JP2009097771A - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】エジェクタの上流側で分岐された冷媒を減圧し蒸発させ、第２の冷却対象空間を冷却する第３蒸発器の冷却性能を向上させる。
【解決手段】エジェクタ１７下流側に第１蒸発器１８を接続し、エジェクタ１７の冷媒吸引口１７ｂに第２蒸発器２１を接続し、エジェクタ１７の上流側で分岐された冷媒を減圧後に蒸発させる第３蒸発器３８を備え、第１蒸発器１８および第２蒸発器２１は第１の冷却対象空間２５を冷却し、第３蒸発器３８により第２の冷却対象空間４０を冷却するエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、エジェクタ１７が設けられた第１冷媒通路１３に流入する冷媒の圧力を低下させる圧力損失発生機構１６を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、エジェクタおよび複数の蒸発器を備えるエジェクタ式冷凍サイクルに関する。

従来、複数の蒸発器を備えたエジェクタ式冷凍サイクルは、特許文献１等にて知られている。この特許文献１には、エジェクタ下流側の冷媒を蒸発させるとともに、圧縮機の吸入側に接続される第１蒸発器と、エジェクタの冷媒吸引口に接続される第２蒸発器と、エジェクタの上流側で分岐された冷媒を減圧後に蒸発させるとともに、出口部が圧縮機の吸入側に接続される第３蒸発器とを備え、第１蒸発器および第２蒸発器は１つの蒸発器ユニットとして一体に構成し、蒸発器ユニットにより第１の冷却対象空間を冷却し、第３蒸発器により第２の冷却対象空間を冷却するエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。
特開２００７−２４４１２号公報

ところで、本発明者らの実験によると、特許文献１に記載のエジェクタ式冷凍サイクルを作動させた場合に、第１の冷却対象空間を冷却する第１、第２蒸発器に対して、第２の冷却対象空間を冷却する第３蒸発器の冷却性能が低下する場合があることが判明した。

本発明は、上記点に鑑み、第２の冷却対象空間を冷却する第３蒸発器の冷却性能を向上させることを目的とする。

本発明者らが、上記第３蒸発器（３８）の冷却性能低下の原因について調査したところ、エジェクタ（１７）の上流側で分岐される冷媒の流量が適切に分配されておらず、第３蒸発器（３８）に流入する冷媒流量が第１、第２蒸発器（１８、２１）に流入する冷媒流量に比べて少なくなる場合があった。そのため、第３蒸発器（３８）の冷凍能力が低下し第２の冷却対象空間（４０）の冷え遅れが生ずることがわかった。

さらに、第１蒸発器（１８）と第３蒸発器（３８）の出口部が圧縮機（１１）の吸入側に接続されているため、エジェクタ（１７）の昇圧作用により冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）が上昇した第１蒸発器（１８）と第３蒸発器（３８）の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）が同等となる。そのため、第３蒸発器（３８）による第２の冷却対象空間（４０）の温度を適切な温度にまで冷却できていないこともわかった。

そこで、本発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、放熱器（１２）出口側の冷媒を分岐させる第１分岐部（１００）と、第１分岐部（１００）で分岐された冷媒を圧縮機（１１）の吸入側で合流させる合流部（１１０）と、第１分岐部（１００）で分岐された冷媒を合流部（１１０）に導く第１、第２冷媒通路（１３、１４）と、第１冷媒通路（１３）に配置され、第１分岐部（１００）で分岐された一方の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り冷媒を冷媒吸引口（１７ｂ）により吸引するエジェクタ（１７）と、第１冷媒通路（１３）に配置され、エジェクタ（１７）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１８）と、第１分岐部（１００）にて分岐された一方の冷媒をノズル部（１７ａ）の入口側でさらに分岐する第２分岐部（１２０）と、第２分岐部（１２０）により分岐された冷媒を冷媒吸引口（１７ｂ）に導く分岐通路（１９）と、分岐通路（１９）に配置され、第２分岐部（１２０）にて分岐された冷媒を減圧する第１絞り手段（２０）と、分岐通路（１９）に配置され、第１絞り手段（２０）出口側の冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２１）と、第２冷媒通路（１４）に配置され、第１分岐部（１００）にて分岐された他方の冷媒を減圧する第２絞り手段（３７）と、第２冷媒通路（１４）に配置され、第２絞り手段（３７）出口側の冷媒を蒸発させる第３蒸発器（３８）とを備え、第１蒸発器（１８）および第２蒸発器（２１）により共通の第１の冷却対象空間（２５）に向かって送風される空気を冷却し、第３蒸発器（３８）により第１の冷却対象空間（２５）とは別の第２の冷却対象空間（４０）に向かって送風される空気を冷却し、さらに、第１冷媒通路（１３）に流入する冷媒の冷媒流路には、冷媒の圧力を低下させる圧力損失発生手段（１６）が設けられていることを特徴とする。

これによれば、圧力損失発生手段（１６）により第１冷媒通路（１３）に流入する冷媒の圧力を低下させることで、第２冷媒通路（１４）に流入させる冷媒流量を増加させることができるため、第３蒸発器（３８）に流入する冷媒流量を増加させることができる。その結果、第３蒸発器（３８）による第２の冷却対象空間（４０）の冷え遅れを抑制することができ、第２の冷却対象空間（４０）を冷却する第３蒸発器（３８）の冷却性能を向上させることができる。ここで、「第１冷媒通路（１３）に流入する冷媒の冷媒流路」とは、第１冷媒通路、第１分岐部（１００）、および合流部（１１０）を流通する冷媒の流路を意味している。

