JP5182159B2 - エジェクタ方式の減圧装置およびこれを備えた冷凍サイクル - Google Patents

Description

本発明は、流体を減圧する減圧手段であり、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方式の減圧装置およびこれを備えた冷凍サイクルに関する。

エジェクタ方式の減圧装置においてノズルから噴出された液冷媒は、その液滴の大きさが不均一であり、液滴がもつ慣性力の特性により、混合部の通路の中心軸付近で粒径の大きな液滴が分布し、管壁付近で拡散し易い粒径の小さい液滴が分布する傾向にある。一方、吸引口より吸引された気相冷媒は、混合部で管壁寄りを流れる傾向にあるため、粒径の小さい液滴とは混合し易いが、粒径の大きな液滴とは十分に混合せず、混合部内で液冷媒と気相冷媒とが均一に混合されない。

そこで、第１の従来技術であるエジェクタ方式の減圧装置は、ノズルの噴出口から噴出される液冷媒と、吸引口より吸引された気相冷媒とを均一に混合させる混合手段として、混合部内の中心部に配置されたスワラーまたはニードル弁を備えている（例えば、特許文献１参照）。

第１の従来技術においてノズルの噴出口より噴出された冷媒の液滴は、スワラーまたはニードル弁に衝突して混合部内の管壁方向へ拡散されて微細化され、吸引口から吸引された気相冷媒と混合するようになる。第１の従来技術は、この混合部における液冷媒と気相冷媒との混合によってエジェクタの効率向上を図っている。

しかしながら、このように混合部で冷媒の液滴を微細化する方式では、液冷媒の微細化に限界があり、さらなる液冷媒の微細化の促進を図る必要がある。さらなる液冷媒の微細化促進を図るには、ノズル中の通路断面積の小さい部分（喉部ともいう）を冷媒が通過した後に、減圧膨張によって液冷媒内に気泡を成長させ、この気泡を起因として液相冷媒の分裂を促進して微細化した液滴を生成することが考えられる。

そして、液体内に微細な気泡を発生させる第２の従来技術として、特許文献２には、分離された液体と気体のそれぞれの旋回流を静止した液体中に噴出させることにより、液体内に微細な気泡を発生させる旋回式微細気泡発生装置が開示されている。

この旋回式微細気泡発生装置では、下流側が先細りの円錐形の内壁面で形成されるスペースに対して、接線方向に延びる通路から液体を導入して当該スペース内に液体の旋回流を形成し、旋回流により円錐管軸上に負圧部分が形成される。この負圧部分によって、円錐形のスペースの底部に設けられた気体導入口から気体が吸引される。液体の旋回速度と軸方向速度は円錐形の頂部に設けられた噴出口に向かうほど増加し、この旋回に伴って、液体と気体の比重差から、液体には遠心力が働き気体には向心力が働くため、旋回する気体部分と旋回する液体部分の分離が可能となり、旋回の気体部分が噴出口まで糸状に形成されるようになる。旋回の気体部分は、噴出口からの噴出と同時に周囲の静止した液体によってその旋回が急激に弱められ、その前後で急激な旋回速度が生じる。この旋回速度差によって、糸状の気体部分が連続的に安定して切断され、その結果として大量の微細な気泡が発生する。

特開平６−２９６４号公報 特開２００３−２０５２２８号公報

上記第２の従来技術をエジェクタ方式の減圧装置に適用した場合には、円錐形スペースの出口には静止した液体が存在しないため、ノズルよりも下流側の混合部においても、旋回流が存在することになる。この旋回流のため、ノズルから噴出された気泡を含む流体は、気体と液体とに分離されてしまうので、吸引口から吸引された気体と均一に混合されないという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、混合部での微細な気泡を含む液相流体と気相流体との十分な混合が図れるエジェクタ方式の減圧装置およびこれを備えた冷凍サイクルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲および下記各手段に記載の括弧内の符号は、ひとつの態様として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。

すなわち、請求項１に記載のエジェクタ方式の減圧装置に係る発明は、流入する液相流体を減圧膨張するノズル（４１０）と、流入する液相流体よりも低圧である気相流体がノズルの噴出口（４１５）から噴出される流体による吸引力によって吸引される吸引口（４１６）と、ノズルの噴出口の下流側に設けられる通路であってノズルから噴出される流体と吸引口から吸引される気相流体とを混合させる通路を構成する混合部（４２）と、混合部の下流側に設けられる通路であって混合部から流出した流体を減速して圧力を上昇させるディフューザ部（４３）と、を備えている。

さらにノズルは、上流側の通路であって通路断面積が下流に向けて狭まる第１通路（４１２）と、第１通路の下流端部に接続される第２通路（４１３）と、第２通路の下流端部に接続され、通路断面積が下流に向けて大きくなる第３通路（４１４）と、を含んでおり、
第１通路には、第１通路の内周壁面に開口し、内周壁面の周方向に沿うように液相流体が流入する第１流入口（４１１）と、第１通路上流側の軸方向端部に位置する内壁面に開口し、第１流入口から第１通路に流入する液相流体よりも低圧である気相流体が第１通路の軸方向に流入する第２流入口（４１８）と、が設けられており、
第２通路には、上記内周壁面に沿う液相流体の流入によって第１通路で形成された旋回流が第２通路を流通するときに抵抗を与えて旋回流を乱す旋回流抑制手段（４４）が設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、第２通路に設けられた旋回流抑制手段により、第２通路を流れる旋回流の流れが妨げられるため、下流の第３通路および混合部では旋回流が形成されないようになるので、旋回流の遠心力の作用による気相流体と液滴の分離が発生しない。これにより、ノズル内で発生させた微細な気泡および液相流体と吸引口から吸引された低圧の気相流体とを互いに拡散させて混ざり合わせることができる。したがって、多数の気泡の発生および旋回流の抑制作用により、混合部での微細な気泡を含む液相流体と気相流体との十分な混合が図れ、エジェクタ装置の効率を向上することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明における旋回流抑制手段は、第２通路の内壁面に形成される溝部（４４１）を備える抵抗体（４４）であり、溝部は、第２通路を下流側に進む旋回流の回転方向とは逆向きの回転方向に回転しながら下流側に向けて進むように設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、第２通路の内壁面に形成される溝部が旋回流の回転方向に対して逆方向に回転しながら下流側に前進するように設けられることにより、旋回流は内壁面付近の周方向の運動が溝部によって抵抗を受けるため、周方向の速度ベクトルが減衰する。さらに、この状態が下流側に継続されると第３通路や混合部では旋回流が消去されるようになる。さらに、この溝部の構成は、第２通路を流通する流体に対して余分な抵抗を与えず、旋回流を抑制するために必要な抵抗を与えることができる点でも有用である。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明における旋回流抑制手段は、第２通路よりも小さい通路断面積を形成する開口部（４４１Ａ）を備えた抵抗体（４４Ａ）であることを特徴とする。

