減した均質流となる。また、エジェクタ５のノズル部５０において微細液滴状態で噴出されることから、駆動流の液滴が吸引流ガスと接触する面積が増加し、せん断力により負荷側第１熱交換器８からのガス冷媒Ｒ９を吸引しやすくなり、吸引流量が増加する。その後エジェクタ混合部５１、ディフューザ部５２を通過し、図７（ｂ）、図８で示されるように圧力がＰ２’まで昇圧した状態Ｒ６となる。すなわち、本実施形態では、従来の２段絞り方式での圧力回復Ｐ２と異なり、同量の吸引流量に対し、液滴が小さくてガス・液が混合し易いことから、昇圧量が増加する。
【００２５】
エジェクタ５のディフューザ部５２を通過した冷媒は、気液分離器６に流入し、Ｒ７の液冷媒とＲ１０のガス冷媒に分離される。負荷側第２熱交換器９から流出したＲ１０のガス冷媒は圧縮機１の入口へ流入し、Ｒ７の液冷媒は第３膨張弁７で減圧されて状態Ｒ８となり、負荷側第１熱交換器８で空気から吸熱し自身は蒸発・気化しガス冷媒Ｒ９となり、エジェクタ５により吸引される。
以上から、このエジェクタ５を用いることで、圧縮機の吸入圧力をＰ３からＰ２’に高めることができ、吸入圧力が高くなり高効率な運転が可能となる。
【００２６】
本実施形態によれば、高性能化が進み、負荷側第１熱交換器８における冷媒と空気の温度差が小さい機器、例えばルームエアコンや冷蔵庫等々において、このエジェクタ５を用いることで、負荷側第１熱交換器８の温度差の制約を受けずに圧縮機１の吸引圧力を上げることができる有用な装置となる。
【００２７】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る冷凍サイクル装置について説明する。
図９（ａ）は実施の形態２に係るエジェクタ５Ａのノズル部の構造と作用の説明図、（ｂ）はエジェクタ５Ａの概略構成図である。また、このエジェクタ５Ａを用いた冷凍サイクル装置の冷媒回路は図１と同様であるので、特に断らない限り詳細な説明は省略する。
このエジェクタ５Ａは、内側ノズル部５０ａと、先細部５４、喉部５５および末広部５６を備える外側ノズル部５０ｂとを備えている。内側ノズル部５０ａはその先端が外側ノズル部５０ｂの喉部５５に臨ませて配置される。内側ノズル部５０ａには駆動流として図１の放熱側熱交換器２、第１膨張弁３を介して液冷媒を供給するようになっており、内側ノズル部５０ａと外側ノズル部５０ｂとの間の先細状の流路５０ｃには図１の圧縮機１からの吐出ガスの一部をバイパス管１０、第２膨張弁４を介して供給するようになっている。また、内側ノズル部５０ａと外側ノズル部５０ｂは同軸状に配置される。すなわち、本実施形態のエジェクタ５Ａは、内側ノズル部５０ａから駆動流として液冷媒を噴出し、内側ノズル部５０ａと外側ノズル部５０ｂとの間の流路５０ｃの先細部から駆動流としてガス冷媒を噴出するノズル構造を備えたものであり、内側ノズル部５０ａの先端と喉部５５との間の空間が駆動流としての液冷媒とガス冷媒の気液混合部５７として構成されている。つまり、本実施形態のエジェクタ５Ａは、内外二重の噴射管により駆動流としての液冷媒とガス冷媒を先細部で混合して噴射する先細−末広型のノズル構造を備えたものである。
【００２８】
本実施形態のエジェクタ５Ａのノズル構造では、圧縮機１からの吐出ガス冷媒の一部を内側ノズル部５０ａと外側ノズル部５０ｂとの間にある先細状の流路５０ｃに導入・加速させ、この高速のガス冷媒を内側ノズル部５０ａから噴出される液冷媒の外部表面に噴出し混合することによって、液冷媒の液滴を微細化する。この微細液滴を含む混合二相流を末広部５６で減圧して超音速として噴出させるのである。このとき、負荷側第１熱交換器８で吸熱し蒸発したガス冷媒がエジェクタ吸引部５３から吸引され、上記混合二相流と混合し、エジェクタ混合部５１で圧力を回復し、さらにディフューザ部５２で圧力を上昇させて流出するため、実施の形態１と同様に、エジェクタ効率を向上させることができる。  また、第２膨張弁４を備えていることにより圧縮機１吸入部の冷媒状態を制御することができるので、インバータ機等の幅広い流量範囲で使用される冷凍サイクルに好適に利用することができる。