また、圧力損失発生手段（１６）は、第１冷媒通路（１３）における第１分岐部（１００）からノズル部（１７ａ）に至る冷媒流路に設けられている場合、圧力損失発生手段（１６）により第１冷媒通路（１３）におけるエジェクタ（１７）上流側の冷媒を減圧しているため、第１蒸発器（１８）の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低下させることができる。ここで、第１蒸発器（１８）と第３蒸発器（３８）の冷媒出口側は合流部（１１０）で合流しているため、第１蒸発器（１８）と同様に第３蒸発器（３８）の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）も低下させることができる。その結果、第３蒸発器（３８）により第２の冷却対象空間（４０）に送風される空気の温度を適切に低下させることができ、第２の冷却対象空間（４０）を冷却する第３蒸発器の冷却性能をさらに向上させることができる。

また、圧力損失発生手段（１６）は、第１冷媒通路（１３）におけるエジェクタ（１７）の出口側から合流部（１１０）に至る冷媒流路に設けられている場合、圧力損失発生手段（１６）により第１冷媒通路（１３）におけるエジェクタ（１７）出口側の冷媒を減圧しているため、第３蒸発器（３８）の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低下させることができる。その結果、第３蒸発器（３８）により第２の冷却対象空間（４０）に送風される空気の温度を適切に低下させることができ、第２の冷却対象空間（４０）を冷却する第３蒸発器（３８）の冷却性能をさらに向上させることができる。

また、圧力損失発生手段（１６）は、第１冷媒通路（１３）における第１蒸発器（１８）出口側から合流部（１１０）に至る冷媒流路に設けられている場合、圧力損失発生手段（１６）により第１冷媒通路（１３）における第１蒸発器（１８）出口側の冷媒を減圧しているため、圧力損失発生手段（１６）により第３蒸発器（３８）における冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を第１蒸発器（１８）よりも低下させることができる。その結果、第３蒸発器（３８）により第２の冷却対象空間（４０）に送風される空気の温度を適切に低下させることができ、第２の冷却対象空間（４０）を冷却する第３蒸発器の冷却性能をさらに向上させることができる。

また、圧力損失発生手段（１６）は、冷媒を減圧する絞り機構を含んで構成してもよい。

また、圧力損失発生手段（１６）は、第１冷媒通路（１３）において第２冷媒通路（１４）よりも通路断面積が小さくなるように形成された通路部を含んで構成してもよい。

また、圧力損失発生手段（１６）は、第１分岐部（１００）の分岐構造によって形成されており、第１分岐部（１００）は、放熱器（１２）から流出した冷媒が第１分岐部（１００）に流入する際の冷媒の流れ方向である分岐部流入方向に対して、第１分岐部（１００）から第１冷媒通路（１３）に流入する冷媒の流れ方向のなす流入角度が、分岐部流入方向に対して第１分岐部（１００）から第２冷媒通路（１４）に流入する冷媒の流れ方向のなす流入角度よりも小さくなるように形成することで、第１分岐部（１００）から第１冷媒通路（１３）に流入する冷媒の圧力を低下させてもよい。

また、圧力損失発生手段（１６）は、合流部（１１０）の分岐構造によって形成されており、合流部（１１０）は、合流部（１１０）から流出した冷媒の流れ方向である合流部流入方向に対して、第１冷媒通路（１３）から合流部（１１０）に流入する冷媒の流れ方向とのなす流入角度が、合流部流出方向に対して第２冷媒通路（１４）から合流部（１１０）の冷媒の流れ方向のなす流入角度よりも小さくなるように形成することで、第１冷媒通路（１３）から合流部（１１０）に流入する冷媒の圧力を低下させてもよい。

第１蒸発器（１８）および第２蒸発器（２１）は、第１の冷却対象空間（２５）に向かって送風される空気の空気流れに対して直列に配置され、第２蒸発器（２１）は、第１蒸発器（１８）を通過した空気の空気流れ下流側に配置されている場合、冷媒蒸発器温度が高い第１蒸発器（１８）が空気流れ上流側に位置し、冷媒蒸発温度が低い第２蒸発器（２１）が空気流れ下流側に位置しているため、第１の冷却対象空間（２５）を効果的に冷却することができる。

また、第１蒸発器（１８）および第２蒸発器（２１）は、１つの蒸発器ユニット（２３）として一体に構成してもよい。ここで、「蒸発器ユニット（２３）として一体に構成」とは、２つの蒸発器が機械的に「一体構造物」として結合されていることを意味している。なお、第１、第２蒸発器（１８、２１）の一体構成には、第１、第２蒸発器（１８、２１）が密着せず、所定の空隙を介して一体化される構造を包含している。

また、蒸発器ユニット（２３）にエジェクタ（１７）、分岐通路（１９）および第１絞り手段（２０）を一体に構成してもよい。ここで、「蒸発器ユニット（２３）、エジェクタ（１７）、分岐通路（１９）および第１絞り手段（２０）を一体に構成」とは、各構成が機械的に「一体構造物」として結合されていることを意味している。

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。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図４に基づいて説明する。図１は本第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を車両用冷凍サイクル装置に適用した例を示している。

図１に示すように、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（いずれも図示せず）から駆動力が伝達されて回転駆動される。

この圧縮機１１としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整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のいずれを採用してもよい。また、圧縮機１１として電動圧縮機を使用すれば、電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整できる。