この発明によれば、第２通路に流入した旋回流は、第２通路よりも小さい通路断面積である開口部を通過するときに、その周囲の抵抗体を構成する壁に衝突する。これにより、開口部を絞るという製作上、簡単な構成によって、旋回流の周方向の速度ベクトルを減衰させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、抵抗体（４４Ａ，４４Ｂ）が備える開口部（４４１Ａ，４４１Ｂ）はスリット状であることを特徴とする。この発明によれば、開口部を細長い間隙で形成することにより、旋回流を間隙周囲の抵抗体を構成する壁に衝突させて旋回流の周方向の速度ベクトルを減衰させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、抵抗体（４４Ｃ，４４Ｄ）が備える開口部（４４１Ｃ，４４１Ｄ）は、円形状の中央部と、中央部から放射状に延びるスリット状部とによって構成されていることを特徴とする。この発明によれば、開口部を円形状の開口と放射状に伸びる細長い間隙とによって形成することにより、旋回流を開口部周囲の抵抗体を構成する壁に衝突させて旋回流の周方向の速度ベクトルを減衰させることができる。さらに、通路の中心軸寄り流れる微細な気泡を含む液体は、中央部の円形状の開口を通過し易いため、通路抵抗を低減してエネルギー損失を抑えることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、抵抗体（４４Ｅ）が備える開口部（４４１Ｅ）は、その開口周縁部が連続する凹凸部で形成されていることを特徴とする。この発明によれば、開口部は周方向に連続する凹凸部で囲まれた開口であるため、旋回流は第２通路の内周面部付近では凹凸部に衝突することになり、旋回流の周方向の速度ベクトルを減衰させることができる。さらに、通路の中心軸寄り流れる微細な気泡を含む液相流体は、凹凸部よりも内側の開口を通過し易いため、通路抵抗を低減してエネルギー損失を抑えることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、抵抗体（４４Ｆ）は通路の中央に向かって突出する壁部を備えることを特徴とする。この発明によれば、通路の中央に向かって突出する壁部に旋回流を衝突させて旋回流の周方向の速度ベクトルを減衰させることができる。また、壁部の突出長さや数量を調整することにより、容易に通路抵抗と旋回流抑制効果のバランスを調整することができる。

請求項８に記載の冷凍サイクルに係る発明は、気相冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（２）と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱して冷却する放熱器（３）と、放熱器で冷却された冷媒とこの冷媒よりも低圧である気相冷媒とを混合して気液混合冷媒を流出し、放熱器からの冷媒を減圧膨張させる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置（４）と、このエジェクタ方式の減圧装置からの気液混合冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器（５）と、気液分離器で分離された液相冷媒を減圧する減圧装置（６）と、この減圧装置で減圧された液相冷媒を空気と熱交換して蒸発させる蒸発器（７）と、を備え、
上記エジェクタ方式の減圧装置において、
第１流入口には、放熱器で冷却された冷媒が流入し、
第２流入口には、気液分離器で分離された気相冷媒および蒸発器で蒸発された気相冷媒の少なくとも一方が流入することを特徴とする。

この発明によれば、微細な気泡を発生させるためにノズル内に導入する気相冷媒を、冷凍サイクルの運転状態に合わせて気液分離器や蒸発器から適宜選択することができ、またその流量を増加または減少させることができる。したがって、エジェクタ装置の効率向上を図るために、サイクル内に存在する気相冷媒を有効活用する冷凍サイクルが得られる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、気液分離器の気相冷媒が収容されている気相冷媒部と第２流入口とを連通させる第１気相冷媒通路（１０）、および蒸発器と第２流入口とを連通させる第２気相冷媒通路（１１）のそれぞれに、流通する冷媒流量を調節する流量調整手段（１２，１３）を備えることを特徴とする。

この発明によれば、ノズルで発生させる気泡の量と蒸発器からノズルへ流入させる液相冷媒の量とを冷凍サイクルの運転状態に対応させて調整することができる。これにより、蒸発器から吸引口に吸引する気相冷媒の確保を優先する場合、気泡の量を増加させたい場合等、様々な運転要求に対応可能な冷凍サイクルを提供することができる。

本発明の一例であるエジェクタ装置が用いられる蒸気圧縮式冷凍サイクルの一例を示した模式図である。 第１実施形態のエジェクタ装置の構成を示した模式的な断面図である。 第１実施形態のエジェクタ装置が備える旋回流抑制手段を示した正面図である。 第２実施形態の旋回流抑制手段の第１例を示した正面図である。 第２実施形態の旋回流抑制手段の第２例を示した正面図である。 第３実施形態の旋回流抑制手段の第１例を示した正面図である。 第３実施形態の旋回流抑制手段の第２例を示した正面図である。 第４実施形態の旋回流抑制手段を示した正面図である。 第５実施形態の旋回流抑制手段を示した正面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
本発明の一実施形態である第１実施形態について図１から図３を用いて説明する。図１は、エジェクタ方式の減圧装置（エジェクタ装置４）を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクルの一例を示している。この蒸気圧縮式冷凍サイクル１は、圧縮機２と、この圧縮機２から吐出された高圧冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却する放熱器３と、この放熱器３の下流側の高圧冷媒を減圧膨張させる減圧装置としてのエジェクタ装置４と、空気と液相冷媒とを熱交換させる蒸発器７と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器５と、を備え、各構成部品は配管によって接続されている。本実施形態では、サイクル内を循環する流体として、例えば二酸化炭素（冷媒）を用いており、圧縮機２により吐出される高圧冷媒は臨界圧力以上となる。図１中の矢印は、サイクル内の冷媒の流れを示している。

圧縮機２は、電動モータにより駆動されて、冷媒を吸入、圧縮、および吐出するものであり、吐出冷媒温度または吐出冷媒圧力を所定値となるように可変的に制御することができる。また、圧縮機２は、電磁クラッチおよびベルトを介して車両走行用エンジンにより回転駆動されるもの、例えば、外部からの制御信号により吐出容量を連続的に可変制御できる斜板式可変容量型圧縮機で構成してもよい。

放熱器３は、圧縮機２から吐出された高圧冷媒と図示しない送風機により強制的に送風される車室外空気との間で熱交換を行うことにより、高圧冷媒を冷却する熱交換器である。例えば、放熱器３を給湯機に利用する場合には、放熱器３は水・冷媒熱交換器であり、圧縮機２により吐出された高圧冷媒と給湯水とを熱交換することにより給湯水が加熱され、冷媒が冷却されることになる。

エジェクタ装置４は、放熱器３と接続された冷媒通路８を通って流入した主流冷媒（液体）を減圧膨張させることにより蒸発器７で蒸発させ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２の吸入圧力を上昇させる。さらに、エジェクタ装置４は、ノズル４１０内で主流冷媒を旋回流に形成するとともに、主流冷媒（液体）よりも低圧である気体の気相冷媒を取り入れ、この気相冷媒は旋回流が形成する負圧部分を流通する。

気液分離器５は、エジェクタ装置４から流出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分離手段である。気相冷媒が溜まる気液分離器５の気相冷媒部は、圧縮機２の吸引側とエジェクタ装置４のノズル４１０内部とに接続されている。液冷媒が溜まる気液分離器５の液相冷媒部は蒸発器７の入口に接続されている。液相冷媒部と蒸発器７の間には固定式の絞り部６（減圧装置）が設けられ、気液分離器５の液相冷媒部から流出した液相冷媒は絞り部６で減圧されてから蒸発器７に流入するようになっている。