【００２９】
以上のように、本実施形態では、エジェクタ５Ａの入口部に気液混合部５７を設けたので、内側ノズル部５０ａから微細液滴を噴出させることができ、高効率なエジェクタサイクルを提供することができる。
【００３０】
本発明は、以上に述べた実施の形態１、２の構成、形態に限られるものではなく、ＣＯ2やＲ４０４ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２、イソブタン、プロパンなどを冷媒とし、エジェクタを用いる全ての冷凍サイクルに適用できる。また、駆動ノズル（駆動流のノズル部）として固定ノズルまたは可変ノズル（例えば、内側ノズル部と外側ノズル部を軸方向に相対移動させるノズル）を用いる全ての冷凍サイクルに適用できる。また、本発明は、駆動ノズルと混合部の大きさとは関係なく適用が可能である。
【００３１】
また、熱交換器は上記に限るのものではなく、二重管やプレート熱交換器などの水やブラインを加熱源あるいは冷却源とする液−液熱交換器でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷凍サイクル装置の構成を示す冷媒回路図である。
【図２】（ａ）は実施の形態１に係るエジェクタのノズル部の構造と作用の説明図、（ｂ）はエジェクタの概略構成図である。
【図３】実施の形態１に係るエジェクタのノズル内の静圧分布を示す図である。
【図４】実施の形態１に係るエジェクタのノズル内の温度分布を示す図である。
【図５】実施の形態１に係るエジェクタのノズル内の流速分布を示す図である。
【図６】実施の形態１に係るエジェクタの喉部直径と臨界流量比の関係を示す図である。
【図７】（ａ）は実施の形態１に係るエジェクタの構成図、（ｂ）はエジェクタ内部の圧力変化を示す図である。
【図８】実施の形態１に係る冷凍サイクル装置のｐ−ｈ線図である。
【図９】（ａ）は実施の形態２に係るエジェクタのノズル部の構造と作用の説明図、（ｂ）はエジェクタの概略構成図である。
【図１０】従来の２段絞り方式の冷凍サイクル装置の冷媒回路図である。
【図１１】従来のエジェクタのノズルの構成と作用の説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  圧縮機、２  放熱側熱交換器、３  第１膨張弁、４  第２膨張弁、５、５Ａ  エジェクタ、６  気液分離器、７  第３膨張弁、８  負荷側第１熱交換器、９  負荷側第２熱交換器、１０  バイパス管、１１  室外送風機、１２  室内第１送風機、１３  室内第２送風機、２０  制御装置、２１  第１温度検出器、２２  第２温度検出器、５０  ノズル部、５０ａ  内側ノズル部、５０ｂ  外側ノズル部、５０ｃ  内側ノズル部と外側ノズル部との間の流路、５１  エジェクタ混合部、５２  ディフューザ部、５３  エジェクタ吸引部、５４  先細部、５５  喉部、５６  末広部、５７  気液混合部、１００  室外ユニット、１０１  室内ユニット、１０２、１０３  接続配管。
【図１】
2009162116.tif 000003
【図２】
2009162116.tif 000004
【図３】
2009162116.tif 000005
【図４】
2009162116.tif 000006
【図５】
2009162116.tif 000007
【図６】
2009162116.tif 000008
【図７】
2009162116.tif 000009
【図８】
2009162116.tif 000010
【図９】
2009162116.tif 000011
【図１０】
2009162116.tif 000012
【図１１】
2009162116.tif 000013