圧縮機１１の冷媒吐出側には、放熱器１２が接続されている。放熱器１２は圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒と図示しない冷却ファンにより送風される外気（車室外空気）とを熱交換させて、高温高圧冷媒を放熱させる放熱用熱交換器である。また、冷却ファンは図示しない制御装置から出力される制御電圧によって回転数制御される電動式送風機である。

なお、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、冷媒としてフロン系、ＨＣ系等の冷媒を採用しており、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界サイクルを構成している。従って、放熱器１２は冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。

放熱器１２の出口側には、受液器１２ａが設けられている。この受液器１２ａは周知のように縦長のタンク形状のものであり、冷媒の気液を分離してサイクル内の余剰液冷媒を溜める気液分離器を構成する。受液器１２ａの出口にはタンク形状内部の下部側から液相冷媒を導出するようになっている。

受液器１２ａの下流側には、冷媒の流れを分岐する第１分岐部１００が設けられている。この第１分岐部１００は、１つの冷媒流入口１００ａ（第１冷媒流入口）と２つの冷媒流出口１００ｂ、１００ｃとを有する三方継手によって構成されている。

第１分岐部１００には、第１分岐部１００の一方の冷媒流出口１００ｂ（第１冷媒流出口）と圧縮機１１の吸入側に設けられた合流部１１０とを接続する第１冷媒通路１３が接続されている。また、第１分岐部１００には、第１分岐部１００の他方の冷媒流出口１００ｃと合流部１１０とを接続する第２冷媒通路１４が接続されている。ここで、合流部１１０は、第１分岐部１００で分岐された冷媒の流れを合流するために圧縮機１１の吸入側に設けられている。この合流部１１０は、第１冷媒通路１３と接続される冷媒流入口１１０ａ（第２冷媒流入口）、第２冷媒通路１４と接続される冷媒流入口１１０ｂ、および圧縮機１１の吸入側に冷媒を流出させる冷媒流出口１１０ｃ（第２冷媒流出口）を有する三方継手によって構成されている。

第１分岐部１００で分岐された一方の冷媒が流入する第１冷媒通路１３には、第１膨張弁１５が配置されている。この第１膨張弁１５は、周知の温度式膨張弁で構成されており、後述する第１蒸発器１８の下流側に配置された感温部１５ａを有している。この温度式膨張弁は、第１蒸発器１８の出口冷媒の温度と圧力に基づいて第１蒸発器１８の出口冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度を調整している。また、第１膨張弁１５として純機械的な機構で構成される一般的な温度式膨張弁の他に、冷媒温度センサおよび冷媒圧力センサの検出信号に基づいて電気的に弁開度制御（流量制御）を行う電気式膨張弁を使用してもよい。

そして、第１膨張弁１５の冷媒流れ下流側には、第１冷媒通路１３に圧力損失を発生させる圧力損失発生機構１６として絞り機構が設けられている。ここで、圧力損失発生機構１６が本発明における圧力損失発生手段に相当している。

この圧力損失発生機構１６は、前述の第１膨張弁１５が第１蒸発器１８の出口冷媒の過熱度を調整するために設けられているのに対して、第１分岐部１００で分岐された冷媒が流入する第１冷媒通路１３内に圧力損失を発生させて、第１冷媒通路１３および第２冷媒通路１４の冷媒流量の割合を調節するために設けられている。

すなわち、第１冷媒通路１３に圧力損失発生機構１６を設けることで、第１分岐部１００で分岐される冷媒のうち第２冷媒通路１４に流入する冷媒の流量を増加させるために設けられている。ここで、具体的に圧力損失発生機構１６として、キャピラリーチューブやオリフィスのような固定絞りで構成できる。なお、圧力損失発生機構１６は、固定絞りの他に可変絞りであってもよい。

圧力損失発生機構１６の出口側に接続されるエジェクタ１７は、冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴射する冷媒流の吸引作用によって冷媒の循環を行なう冷媒循環手段でもある。

より具体的には、エジェクタ１７は、圧力損失発生機構１６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２１からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口１７ｂを有している。

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。

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ーを圧力エネルギー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の出口側に第１蒸発器１８が接続され、この第１蒸発器１８の出口側は合流部１１０の冷媒流入口１１０ａに接続されている。

ここで、エジェクタ１７の入口側の第２分岐部１２０（圧力損失発生機構１６の出口側とエジェクタ１７のノズル部１７ａ入口側との間の中間部位）から冷媒分岐通路１９が分岐され、この冷媒分岐通路１９の下流側はエジェクタ１７の冷媒吸引口１７ｂに接続される。この第２分岐部１２０は、第１分岐部１００と同様に１つの冷媒流入口１２０ａと２つの冷媒流出口１２０ｂ、１２０ｃとを有する三方継手によって構成されている。なお、冷媒分岐通路１９が、本発明における分岐通路に相当している。

この冷媒分岐通路１９には、第２蒸発器２１への冷媒流量の調節作用をなす減圧手段として絞り機構２０（第１絞り手段）が配置されている。この絞り機構２０よりも冷媒流れ下流側には第２蒸発器２１が配置されている。本実施形態では、絞り機構２０は、キャピラリーチューブで構成している。

本実施形態では、エジェクタ１７、第１、第２蒸発器１８、２１、第２分岐部１２０、冷媒分岐通路１９および絞り機構２０を１つの一体化ユニット２２として組み付けている。この一体化ユニット２２については、特開２００７−５７２２２号公報等に、具体的に種々提案されているため、本実施形態では図２に示す一例について簡単に説明する。図２は、一体化ユニット２２の全体構成の概要を示す模式図である。