蒸発器７は、絞り部６で減圧された気液分離器５内の液相冷媒と図示しない送風機によって強制的に送風される空気との間で熱交換を行うことにより、液相冷媒を蒸発させるとともに空気を冷却して冷房能力を提供する熱交換器である。蒸発器７の出口は、エジェクタ装置４のノズル４１０周囲に通じる吸引口４１６と、ノズル４１０の上流側の軸方向端部と、に接続されている。すなわち、蒸発器７で蒸発された気相冷媒は、ノズル４１０周囲およびノズル４１０内部の少なくとも一方に導入される。

蒸気圧縮式冷凍サイクル１は、気液分離器５の気相冷媒が収容されている気相冷媒部と第２流入口４１８とを連通させる第１気相冷媒通路１０と、蒸発器７出口と第２流入口４１８とを連通させる第２気相冷媒通路１１と、を備えている。第１気相冷媒通路１０には、流通する冷媒流量を調節する流量調整手段としての流量調整弁１２が設けられ、第２気相冷媒通路１１には、同じく流量調整手段としての流量調整弁１３が設けられている。第２気相冷媒通路１１は、蒸発器７出口と吸引口４１６とを連通させる冷媒通路９から分岐し、第２流入口４１８に通じる通路である。

流量調整弁１２および流量調整弁１３は、図示しない制御装置によってそれぞれ作動が制御されるものであり、各通路を開閉できる開度範囲は０％〜１００％の範囲で調整自在となっている。制御装置は、流量調整弁１２または流量調整弁１３の開度を調整することによって、気液分離器５の気相冷媒部からの気相冷媒または蒸発器７からの気相冷媒をノズル４１０内に取り入れる量を調整し、ノズル４１０内で発生させる気泡の量を制御することができる。

次に、エジェクタ方式の減圧装置の一例として、軸方向を水平方向に一致させて設置するエジェクタ装置４を図２および図３を用いて詳細に説明する。図２はエジェクタ装置４の内部構成を示した模式的な断面図である。図２に示すように、エジェクタ装置４は、大きく分けて、吸引部４１、混合部４２、ディフューザ部４３（昇圧部）を備えている。吸引部４１は、流入した冷媒を減圧膨張するノズル４１０と、ボディ４０に形成されノズル４１０の噴出口４１５から噴出される液冷媒による吸引力によって蒸発器７からの気相冷媒が吸引される吸引口４１６と、を備え、エジェクタ装置４のボディ４０一方の入口側に配置される部分である。

混合部４２は、ボディ４０の軸方向の中央部に配置される部分であり、ノズル４１０の噴出口４１５の下流側に設けられる通路であって、ノズル４１０から噴出される気泡を含む液冷媒と吸引口４１６から吸引される気相冷媒とを混合させる通路を構成している。混合部４２は、吸引口４１６の下流側に設けられた流路でもあり、ノズル４１０からの高速度の冷媒流と吸引口４１６から吸引された冷媒とが混合され、さらに下流側でディフューザ部４３と接続されている。

ディフューザ部４３は、ボディ４０の他方の出口側に配置される部分であり、通路断面積が徐々に大きくな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。また、混合部４２とディフューザ部４３とを総称して昇圧部と呼ぶこともできる。ディフューザ部４３下流側の流出口４３１は、冷媒流れ方向下流側に配置された気液分離器５の気相冷媒部に冷媒管を介して接続されている。

吸引部４１の吸引口４１６は、蒸発器７からの低圧の気相冷媒の導入方向をノズル４１０の軸心に対してずらして配置され、ノズル４１０の軸心方向に対して略直交する方向（略直交する方向は直交方向も含む）に冷媒が流入するようにボディ４０に設けられている。ボディ４０の吸引口４１６には、蒸発器７を流出した気相冷媒を取り入れるための冷媒通路９を形成する低圧側の冷媒管が接続されている。蒸発器７の低圧の気相冷媒は、ノズル４１０の噴出口４１５から噴出された冷媒によって吸引口４１６に吸引されて、ノズル４１０の外周面との間に形成された通路４１７に流入し、ボディ４０の内周面に沿うようにノズル４１０の周辺に導入される。低圧の気相冷媒は、ボディ４０の内周面に沿って円弧を描くようにノズル４１０の周囲を旋回しながら混合部４２の軸心に近づくように流下していく。

ノズル４１０は、第１通路としての狭まり通路４１２と、第２通路としての小径通路４１３（以下、喉部４１３ともいう）と、第３通路としての拡がり通路４１４と、を備えている。狭まり通路４１２は、ノズル４１０の上流側の通路であり、その通路断面積が上流側に向けて徐々に狭まっている。換言すれば、狭まり通路４１２は、下流に向けて先細りである円錐形状空間を形成する通路である。小径通路４１３は、狭まり通路４１２の下流端部に接続され、一定の通路断面積を形成する通路である。拡がり通路４１４は、小径通路４１３の下流端部に接続され、下流に向けて徐々に通路断面積が大きくなるように形成された通路である。換言すれば、拡がり通路４１４は、下流に向けて末広がりである逆円錐形状の空間を形成する通路である。

第１通路である狭まり通路４１２には、その内周壁面に開口し、内周壁面の周方向に沿うように、放熱器３からの液相冷媒（高圧の液体）が流入する第１流入口４１１が設けられている。さらに狭まり通路４１２には、狭まり通路４１２の上流側の軸方向端部に位置する内壁面に開口し、第１流入口４１１から狭まり通路４１２に流入する液相冷媒よりも低圧である気相冷媒（低圧の気体）が狭まり通路４１２の軸方向に流入する第２流入口４１８が設けられている。

第１流入口４１１には、放熱器３を流出した高圧の液相冷媒を取り入れるための冷媒通路８を形成する高圧側の冷媒管が接続されている。第２流入口４１８は、気液分離器５の気相冷媒部を流出した低圧の気相冷媒を取り入れるための第１気相冷媒通路１０を形成する冷媒管と、蒸発器７を流出した低圧の気相冷媒を取り入れるための第２気相冷媒通路１１を形成する冷媒管と、につながっている。拡がり通路４１４の出口は、ノズル４１０の最下流端部であり、ノズル４１０の噴出口４１５である。

冷媒通路８を通って第１流入口４１１に流入した高圧の液相冷媒は、狭まり通路４１２を旋回しながらノズル４１０の軸方向に進む。気液分離器５および蒸発器７の少なくとも一方からの低圧の気相冷媒は、液相冷媒の旋回流が形成する通路中心軸付近の負圧部分に第２流入口４１８から引き込まれ、気泡を発生しながら旋回流とともにノズル４１０の軸方向に進む。そして、気泡を含む冷媒は、狭まり通路４１２、小径通路４１３、拡がり通路４１４を順に流れ、等エントロピー的に減圧膨張される。

このように冷媒は、エジェクタ装置４内において、ノズル４１０の入口の圧力がノズル４１０内で急激に減圧膨張され、ノズル４１０の出口の圧力が最低となる。ノズル４１０の噴出口４１５から噴射された冷媒は、混合部４２で吸引口４１６から吸引される気相冷媒と混合されることにより、圧力はなだらかに上昇し、さらにディフューザ部４３での減速によって上昇するようになる。

ノズル４１０内で発生する気泡について説明する。ノズル４１０内の狭まり通路４１２では、接線方向に延びる冷媒通路８から液相冷媒が導入され、遠心力により内周壁面に沿って流下する螺旋状の流れ（旋回流）が形成される。この旋回流によって、狭まり通路４１２の軸心上に負圧部分が形成される。この負圧部分によって、円錐形状の空間の底部に設けられた第２流入口４１８から気相冷媒が吸引される。液相冷媒の旋回速度と軸方向速度は、狭まり通路４１２の下流端部に向かうほど増加し、この旋回に伴って、液体と気体の比重差から、液相冷媒には遠心力が働き気相冷媒には向心力が働くため、旋回する気体部分と旋回する液体部分との分離が行われ、旋回する気体部分が狭まり通路４１２の下流端部まで糸状に形成されるようになる。

旋回する気体部分は、狭まり通路４１２から噴出して小径通路４１３に入ると、糸状部分が細かく切断されて、多数の微細な気泡を生成する。この多数の微細な気泡の発生により、気泡を起因として液相冷媒の分裂を促進することができる。液相冷媒の分裂が促進されると、微細化した液滴が生成され、これが混合部４２における液相冷媒と低圧の気相冷媒との混合を活発にし、液体と気体の均一な混合が図れ、エジェクタの効率が向上する。

狭まり通路４１２（第１通路）で形成された旋回流は、小径通路４１３（第２通路）でもその旋回の半径が小さくなるものの継続する。この第２通路における旋回流によって、慣性力の特性から、通路の内周壁付近では比重の大きい液体部分が旋回し、通路の中心軸付近では多数の気泡が存在するようになる。このように冷媒の液体部分と気体部分とが分離されるので、第２通路で両者の混合が活発にならない。これは、下流側の第３通路でも同様の現象を引き起こし、さらに下流の混合部４２で、吸引口４１６から吸引された気相冷媒との均一な混合の妨げとなる。したがって、混合部４２で液冷媒と気相冷媒とが均一に混合されず、エジェクタの効率が十分に確保できない。

そこで、エジェクタ装置４は、旋回流が流通するときに抵抗を与えて、旋回流の形成を乱す旋回流抑制手段を小径通路４１３に備えている。図２および図３に示すように、旋回流抑制手段は、第２通路である小径通路４１３の軸方向長さの少なくとも一部を占めるように抵抗体４４として設けられている。図３はエジェクタ装置４が備える抵抗体４４（旋回流抑制手段）の一例を示した正面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ切断面を矢印方向に見た図である。なお、図３では、抵抗体４４を見易くするため、拡がり通路４１４は図示せず、小径通路４１３のみ図示している。

抵抗体４４は、小径通路４１３を流通する旋回流の流れを妨げ、旋回流の継続を停止する抑制旋回流抑制手段であり、軸方向に所定の長さ設けられており、小径通路４１３の内壁面に形成される溝部４４１を備えている。この溝部４４１は、小径通路４１３を下流側に進む旋回流の回転方向とは逆向きの回転方向に回転しながら下流側に向けて進むように設けられている。換言すれば、抵抗体４４は、小径通路４１３を形成する内周壁部において、通路中心軸側の内方に突出する山部４４２と、軸方向に山部４４２に隣接する谷部４４３と、から構成されている。山部４４２は、軸方向について所定のピッチで形成され、旋回流の回転方向とは逆向きの回転方向に回転しながら軸方向に螺旋状に前進するように設けられている。谷部４４３は、半径方向外方に凹む部分であり、軸方向断面について所定のピッチで形成され、山部４４２に隣接し山部４４２と同様の回転方向に回転しながら軸方向に螺旋状に前進するように設けられている。

すなわち、狭まり通路４１２で形成されて小径通路４１３に流入する旋回流は、その回転方向とは逆向きの回転方向の螺旋を形成する山部４４２および谷部４４３に衝突するようになり、その周方向の運動が制限される。抵抗体４４はこのようにして旋回流に対して抵抗を与える。例えば、下流側に向かって、旋回流の回転方向が右ねじ方向であれば、溝部４４１の回転方向を左ねじの方向になるように設定し、逆に旋回流の回転方向が左ねじ方向であれば、溝部４４１の回転方向を左ねじの方向になるように設定するものとする。

例えば、このような抵抗体４４は、抵抗体４４の軸方向長さに対応した所定の軸方向長さの管材を用意し、この管材の内周壁部に対して切削等により溝部４４１を加工することで製作される。この溝部４４１が形成された管材を２つの部材に分割されたノズルの間にセットして軸方向両側から分割されたノズルで挟み、これら３つの部材をろう付け接合、溶接（ＴＩＧ溶接、アーク溶接、スポット溶接等）等により一体に接合する。このようにして、抵抗体４４が小径通路４１３に配置されたノズル４１０は製作される。また、抵抗体４４、ノズル４１０、ボディ４０等は、同一の材質で形成され、例えば、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６，ＳＵＳ３１０等のステンレス鋼材で形成される。

次に、上記構成における蒸気圧縮式冷凍サイクル１の作動について説明する。図示しない制御装置が、圧縮機２の電磁クラッチに通電すると、電磁クラッチが接続状態となり、例えば車両走行用エンジンから回転駆動力が圧縮機２に伝達される。圧縮機２が起動すると、気液分離器５の気相冷媒部から気相冷媒が圧縮機２に吸入され、圧縮された冷媒が放熱器３に向けて吐出される。圧縮機２から吐出された高圧の冷媒は放熱器３に流入し、ここで室外空気と熱交換して放熱して冷却される。冷却された冷媒は、ノズル４１０の第１流入口４１１からエジェクタ装置４内に流入する。

第１流入口４１１からノズル４１０内に流入した液相冷媒は、狭まり通路４１２（第１通路）で旋回流を形成し、通路中心軸付近に負圧部分を形成して流下する。この負圧部分には、気液分離器５からの気相冷媒および蒸発器７からの気相冷媒の少なくとも一方が第２流入口４１８を通じて吸引される。第２流入口４１８から流入した気相冷媒は、旋回流を形成しながら負圧部分を流下し、液相冷媒の旋回流とともに喉部４１３（第２通路）に流入し、両者の旋回流は狭い喉部４１３でぶつかり合うようになり、気相冷媒の旋回流が細かくちぎれ、微細な気泡が発生する。

喉部４１３では、引き続き旋回流が残存して冷媒が流下していくため、多数の気泡と液相冷媒とが遠心力の影響を受けて分離する傾向になる。そこで、喉部４１３を流下する旋回流は、抵抗体４４を通過するときに溝部４４１が内周壁の障害物として機能することにより、周方向の運動が妨げられ、流下するにつれて回転する流れは減衰される。このように旋回流が減衰すると、遠心力が小さくなって多数の気泡と液相冷媒とが分離しなくなり、両者が十分に拡散して混合するようになる。このため、拡がり通路４１４（第３通路）では、液滴は旋回せず、減圧膨張によって多数の気泡の成長が活発になり、拡散し易い微細な液滴がノズル４１０の噴出口４１５から混合部４２に放出される。

このようにノズル４１０内に流入した液相冷媒と気相冷媒は、ノズル４１０で冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、ノズル４１０で等エントロピー的に減圧されて膨張し、噴出口４１５から液冷媒は高速度となって噴出する。このとき、高速度で噴出する冷媒流の吸引作用により、蒸発器７から気相冷媒（低圧の冷媒）を吸引口４１６に吸引する。以上より、蒸発器７から吸引された低圧の気相冷媒と、多数の気泡の成長によって発生した微細な液滴とが、混合部４２以降で均一に混合されるため、エジェクタの効率を向上することができる。