２つの蒸発器１８、２１の一体化構造について説明すると、２つの蒸発器１８、２１が完全に１つの蒸発器構造（蒸発器ユニット２３）として一体化されるようになっており、この２つの蒸発器１８、２１は、図１に示す共通の電動送風機２４により矢印Ｘの如く送風される空気（被冷却空気）を冷却する。

２つの蒸発器１８、２１で冷却された冷風を共通の冷却対象空間２５（第１の冷却対象空間）、具体的には、車室内前席側空間に送り込み、これにより、２つの蒸発器１８、２１にて車室内前席側空間を冷房するようになっている。ここで、第１蒸発器１８は蒸発器ユニット２３のうち空気流れＸの上流側領域を構成し、第１蒸発器１８よりも冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）が低い第２蒸発器２１は蒸発器ユニット２３のうち空気流れＸの下流側領域を構成している。

これにより、第１蒸発器１８における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差および第２蒸発器１８における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を両方とも確保している。

図２に示すように、第１、第２蒸発器１８、２１は、それぞれ熱交換コア部１８ａ、２１ａと、この熱交換コア部１８ａ、２１ａの上下両側に位置するタンク部１８ｂ、１８ｃ、２１ｂ、２１ｃとを備えている。

熱交換コア部１８ａ、２１ａは、それぞれ上下方向に延びる複数の扁平チューブ２６とこの複数のチューブ２６相互間に接合されるコルゲートフィン２７との積層構造からなる。上下両側のタンク部１８ｂ、１８ｃ、２１ｂ、２１ｃは、それぞれ対応する熱交換コア部１８ａ、２１ａの複数のチューブ２６へ冷媒流れを分配、および複数のチューブ２６からの冷媒流れを集合する役割を果たす。ここで、上側タンク部１８ｂ、２１ｂには、タンク空間内部の長手方向中央部にそれぞれ図示左側領域２８、３０と右側領域２９、３１とに分ける仕切板３２、３３が設けられている。

上記チューブ２６、フィン２７、タンク部１８ｂ、１８ｃ、２１ｂ、２１ｃをアルミニウム等の金属で成形し、第１、第２蒸発器１８、２１のこれらの各部品を図２に示すようにろう付け等にて一体に組み付けることができる。

次に、蒸発器ユニット２３に、エジェクタ１７、冷媒分岐通路１９、絞り機構２０、接続ブロック３４を更に一体に組み付けて１つの一体化ユニット２２として構成している。ここで、接続ブロック３４は、第１、第２蒸発器１８、２１のうち上側タンク１８ｂ、２１ｂの一方の側面部にろう付けされる部材であって、一体化ユニット２２の１つの冷媒入口３５と１つの冷媒出口３６とを構成する。

第１接続ブロックの冷媒入口３５は、エジェクタ１７の入口側に向かう第１通路をなす主通路３５ａと、絞り機構（キャピラリーチューブ）２０の入口側に向かう第２通路をなす冷媒分岐通路１９とに分岐される。なお、接続ブロックの内部に第２分岐部１２０を内蔵することができるため、一体化ユニット２２の冷媒の流入口としては、１つの冷媒入口３５と冷媒出口３６を設ける構成とすることがでる。そのため、一体化ユニット２２の配管接続等を簡易に行なうことができる。

この一体化ユニット２２の冷媒流れについて説明すると、圧力損失発生機構１６により減圧された冷媒は、接続ブロック３４の冷媒入口３５から流入し、接続ブロック３５内部の第２分岐部１２０にて主通路３５ａと冷媒分岐通路１６に分流する。

接続ブロック３５内部の主通路３５ａの冷媒は、第２蒸発器２１の上側タンク部２１ｂの図示左側領域３０に固定されたエジェクタ１７（ノズル部１７ａ→混合部１７ｃ→ディフューザ部１７ｄ）を通過して、第１蒸発器１８の上側タンク１８ｂの右側領域２９→熱交換部１８ａの右側領域→下側タンク部１８ｃ→熱交換コア部１８ａの左側領域→第１蒸発器１８の上側タンク部１８ｃの左側領域２８→接続ブロックの冷媒出口３２の経路を通過して圧縮機１１の吸入側へ向かう。なお、第２蒸発器２１の上側タンク部２１ｂのタンク内部空間に設けられた仕切板３３には、エジェクタ１７のディフューザ部１７ｄから流出する冷媒を第２蒸発器２１の上側タンク部２１ｂの右側領域３１に流入させるための連通穴が設けられている。

これに対し、接続ブロック３４内部の冷媒分岐通路１９の冷媒は、上側タンク部１８ｂ、２１ｂの上面にろう付けされた絞り機構（キャピラリーチューブ）２０を通過して、第２蒸発器２１の上側タンク部２１ｂの右側領域３１→熱交換コア部２１ａの右側領域→下側タンク部２１ｃ→熱交換コア部２１ａの左側領域→第２蒸発器２１の上側タンク部２１ｂの左側領域３０の経路を通過してエジェクタ１７の冷媒吸引口１７ｂへ向かう。

図１に戻り、第１分岐部１００で分岐された他方の冷媒が流入する第２冷媒通路１４には、第２膨張弁３７（第２絞り手段）が配置されている。この第２膨張弁３７は、第１膨張弁１５と同様に周知の温度式膨張弁で構成されており、後述する第３蒸発器３８の下流側に配置された感温部３７ａを有している。この温度式膨張弁は、第３蒸発器３８の出口冷媒の温度と圧力に基づいて第３蒸発器３８の出口冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度を調整している。また、第２膨張弁３７として純機械的な機構で構成される一般的な温度式膨張弁の他に、冷媒温度センサおよび冷媒圧力センサの検出信号に基づいて電気的に弁開度制御（流量制御）を行う電気式膨張弁を使用してもよい。