混合部４２で混合された気相冷媒と液相冷媒は、ディフューザ部４３に流入し、ディフューザ部４３の通路面積の拡大によって、冷媒の速度（膨張）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。そして、ディフューザ部４３の流出口４３１から流出した冷媒は、気液分離器５内に流入する。気液分離器５内で分離された気相冷媒は、圧縮機２に吸入されて再圧縮される。気液分離器５で分離された液相冷媒は、絞り部６で減圧された後、蒸発器７に流入し、室内空気と熱交換して蒸発し室内空気を冷却して冷房能力を提供する経路と、流量調整弁１２によって流量が調整されて第２流入口４１８に向けて流れ、気泡の発生に貢献する経路とのいずれか、または両方を流下する。

次に、ノズル４１０内での気泡の発生量を調整する動作について説明する。第１の動作では、圧縮機２を起動させ、さらに制御装置によって流量調整弁１２を開状態にし、流量調整弁１３を閉状態に制御する。これにより、気液分離器５で分離された気相冷媒は、圧縮機２に吸入されて再圧縮されるものと、第１気相冷媒通路１０を流下して第２流入口４１８からノズル４１０内に吸入されるものと、に分かれる。第２流入口４１８からノズル４１０内に吸入された気相冷媒は、狭まり通路４１２の負圧部分を旋回しながら流下し、喉部４１３で微細化された気泡になり、エジェクタの効率向上に貢献する。また、蒸発器７で蒸発した気相冷媒は、吸引口４１６からエジェクタ装置４内に吸引され、微細な気泡の発生によって微細化された液滴と混合部４２で均一に混合される。つまり、第１の動作では、第２流入口４１８に流入した気液分離器５の気相冷媒の量だけ気泡の量が増加し、蒸発器７で蒸発した気相冷媒は、すべて、混合部４２で液滴と混合される気相冷媒に使用される。このように、気液分離器５の気相冷媒を第２流入口４１８に吸入するのは、この気相冷媒の方が蒸発器７で蒸発した気相冷媒よりも高圧であり、狭まり通路４１２の負圧部分との差圧が取り易いため、ノズル４１０内に吸入させやすく吸入の効率が良いからである。

次に第２の動作では、圧縮機２を起動させ、さらに制御装置によって流量調整弁１２および流量調整弁１３を開状態に制御する。これにより、ノズル４１０内には、第１の動作に対してさらに蒸発器７で蒸発した気相冷媒が第２気相冷媒通路１１を流下して第２流入口４１８を通じて流入する。つまり、蒸発器７で蒸発した気相冷媒は、吸引口４１６からエジェクタ装置４内に吸引されるものと、第２気相冷媒通路１１を流下して第２流入口４１８からノズル４１０内に吸入されるものと、に分かれる。気液分離器５の気相冷媒と蒸発器７で蒸発した気相冷媒の一部とは、第２流入口４１８からノズル４１０内に吸入され、狭まり通路４１２の負圧部分を旋回しながら流下し、喉部４１３で微細化された気泡になり、エジェクタの効率向上に貢献する。また、蒸発器７で蒸発した残余の気相冷媒は、吸引口４１６からエジェクタ装置４内に吸引され、微細な気泡の発生によって微細化された液滴と混合部４２で均一に混合される。つまり、第２の動作では、第２流入口４１８に流入した気液分離器５の気相冷媒と蒸発器７で蒸発した気相冷媒の一部との合計量分、気泡の量が、第１の動作に比べて大幅に増加する。このように、第２の動作は、気泡の量を増加させたい場合に選択される制御である。

また、上記の第１の動作および第２の動作に加え第３の動作を行うようにしてもよい。第３の動作では、圧縮機２を起動させ、さらに制御装置によって流量調整弁１２を閉状態にし、流量調整弁１３を開状態に制御する。これにより、気液分離器５で分離された気相冷媒は、すべて圧縮機２に吸入されて再圧縮されるようになる。また、蒸発器７で蒸発した気相冷媒は、吸引口４１６からエジェクタ装置４内に吸引されるものと、第２気相冷媒通路１１を流下して第２流入口４１８からノズル４１０内に吸入されるものと、に分かれる。つまり、蒸発器７で蒸発した気相冷媒の一部だけが、第２流入口４１８からノズル４１０内に吸入され、狭まり通路４１２の負圧部分を旋回しながら流下し、喉部４１３で微細化された気泡になり、エジェクタの効率向上に貢献する。また、蒸発器７で蒸発した残余の気相冷媒は、吸引口４１６からエジェクタ装置４内に吸引され、微細な気泡の発生によって微細化された液滴と混合部４２で均一に混合される。このように、第３の動作では、蒸発器７で蒸発した気相冷媒の一部分だけ、気泡の量が増加し、圧縮機２に吸入される気相冷媒の量を多くできる制御である。

さらに、流量調整弁１２および流量調整弁１３の開度は、冷凍サイクルの運転状態に対応させて自在に調整される。これは、上記の第１の動作、第２の動作および第３の動作それぞれについて適用されるものであり、すべての動作において適正な気相冷媒の量が調整されうる。

本実施形態のエジェクタ装置４がもたらす作用効果について述べる。エジェクタ装置４は、流入する液相冷媒（液体）を減圧膨張するノズル４１０と、この液相冷媒よりも低圧である気相冷媒（気体）がノズルの噴出口４１５から噴出される流体による吸引力によって吸引される吸引口４１６と、ノズルの噴出口４１５の下流側に設けられる通路であって、噴出口４１５から噴出される冷媒（流体）と吸引口４１６から吸引される気相冷媒（気体）とを混合させる通路を構成する混合部４２と、混合部４２の下流側に設けられる通路であって、混合部４２から流出した冷媒（流体）を減速して圧力を上昇させるディフューザ部４３と、を備える。

ノズル４１０は、通路断面積が下流に向けて狭まる狭まり通路４１２（第１通路）と、狭まり通路４１２の下流端部に接続される小径通路４１３（第２通路）と、小径通路４１３の下流端部に接続され、通路断面積が下流に向けて大きくなる拡がり通路４１４（第３通路）と、を含んでいる。狭まり通路４１２には、その内周壁面に開口し、内周壁面に沿うように液相冷媒が流入する第１流入口４１１と、狭まり通路４１２上流側の軸方向端部に位置する内壁面に開口し、第１流入口４１１から流入する液相冷媒よりも低圧である気相冷媒（気体）が狭まり通路４１２の軸方向に流入する第２流入口４１８と、が設けられている。小径通路４１３には、狭まり通路４１２で形成された旋回流が小径通路４１３を流通するときに抵抗を与え、旋回流を乱す抵抗体４４（旋回流抑制手段）が設けられている。

以上のエジェクタ装置４の構成によれば、小径通路４１３に設けられた抵抗体４４により、小径通路４１３を流れる旋回流の流れを妨げることができる。これにより、下流の拡がり４１４および混合部４２では旋回流が形成されないようになるため、旋回流の遠心力の作用による気相流体と液滴の分離が発生しない。したがって、多数の気泡の発生とともに、ノズル４１０内での旋回流を抑制する作用により、ノズル４１０内で発生させた微細な気泡および液滴と、吸引口４１６から吸引された蒸発器７からの気相流体とを互いに十分に拡散させ混合させる流れを形成でき、エジェクタ装置の効率向上が図れる。

旋回流抑制手段は、小径通路４１３の内壁面に形成される溝部４４１を備える抵抗体４４である。溝部４４１は、小径通路４１３を下流側に進む旋回流の回転方向とは逆向きの回転方向に回転しながら下流側に向けて進む螺旋状である。

この構成によれば、溝部４４１が旋回流の回転方向に対して逆方向に回転しながら下流側に前進するように設けられることにより、小径通路４１３を流れる旋回流は内壁面付近の周方向の運動が溝部４４１によって抵抗を受ける。このため、周方向の速度ベクトルが減衰し、拡がり通路４１４や混合部４２では旋回流が消去されるようになる。また、溝部４４１は、管の内壁面に形成することができる溝部であるため、小径通路４１３を流通する流体に対して余分な抵抗を与えないで旋回流を抑制するために必要な抵抗を容易に与えることができる点で有用である。また、溝部４４１は、小径通路４１３を形成する内壁面に雌ねじを製作することによっても実施できるため、製作上好ましく、生産性に優れた旋回流抑制手段を提供できる。

また、抵抗体４４は溝部４４１を有することにより、小径通路４１３の通路中心軸付近には障害物とならない通路を形成し、内壁面付近を流れる流体にだけ抵抗を与えるものである。このため、通路中心軸寄りを流れる気泡は抵抗を受けることなく通路をスムーズに流れ、旋回流が崩壊した流れを呈する液滴と混ざり合いながら流下するようになる。換言すれば、小径通路４１３における流動損失を低減することができる。このため、冷媒に与える抵抗を低減でき、エネルギー損失を抑えた流れを提供できる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、第１実施形態の旋回流抑制手段の他の形態について図４および図５にしたがって説明する。図４は本実施形態の旋回流抑制手段の第１例を示した正面図である。図５は本実施形態の旋回流抑制手段の第２例を示した正面図である。図４および図５はともに、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ切断面を矢印方向に見た図である。図４および図５において前述の第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作用効果を奏するものである。なお、図４および図５では、抵抗体を見易くするため、拡がり通路４１４は図示せず、小径通路４１３のみ図示している。

図４に示すように、本実施形態の第１例である抵抗体４４Ａは、小径通路４１３を流通する旋回流の流れを妨げ、旋回流の継続を停止する抑制旋回流抑制手段であり、小径通路４１３よりも小さい通路断面積を形成する開口部４４１Ａを備えている。開口部４４１Ａは細長いスリット状であり、軸方向に所定の長さ分設けられて直方体状の通路空間を形成している。開口部４４１Ａを形成するスリットの長辺の長さは、小径通路４１３の内径に等しくなっている。開口部４４１Ａの開口周縁部は、小径通路４１３の内壁面から内方に向けて突出する壁部の端部である。小径通路４１３に流入する旋回流は、この壁部に衝突してその周方向の運動が制限される。壁部に衝突した液滴（液相冷媒）は、微細な気泡とともに通路断面中央部を横断する開口部４４１Ａを通過して下流側に流れる。このときには、周方向の速度成分は消滅しているため、ほぼ軸方向の速度成分のみをもって拡がり通路４１４に流入し、液滴と気泡の分離化は解消されている。

例えば、このような抵抗体４４Ａは、抵抗体４４Ａの軸方向長さに対応した所定の軸方向長さの管材を用意し、開口部４４１Ａを形成する壁部を管材内部の所定の位置に配置し、これを内壁面に接合することで製作される。この開口部４４１Ａが形成された管材を２つの部材に分割されたノズルの間にセットして軸方向両側から分割されたノズルで挟み、これら３つの部材をろう付け接合、溶接（ＴＩＧ溶接、アーク溶接、スポット溶接等）等により一体に接合する。このようにして、抵抗体４４Ａが小径通路４１３に配置されたノズル４１０が製作される。

また、本実施形態の第２例である抵抗体４４Ｂは、図５に示すように、断面形状が十字状のスリットである開口部４４１Ｂを備えるものである。開口部４４１Ｂは、小径通路４１３よりも小さい通路断面積を形成する。開口部４４１Ｂは、断面形状がスリット状の開口部が放射状に複数個交差する通路空間を形成している。このような開口部４４１Ｂは、軸方向に所定の長さ分設けられ、複数の直方体状空間が交差する通路空間を形成している。開口部４４１Ｂの開口周縁部は、小径通路４１３の内壁面から内方に向けて突出する壁部の端部である。小径通路４１３に流入する旋回流は、この壁部に衝突してその周方向の運動が制限される。壁部に衝突した液滴（液相冷媒）は、微細な気泡とともに通路断面中央部を放射状に横断する開口部４４１Ｂを通過して下流側に流れる。このときには、周方向の速度成分は消滅しているため、ほぼ軸方向の速度成分のみをもって拡がり通路４１４に流入し、液滴と気泡の分離化は解消されている。この抵抗体４４Ｂも、前述の抵抗体４４Ａと同様の方法で製作される。

本実施形態の旋回流抑制手段は、小径通路４１３よりも小さい通路断面積を形成する開口部４４１Ａ，４４１Ｂを備えた抵抗体４４Ａ，４４Ｂであることにより、旋回流は開口部４４１Ａ，４４１Ｂを通過するときに、その周囲の壁部に衝突する。このため、周方向の速度ベクトルが減衰し、拡がり通路４１４や混合部４２では旋回流が消去されるようになる。また、本実施形態の旋回流抑制手段は、開口部を絞るという製作上、簡単な構成によって抵抗体を実現することができる。

また、開口部４４１Ａ，４４１Ｂはスリット状であることにより、旋回流を細長い間隙周囲の壁部に衝突させるため、旋回流の周方向の速度ベクトルを減衰する効果が大きい。

（第３実施形態）
第３実施形態では、第１実施形態の旋回流抑制手段の他の形態について図６および図７にしたがって説明する。図６は本実施形態の旋回流抑制手段の第１例を示した正面図である。図７は本実施形態の旋回流抑制手段の第２例を示した正面図である。図６および図７はともに、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ切断面を矢印方向に見た図である。図６および図７において前述の第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作用効果を奏するものである。なお、図６および図７では、抵抗体を見易くするため、拡がり通路４１４は図示せず、小径通路４１３のみ図示している。

図６に示すように、本実施形態の第１例である抵抗体４４Ｃは、小径通路４１３を流通する旋回流の流れを妨げ、旋回流の継続を停止する機能を有する抑制旋回流抑制手段である。抵抗体４４Ｃが備える開口部４４１Ｃは、円形状の中央部と、この中央部から放射状に延びるスリット状部とによって構成されている。円形状の部分とこの円形状の部分から放射状に延びるスリット状部とを合わせた長さは、小径通路４１３の内径に等しくなっている。開口部４４１Ｃは、小径通路４１３よりも小さい通路断面積を形成する。開口部４４１Ｃは、軸方向に所定の長さ分設けられ、中央の円柱状空間とこの円柱状空間から外方に延びる２個の直方体状空間とが組み合わされた通路空間を形成している。開口部４４１Ｃの開口周縁部は、小径通路４１３の内壁面から内方に向けて突出する壁部の端部である。小径通路４１３に流入する旋回流は、この壁部に衝突してその周方向の運動が制限される。壁部に衝突した液滴（液相冷媒）は、微細な気泡とともに通路断面中央部を横断する開口部４４１Ｃを通過して下流側に流れる。このときには、周方向の速度成分は消滅しているため、ほぼ軸方向の速度成分のみをもって拡がり通路４１４に流入し、液滴と気泡の分離化は解消されている。この抵抗体４４Ｃも、前述の抵抗体４４Ａと同様の方法で製作される。