第２膨張弁３７よりも冷媒流れ下流側部位に第３蒸発器３８が配置されている。第３蒸発器３８は、電動送風機３９により送風された空気（被冷却空気）を冷却するようになっている。第３蒸発器３８で冷却された冷風を冷却対象空間４０（第２の冷却対象空間）、具体的には、車室内後席側空間に送風し、これにより、第３蒸発器３８にて車室内後席側空間を冷房するようになっている。

次に、図３により上述の構成における本実施形態の作動について説明する。図３は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の理想的な運転状態における冷媒の状態を概略的に示したモリエル線図である。

まず、本実施形態では、圧縮機１１を走行用車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１１は冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。この時の冷媒の状態は、図３のａ点である。圧縮機１１から吐出された高温高圧状態の気相冷媒は放熱器１２へ流入し、冷却ファン１２ａから送風された送風空気（外気）と熱交換して放熱する。放熱器１２で放熱された冷媒は、放熱器１２出口に設けられた受液器１２ｂにより気液分離される（図３のａ点→ｂ点）。そして、受液器１２ｂで気液分離された液相冷媒は、第１分岐部１００に流出し、第１冷媒通路１３および第２冷媒通路１４に分流される。

次に、第１分岐部１００から第１冷媒通路１３側へ流入した冷媒は、第１膨張弁１５により減圧される（図３のｂ点→ｃ点）。

第１膨張弁１５により減圧された冷媒は、さらに圧力損失発生機構１６により減圧される（図３のｃ点→ｄ点）。ここで、圧力損失発生機構１６は、絞り機構によって冷媒を減圧することで、第１、第２蒸発器１８、２１の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低下させることができる。また、圧力損失発生機構１６は、冷媒の圧力を低下させるため、第１冷媒通路１３に流入する冷媒の流量を減少させ、第２冷媒通路１４に流入する冷媒の流量を増加させることができる。

圧力損失発生機構１６により減圧された冷媒は、エジェクタ１７のノズル部１７ａで等エントロピ的に減圧膨張する（図３のｄ点→ｅ点）。そして、この減圧膨張時に冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換されて、冷媒がノズル部１７ａの冷媒噴射口から高速度となって噴射される。この噴射冷媒の冷媒吸引作用により、冷媒吸引口１７ｂから第２蒸発器２１通過後の冷媒が吸引される。

さらに、ノズル部１７ａから噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口１７ｂから吸引された吸引冷媒がエジェクタ１７の混合部１７ｃにて混合され（図３のｅ点→ｆ点）、ディフューザ部１７ｄに流入する。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ーが圧力エネルギーに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する（図３のｆ点→ｇ点）。

次に、ディフューザ部１７ｄから流出した冷媒は、第１蒸発器１８へ流入し、電動送風機２３により送風される送風空気から吸熱して蒸発する（図３のｇ点→ｈ点）。第１蒸発器１８で蒸発した冷媒は、合流部１１０を介して圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される（図３のｈ点→ａ点）。

また、第２分岐部１２０により第１冷媒通路１３から冷媒分岐通路１９に流入した冷媒は（図３のｄ点）、絞り機構２０により減圧される（図３のｄ点→ｉ点）。絞り機構２０により減圧された冷媒は、第２蒸発器２２へ流入して、電動送風機２３により送風される送風空気から吸熱して蒸発するとともに徐々に圧力を低下させていく（図３のｉ点→ｊ点）。そして、第２蒸発器２１から流出した冷媒は、冷媒吸引口１７ｂからエジェクタ１７内へ吸引される（図３のｊ点→ｆ点）。

一方、第１分岐部１００から第２冷媒通路１４側へ流入した冷媒は、第２膨張弁３７により減圧される（図３のｂ点→ｋ点）。

第２膨張弁３７により減圧された冷媒は、第３蒸発器３８へ流入して、電動送風機３９により送風される送風空気から吸熱して蒸発する（図３のｋ点→ｈ点）。ここで、第１蒸発器１８と第３蒸発器３８の出口側は、合流部１１０で圧縮機１１の吸入側に接続されており、第１蒸発器１８と第３蒸発器３８の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）が同等となる。そして、第３蒸発器３８で蒸発した冷媒は、合流部１１０を介して圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される（図３のｈ点→ａ点）。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、以上の如く作動するので、以下のような効果を得ることができる。

まず、第１冷媒通路１３における第１膨張弁１５の冷媒出口側に圧力損失発生機構１６を設けることで、第１分岐部１００で分岐される冷媒が、第２冷媒通路１４に流入しやすくなり、第１冷媒通路１３に対する第２冷媒通路１４の冷媒流量を増加させることができる。そのため、第３蒸発器での冷媒の冷房能力を増大させることができ、第２の冷却対象空間である車両後席側空間の冷え遅れを抑制することができる。

さらに、圧力損失発生機構１６により第１、第２蒸発器１８、２１の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低下させることができるため、第３蒸発器３８の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）も低下させることができる。

その結果、図４に示す如く第１、第２蒸発器１８、２１からなる蒸発器ユニット２３の冷却性能が低下するものの、第３蒸発器３８の冷却性能を向上させることができ、第２の冷却対象空間を冷却する第３蒸発器の冷却性能を向上させることができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図５、図６に基づいて説明する。本実施形態では、上記第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図５は、本第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を車両用冷凍サイクル装置に適用した例を示している。

第１実施形態では、圧力損失発生機構１６を第１冷媒通路１３における第１膨張弁１５の冷媒出口側（温度式膨張弁１５と第２分岐通路の中間部位）に設ける構成としたが、本実施形態では、圧力損失発生機構１６をエジェクタ１７の冷媒出口側（第１膨張弁１５の感温部１５ａの冷媒流れ下流側）であって合流部１１０との間に設ける構成としている。具体的には、図５に示すように第１冷媒通路１３における第１蒸発器１８の冷媒出口側であって合流部１１０の間に圧力損失発生機構１６を設ける構成としている。

図６により上述の構成における本実施形態の作動について説明する。図６は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の理想的な運転状態における冷媒の状態を概略的に示したモリエル線図である。

まず、本実施形態では、圧縮機１１を走行用車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１１の吐出冷媒は、放熱器１２にて放熱し（図６のａ点→ｂ点）、第１分岐部１００にて分流される。

第１分岐部１００から第１冷媒通路１３側へ流入した冷媒は、第１実施形態と同様に、第１膨張弁１５により減圧される（図６のｂ点→ｃ点）。そして、エジェクタ１７のノズル部１７ａで減圧膨張され、第２蒸発器２１下流側冷媒と混合され、ディフューザ部１７ｄにて昇圧され、第１蒸発器１８にて蒸発する（図６のｃ点→ｅ点→ｆ点→ｇ点→ｇ´点）。

第１蒸発器１８にて蒸発した気相冷媒は、圧力損失発生機構１６により減圧され、圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される（図６のｇ´点→ｈ点→ａ点）。ここで、圧力損失発生機構１６による冷媒の圧力の低下は、エジェクタ１７のディフューザ部１７ｄにて昇圧させた圧力の増加分と比較して小さくなるように設定されている。

また、第２分岐部１２０により第１冷媒通路１３から冷媒分岐通路１９に流入した冷媒は、第２絞り機構２０により減圧され、第２蒸発器２２へ流入して蒸発し、エジェクタ１７の冷媒吸引口１７ｂからエジェクタ１７内へ吸引される（図６のｃ点→ｉ点→ｊ点→ｆ点）。

一方、第１分岐部１００から第２冷媒通路１４側へ流入した冷媒は、第３絞り機構２４により減圧され、第３蒸発器２５へ流入して蒸発し、合流部１１０を介して圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される（図６のｂ点→ｋ点→ｈ点→ａ点）。

ここで、圧力損失発生機構１６の冷媒出口側および第３蒸発器２５の冷媒出口側は、合流部１１０を介して圧縮機１１の吸入側に接続されているため、第１蒸発器１８に比べて第３蒸発器２５の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低下させることができる（図６のｇ´点→ｈ点で減圧される圧力分）。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルは、以上の如く作動するので、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態では、圧力損失発生機構１６により第１蒸発器１８の冷媒出口側の圧力を低下させることができるため、第１蒸発器１８に比べて第３蒸発器２５の冷媒蒸発温度を低下させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、上記第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

上記第１、第２実施形態では、圧力損失発生機構１６として絞り機構を採用しているが、本実施形態では、第１分岐部１００若しくは合流部１１０の冷媒の分配形状により第１冷媒通路に流入する冷媒の圧力を低下させている。すなわち、第１分岐部１００若しくは合流部１１０を第１冷媒通路１３および第２冷媒通路の継手として用いるだけでなく、圧力損失発生機構１６として機能させている。

まず、第１分岐部１００を圧力損失発生機構１６として機能させる場合について説明する。第１分岐部１００の冷媒分配形状は、放熱器１２から流出した冷媒が第１分岐部１００に流入する際の冷媒の流れ方向（分岐部流れ方向）に対して、第１分岐部１００から第１冷媒通路１３に流入する冷媒の流れ方向のなす流入角度（図１、２においては９０°）が、分岐部流入方向に対して第１分岐部１００から第２冷媒通路に流入する冷媒の流れ方向のなす流入角度（図１、２においては１８０°）よりも小さくなるように形成されている。第１分岐部１００として、例えばＴ字型の三方継手を採用することができる。

これにより、第１分岐部１００から第１冷媒通路１３側に流入する冷媒の流れを第２冷媒通路１４側に流入する冷媒の流れよりも曲げることができるため、第１合流部１００で第１冷媒通路１３に流入する冷媒の圧力を低下させることができる。さらに、第１分岐部１００で分岐される冷媒が、第２冷媒通路１４に流入しやすくなり、第１冷媒通路１３に対する第２冷媒通路１４の冷媒流量を増加させることができる。

次に、合流部１１０を圧力損失発生機構１６として機能させる場合について説明する。合流部１１０の冷媒分配形状は、合流部１１０から流出した冷媒を圧縮機１１の吸入側に流出する際の冷媒の流れ方向である合流部流出方向に対して、第１冷媒通路１３から合流部１１０に流入する冷媒の流れ方向とのなす流入角度（図１、２においては９０°）が、合流部流出方向に対して第２冷媒通路１４から合流部１１０の冷媒の流れ方向のなす流入角度（図１、２においては９０°）よりも小さくなるように形成されている。合流部１１０としては、例えば第１分岐部１００と同様にＴ字型の三方継手を採用することができる。

これにより、第１冷媒通路１３から合流部１１０に流入する冷媒の流れを第２冷媒通路１４から合流部１１０に流入する冷媒の流れよりも曲げることができるため、合流部１１０で第１冷媒通路１３から流入する冷媒の圧力を低下させることができる。さらに、第１分岐部１００で分岐される冷媒が、第２冷媒通路１４に流入しやすくなり、第１冷媒通路１３に対する第２冷媒通路１４の冷媒流量を増加させることができる。