また、本実施形態の第２例である抵抗体４４Ｄは、図７に示すように、抵抗体４４Ｃの開口部４４１Ｃに対してさらに、放射状に延びるスリット状部をもう一組有する開口部４４１Ｄを備えている。開口部４４１Ｄは、小径通路４１３よりも小さい通路断面積を形成する。開口部４４１Ｄは、軸方向に所定の長さ分設けられ、中央の円柱状空間とこの円柱状空間から外方に延びる４個の直方体状空間とが組み合わされた通路空間を形成している。開口部４４１Ｄの開口周縁部は、小径通路４１３の内壁面から内方に向けて突出する壁部の端部である。小径通路４１３に流入する旋回流は、この壁部に衝突してその周方向の運動が制限される。壁部に衝突した液滴（液相冷媒）は、微細な気泡とともに通路断面中央部を放射状に横断する開口部４４１Ｄを通過して下流側に流れる。このときには、周方向の速度成分は消滅しているため、ほぼ軸方向の速度成分のみをもって拡がり通路４１４に流入し、液滴と気泡の分離化は解消されている。この抵抗体４４Ｄも、前述の抵抗体４４Ａと同様の方法で製作される。

本実施形態の抵抗体４４Ｃ，４４Ｄが備える開口部４４１Ｃ，４４１Ｄは、円形状の中央部と、中央部から放射状に延びるスリット状部とによって構成されている。この構成によれば、冷媒を流通させる開口部４４１Ｃ，４４１Ｄを円形状の開口と放射状に伸びる細長い間隙とによって形成することにより、旋回流を開口部周囲の抵抗体４４Ｃ，４４Ｄを構成する壁部に衝突させて旋回流の周方向の速度ベクトルを減衰させることができる。

さらに、小径通路４１３の通路中心軸付近には障害物とならない円形状の開口が形成されているため、内壁面付近を流れる流体にだけ抵抗を与えることができる。このため、通路中心軸寄りを流れる気泡は抵抗を受けることなく通路をスムーズに流れ、旋回流が崩壊した流れを呈する液滴と混ざり合いながら流下するようになる。換言すれば、小径通路４１３における流動損失を低減することができる。このため、冷媒に与える抵抗が低減され、エネルギー損失を抑えた流れを提供できる。

（第４実施形態）
第４実施形態では、第１実施形態の旋回流抑制手段の他の形態について図８にしたがって説明する。図８は本実施形態の旋回流抑制手段を示した正面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ切断面を矢印方向に見た図である。図８において前述の第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作用効果を奏するものである。なお、図８では、抵抗体を見易くするため、拡がり通路４１４は図示せず、小径通路４１３のみ図示している。

図８に示すように、本実施形態の抵抗体４４Ｅは、小径通路４１３を流通する旋回流の流れを妨げ、旋回流の継続を停止する機能を有する抑制旋回流抑制手段である。抵抗体４４Ｅが備える開口部４４１Ｅは、その開口周縁部が連続する凹凸部で形成されている開口である。凹凸部は、小径通路４１３の内周壁部において、それぞれ周方向に所定のピッチで配置された山部および谷部で構成されている。換言すれば、抵抗体４４Ｅは、小径通路４１３を形成する内周壁部において、通路中心軸側の内方に突出する山部と、軸方向に山部に隣接する谷部と、から構成されている。通路中心に対して点対称の位置のある２つの谷部の距離は、小径通路４１３の内径に等しくなっている。開口部４４１Ｅは、小径通路４１３よりも小さい通路断面積を形成する。開口部４４１Ｅは、小径通路４１３を横断する切断面において星型状の開口である。隣接し合う複数の山部および谷部は、軸方向について所定の長さ分延設されている。

小径通路４１３に流入する旋回流は、周方向に連続し、且つ軸方向に延設される山部および谷部に衝突するようになり、その周方向の運動が制限される。抵抗体４４Ｅはこのようにして旋回流に対して抵抗を与える。開口部４４１Ｅの開口周縁部である山部および谷部に衝突した液滴（液相冷媒）は、微細な気泡とともに通路断面中央部を横断する開口部４４１Ｅを通過して下流側に流れる。このときには、周方向の速度成分は消滅しているため、大部分が軸方向の速度成分のみをもって拡がり通路４１４に流入し、液滴と気泡の分離化は解消されている。この抵抗体４４Ｅも、前述の抵抗体４４Ａと同様の方法で製作される。

本実施形態の抵抗体４４Ｅが備える開口部４４１Ｅは、その開口周縁部が周方向に連続する凹凸部で形成されている。この構成によれば、旋回流は連続する凹凸部で囲まれた開口部を通るため、小径通路４１３の内周面部付近では凹凸部に衝突することになり、旋回流の周方向の速度ベクトルを減衰させることができる。

さらに、抵抗体４４Ｅは、凹凸部よりも通路内方には障害物とならない開口が形成されているため、内壁面付近を流れる流体にだけ抵抗を与えることができる。このため、通路中心軸寄りを流れる気泡は抵抗を受けることなく通路をスムーズに流れ、旋回流が崩壊した流れを呈する液滴と混ざり合いながら流下するようになる。換言すれば、小径通路４１３における流動損失を低減することができる。このため、冷媒に与える抵抗が低減され、エネルギー損失を抑えた流れを提供できる。換言すれば、抵抗体４４Ｅは、通路抵抗と、旋回流抑制の効果とのバランスに優れ、両者のバランスの調整に寄与する旋回流抑制手段である。

（第５実施形態）
第５実施形態では、第１実施形態の旋回流抑制手段の他の形態について図９にしたがって説明する。図９は本実施形態の旋回流抑制手段を示した正面図であり、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ切断面を矢印方向に見た図である。図９において前述の第１実施形態の図面中と同一符号を付した構成部品は、同様の構成部品であり、同様の作用効果を奏するものである。なお、図９では、抵抗体を見易くするため、拡がり通路４１４は図示せず、小径通路４１３のみ図示している。

図９に示すように、本実施形態の抵抗体４４Ｆは、小径通路４１３を流通する旋回流の流れを妨げ、旋回流の継続を停止する機能を有する抑制旋回流抑制手段である。抵抗体４４Ｆは、通路の中央に向かって突出する壁部を備えている。開口部４４１Ｆは、小径通路４１３の内周壁面と壁部とで形作られる開口である。換言すれば、断面円形状の通路には、小径通路４１３の内周壁面から内方に突出する壁部が存在している。開口部４４１Ｆは、小径通路４１３よりも小さい通路断面積を形成する。壁部は軸方向に所定の長さ分設けられ、同じ長さ分の開口部４４１Ｆが設けられる。軸方向に延びる開口部４４１Ｆは、円柱状空間から壁部が占める直方体状空間を差し引いた通路空間である。