なお、第１分岐部１００および合流部１１０の両方を圧力損失発生機構１６として機能させてもよいし、片方のみ圧力損失発生機構１６として機能させてもよい。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４施形態について説明する。本実施形態では、上記第１、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

上記第１、第２実施形態では、圧力損失発生機構１６として絞り機構を採用しているが、本実施形態では、別途絞り機構を設けるのではなく、第２冷媒通路１４に対して第１冷媒通路１３の通路断面積を小さくすることで第１冷媒通路に流入する冷媒の圧力を低下させている。

これにより、第１冷媒通路１３に流入する冷媒の圧力を低下させることにより、第１冷媒通路１３に流入する冷媒の流量を減少させることができる。そのため、第１分岐部１００で分岐される冷媒が、第２冷媒通路１４に流入しやすくなり、第１冷媒通路１３に対する第２冷媒通路１４の冷媒流量を増加させることができる。

ここで、第１冷媒通路１３の全体に亘って第２冷媒通路１４に対して第１冷媒通路１３の通路断面積を小さくしてもよく、第１冷媒通路１３における第１、第２実施形態で絞り機構を設けた位置の通路断面積を小さくしてもよい。

（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。
（１）上述の実施形態では、冷媒として高圧圧力が臨界圧力を超えないフロン系、ＨＣ系等の冷媒を用いる蒸気圧縮式の亜臨界サイクルについて説明したが、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ_２）のように高圧圧力が臨界圧力を超える冷媒を用いる蒸気圧縮式の超臨界サイクルに本発明を適用してもよい。

但し、超臨界サイクルでは、圧縮機吐出冷媒が放熱器１２にて超臨界状態のまま放熱するのみであり、凝縮しないので、高圧側に配置される受液器１２ａでは冷媒の気液分離作用および余剰液冷媒の貯留作用を発揮できない。そこで、超臨界サイクルでは、第１蒸発器１８の出口側に低圧側気液分離器をなすアキュムレータを配置する構成を採用すればよい。
（２）上述の実施形態では、第１、第２蒸発器１８、２１の冷却対象空間を車室内前席側空間とし、第３蒸発器３８の冷却対象空間を車室内後席側空間とした場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく定置用等の様々な用途のエジェクタ式冷凍サイクルに対して広く適用可能である。
（３）また、第１実施形態では、圧力損失発生機構１６を第１冷媒通路１３における第１膨張弁１５の出口側から第２分岐部１２０に至る冷媒流路に設けているが、これに限定されるものではなく、例えば、第１冷媒通路１３における第１分岐部１００から第１膨張弁１５に至る冷媒流路等に設けてもよい。これによっても、圧力損失発生機構１６により第１冷媒通路１３に流入する冷媒の圧力を低下させることで、第２冷媒通路１４に流入させる冷媒流量を増加させることができるため、第３蒸発器３８に流入する冷媒流量を増加させることができる。
（４）また、第２実施形態では、圧力損失発生機構１６を第１分岐通路１３における第１蒸発器１８の出口側から合流部１１０に至る冷媒流路に設けているが、これに限定されるものではない。例えば、エジェクタ１７のディフューザ部１７ｄから第１蒸発器１８に至る冷媒流路に設けることができ、一体化ユニット２２の内部に設けることができる。これによっても、圧力損失発生機構１６により第１冷媒通路１３に流入する冷媒の圧力を低下させることで、第２冷媒通路１４に流入させる冷媒流量を増加させることができるため、第３蒸発器２４に流入する冷媒流量を増加させることができる。
（５）また、上述の実施形態では、冷媒蒸発温度が異なる第１、第２蒸発器１８、２１を一体化し、さらにエジェクタ１７、絞り機構２０等を一体化する例について説明したが、第１蒸発器１８と第２蒸発器２１の冷却対象空間が共通していれば、第１、第２蒸発器１８、２１、およびエジェクタ１７等をそれぞれ別体で独立に構成してもよい。
（６）また、上述の実施形態では、第１、２蒸発器１８、２１の構成部品をアルミニウムで構成してろう付け等の接合手段により一体構造に接合しているが、これに限定されず、例えば、さらに、ボルト締め等の機械的係合手段によって所定の間隔を開けて一体的に結合する構成でもよい。また、第１蒸発器１８および第２蒸発器２１のフィン２７を共通化し、フィン２７と接触するチューブ２６で冷媒流れを分割して一体化してもよい。
（７）また、上述の実施形態とは逆に、冷媒蒸発温度が高い第１蒸発器１８を空気流れ方向Ｘの下流側に配置し、冷媒蒸発温度が低い第２蒸発器２１を空気流れ方向Ｘの上流側に配置してもよい。
（８）また、上述の実施形態では、冷媒分岐通路１９に設けられた絞り機構２０をキャピラリーチューブで構成しているが、これに限定されるものではなく、例えばオリフィスのような固定絞り穴等により構成してもよい。
（９）また、上述の各実施形態で示した圧力損失機構１６は、適宜組み合わせて用いることができる。

第１実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルの冷媒回路図である。 第１実施形態に係る一体化ユニットの概略構成を示す斜視図である。 第１実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルの冷却性能を示す説明図である。 第２実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルの冷媒回路図である。 第２実施形態に係るエジェクタ式冷凍サイクルの冷媒の状態を示すモリエル線図である。

符号の説明

１１…圧縮機、１２…放熱器、１３…第１冷媒通路、１４…第２冷媒通路、１６…圧力損失発生機構、１７…エジェクタ、１７ａ…ノズル部、１７ｂ…冷媒吸引口、１８…第１蒸発器、１９…分岐通路、２０…第１絞り機構、２１…第２蒸発器、２２…一体化ユニット、２３…蒸発器ユニット、２５…車室内前席側空間（第１の冷却対象空間）、３７…第２膨張弁（第２絞り手段）、３８…第３蒸発器、４０…車室内後席側空間（第２の冷却対象空間）、１００…第１分岐部、１１０…合流部、１２０…第２分岐部。

Claims (11)

1. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）出口側の冷媒を分岐させる第１分岐部（１００）と、
   前記第１分岐部（１００）で分岐された冷媒を前記圧縮機（１１）の吸入側で合流させる合流部（１１０）と、
   前記第１分岐部（１００）で分岐された冷媒を前記合流部（１１０）に導く第１、第２冷媒通路（１３、１４）と、
   前記第１冷媒通路（１３）に配置され、前記第１分岐部（１００）で分岐された一方の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り冷媒を冷媒吸引口（１７ｂ）により吸引するエジェクタ（１７）と、
   前記第１冷媒通路（１３）に配置され、前記エジェクタ（１７）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１８）と、
   前記第１分岐部（１００）にて分岐された一方の冷媒を前記ノズル部（１７ａ）の入口側でさらに分岐する第２分岐部（１２０）と、
   前記第２分岐部（１２０）により分岐された冷媒を前記冷媒吸引口（１７ｂ）に導く分岐通路（１９）と、
   前記分岐通路（１９）に配置され、前記第２分岐部（１２０）にて分岐された冷媒を減圧する第１絞り手段（２０）と、
   前記分岐通路（１９）に配置され、前記第１絞り手段（２０）出口側の冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２１）と、
   前記第２冷媒通路（１４）に配置され、前記第１分岐部（１００）にて分岐された他方の冷媒を減圧する第２絞り手段（３７）と、
   前記第２冷媒通路（１４）に配置され、前記第２絞り手段（３７）出口側の冷媒を蒸発させる第３蒸発器（３８）とを備え、
   前記第１蒸発器（１８）および前記第２蒸発器（２１）により共通の第１の冷却対象空間（２５）に向かって送風される空気を冷却し、
   前記第３蒸発器（３８）により前記第１の冷却対象空間（２５）とは別の第２の冷却対象空間（４０）に向かって送風される空気を冷却し、
   さらに、前記第１冷媒通路（１３）に流入する冷媒の冷媒流路には、冷媒の圧力を低下させる圧力損失発生手段（１６）が設けられていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
2. 前記圧力損失発生手段（１６）は、前記第１冷媒通路（１３）における前記第１分岐部（１００）から前記ノズル部（１７ａ）に至る冷媒流路に設けら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。
3. 前記圧力損失発生手段（１６）は、前記第１冷媒通路（１３）における前記エジェクタ（１７）の出口側から前記合流部（１１０）に至る冷媒流路に設けら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。
4. 前記圧力損失発生手段（１６）は、前記第１冷媒通路（１３）における前記第１蒸発器（１８）の出口側から前記合流部（１１０）に至る冷媒流路に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
5. 前記圧力損失発生手段（１６）は、冷媒を減圧する絞り機構を含んで構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
6. 前記圧力損失発生手段（１６）は、前記第１冷媒通路（１３）において前記第２冷媒通路（１４）よりも通路断面積が小さくなるように形成された通路部を含んで構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
7. 前記圧力損失発生手段（１６）は、前記第１分岐部（１００）の分岐構造によって形成されており、
   前記第１分岐部（１００）は、前記放熱器（１２）から流出した冷媒が前記第１分岐部（１００）に流入する際の冷媒の流れ方向である分岐部流入方向に対して、前記第１分岐部（１００）から前記第１冷媒通路（１３）に流入する冷媒の流れ方向のなす流入角度が、前記分岐部流入方向に対して前記第１分岐部（１００）から前記第２冷媒通路（１４）に流入する冷媒の流れ方向のなす流入角度よりも小さくなるように形成することで、前記第１分岐部（１００）から前記第１冷媒通路（１３）に流入する冷媒の圧力を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
8. 前記圧力損失発生手段（１６）は、前記合流部（１１０）の分岐構造によって形成されており、
   前記合流部（１１０）は、前記合流部（１１０）から流出した冷媒の流れ方向である合流部流入方向に対して、前記第１冷媒通路（１３）から前記合流部（１１０）に流入する冷媒の流れ方向とのなす流入角度が、前記合流部流出方向に対して前記第２冷媒通路（１４）から前記合流部（１１０）の冷媒の流れ方向のなす流入角度よりも小さくなるように形成することで、前記第１冷媒通路（１３）から前記合流部（１１０）に流入する冷媒の圧力を低下させることを特徴とする請求項１または３に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
9. 前記第１蒸発器（１８）および前記第２蒸発器（２１）は、前記第１の冷却対象空間（２５）に向かって送風される空気の空気流れに対して直列に配置され、
   前記第２蒸発器（２１）は、前記第１蒸発器（１８）を通過した空気の空気流れ下流側に配置されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
10. 前記第１蒸発器（１８）および前記第２蒸発器（２１）は、１つの蒸発器ユニット（２３）として一体に構成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。
11. 前記蒸発器ユニット（２３）に前記エジェクタ（１７）、前記分岐通路（１９）および前記第１絞り手段（２０）が一体に構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

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