小径通路４１３に流入する旋回流は、軸方向に延びる直方体状の壁部に衝突するようになり、その周方向の運動が制限される。抵抗体４４Ｆはこのようにして旋回流に対して抵抗を与える。壁部に衝突した液滴（液相冷媒）は、微細な気泡とともに壁部をよけて開口部４４１Ｆを通過して下流側に流れる。このときには、周方向の速度成分は消滅しているため、大部分が軸方向の速度成分のみをもって拡がり通路４１４に流入し、液滴と気泡の分離化は解消されている。この抵抗体４４Ｆも、前述の抵抗体４４Ａと同様の方法で製作される。

本実施形態の抵抗体４４Ｆは、通路の中央に向かって突出する壁部を備えた構成である。これによれば、通路に突出する壁部に旋回流を衝突させて旋回流の周方向の速度ベクトルを減衰させることができる。また、壁部の突出長さや数量を調整することにより、内壁面付近を流れる流体にだけ抵抗を与えることができ、小径通路４１３における流動損失を低減することができる。これにより、通路中心軸寄りを流れる気泡を小さな抵抗でスムーズに流し、液滴と混ざり合いながら流下させることができる。

（他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。

ノズル４１０の喉部４１３に設けた旋回流抑制手段は、上記実施形態で開示した構成に限定されるものではない。換言すれば、旋回流抑制手段は、ノズル４１０内を流れる旋回流の周方向運動を制限し、気体と液体とが分離する流れを消去する程度に周方向速度成分を減衰させる抵抗体であればよく、その形状等は上記実施形態で説明した構成に限定されるものではない。

上記実施形態の蒸気圧縮式冷凍サイクル１では、流量調整手段として流量調整弁１２および流量調整弁１３を備えているが、いずれかの流量調整弁のみを備える構成であってもよい。

上記実施形態の蒸気圧縮式冷凍サイクル１では、流量調整弁１２および流量調整弁１３を備えているが、これらの流量調整弁は、固定式の絞り部に置き換えてもよい。

上記実施形態におけるエジェクタ装置４は、車両用空調装置や、給湯機用または室内空調用のヒートポンプサイクルに適用することができる。また、エジェクタ装置４の固定場所は、車両のような移動体でもよいし、定位置に置かれた固定物体であってもよい。

また、上記実施形態においては、エジェクタ方式の減圧装置に流入する流体は、二酸化炭素の冷媒としているが、このような冷媒に限定されるものではない。また、エジェクタ装置４が適用される冷凍サイクルは、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、二酸化炭素等の蒸気圧縮式の超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルのいずれであってもよい。

２…圧縮機
３…放熱器
４…エジェクタ装置（エジェクタ方式の減圧装置）
５…気液分離器
６…絞り部（減圧装置）
７…蒸発器
１０…第１気相冷媒通路
１１…第２気相冷媒通路
１２，１３…流量調整弁（流量調整手段）
４２…混合部
４３…ディフューザ部
４４，４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４４Ｄ，４４Ｅ，４４Ｆ…抵抗体（旋回流抑制手段）
４１０…ノズル
４１１…第１流通口
４１２…狭まり通路（第１通路）
４１３…小径通路，喉部（第２通路）
４１４…拡がり通路（第３通路）
４１５…噴出口
４１６…吸引口
４１８…第２流入口
４４１…溝部
４４１Ａ，４４１Ｂ，４４１Ｃ，４４１Ｄ，４４１Ｅ，４４１Ｆ…開口部

Claims (9)

1. 流入する液相流体を減圧膨張するノズル（４１０）と、
   前記流入する液相流体よりも低圧である気相流体が、前記ノズルの噴出口（４１５）から噴出される流体による吸引力によって吸引される吸引口（４１６）と、
   前記ノズルの前記噴出口の下流側に設けられる通路であって、前記ノズルから噴出される前記流体と前記吸引口から吸引される前記気相流体とを混合させる通路を構成する混合部（４２）と、
   前記混合部の下流側に設けられる通路であって、前記混合部から流出した流体を減速して圧力を上昇させるディフューザ部（４３）と、
   を備え、
   前記ノズルは、上流側の通路であって通路断面積が下流に向けて狭まる第１通路（４１２）と、前記第１通路の下流端部に接続される第２通路（４１３）と、前記第２通路の下流端部に接続され、通路断面積が下流に向けて大きくなる第３通路（４１４）と、を含んでおり、
   前記第１通路には、
   前記第１通路の内周壁面に開口し、前記内周壁面の周方向に沿うように前記液相流体が流入する第１流入口（４１１）と、前記第１通路上流側の軸方向端部に位置する内壁面に開口し、前記第１流入口から前記第１通路に流入する前記液相流体よりも低圧である気相流体が前記第１通路の軸方向に流入する第２流入口（４１８）と、が設けられており、
   前記第２通路には、
   前記内周壁面に沿う前記液相流体の流入によって前記第１通路で形成された旋回流が前記第２通路を流通するときに抵抗を与えて前記旋回流を乱す旋回流抑制手段（４４）が設けられていることを特徴とするエジェクタ方式の減圧装置。
2. 前記旋回流抑制手段は前記第２通路の内壁面に形成される溝部（４４１）を備える抵抗体（４４）であり、
   前記溝部は、前記第２通路を下流側に進む前記旋回流の回転方向とは逆向きの回転方向に回転しながら下流側に向けて進むよう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方式の減圧装置。
3. 前記旋回流抑制手段は、前記第２通路よりも小さい通路断面積を形成する開口部（４４１Ａ）を備えた抵抗体（４４Ａ）であることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
4. 前記抵抗体（４４Ａ，４４Ｂ）が備える開口部（４４１Ａ，４４１Ｂ）はスリット状であることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
5. 前記抵抗体（４４Ｃ，４４Ｄ）が備える開口部（４４１Ｃ，４４１Ｄ）は、円形状の中央部と、前記中央部から放射状に延びるスリット状部とによって構成さ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方式の減圧装置。
6. 前記抵抗体（４４Ｅ）が備える開口部（４４１Ｅ）は、その開口周縁部が周方向に連続する凹凸部で形成さ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方式の減圧装置。
7. 前記抵抗体（４４Ｆ）は、通路の中央に向かって突出する壁部を備えることを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
8. 気相冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（２）と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱して冷却する放熱器（３）と、
   前記放熱器で冷却された冷媒とこの冷媒よりも低圧である気相冷媒とを混合して気液混合冷媒を流出し、前記放熱器からの前記冷媒を減圧膨張させる請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置（４）と、
   前記エジェクタ方式の減圧装置からの前記気液混合冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器（５）と、
   前記気液分離器で分離された液相冷媒を減圧する減圧装置（６）と、
   前記減圧装置で減圧された前記液相冷媒を空気と熱交換して蒸発させる蒸発器（７）と、を備え、
   前記エジェクタ方式の減圧装置において、
   前記第１流入口には、前記放熱器で冷却された冷媒が流入し、
   前記第２流入口には、前記気液分離器で分離された前記気相冷媒および前記蒸発器で蒸発された気相冷媒の少なくとも一方が流入することを特徴とする冷凍サイクル。
9. 前記気液分離器の前記気相冷媒が収容されている気相冷媒部と前記第２流入口とを連通させる第１気相冷媒通路（１０）、および前記蒸発器と前記第２流入口とを連通させる第２気相冷媒通路（１１）のそれぞれに、流通する冷媒流量を調節する流量調整手段（１２，１３）を備えることを特徴とする請求項８に記載の冷凍サイクル。

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