JP2018013248A - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】負荷変動に応じて冷媒回路を、機械的に、かつ、確実に切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクルを提供する。【解決手段】通常運転時には放熱器１２から流出した冷媒をエジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入させてエジェクタ１５にポンプ作用を発揮される冷媒回路に切り替え、低負荷運転時には放熱器１２から流出した冷媒をノズル部１５ａを迂回させる迂回通路２０を介して蒸発器１９へ導く冷媒回路に切り替えるための回路切替弁１３として、高圧側圧力ＰＨと低圧側圧力ＰＬとの圧力差ΔＰに応じて、放熱器１２から流出した冷媒をノズル部１５ａ側へ導く第１冷媒通路３０ｂおよび放熱器１２から流出した冷媒を迂回通路２０側へ導く第２冷媒通路３０ｃのうち、いずれか一方を開いた際に他方を閉じる機械的機構で構成されたものを採用する。【選択図】図２

Description

本発明は、エジェクタを備えるエジェクタ式冷凍サイクルに関する。

従来、エジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置であるエジェクタ式冷凍サイクルが知られている。この種のエジェクタは、エジェクタ式冷凍サイクルにおいて、ノズル部から噴射された高速度の噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器から流出した冷媒を冷媒吸引口から吸引し、噴射冷媒と吸引冷媒とをディフューザ部にて混合させて昇圧させる吸引昇圧作用（いわゆる、ポンプ作用）を発揮する。

さらに、エジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのポンプ作用によって昇圧された冷媒を圧縮機の吸入口側へ流出させる。これにより、エジェクタ式冷凍サイクルでは、蒸発器における冷媒蒸発圧力と圧縮機へ吸入される吸入冷媒の圧力が略同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも、吸入冷媒の圧力を上昇させることができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクルでは、通常の冷凍サイクル装置よりも圧縮機の消費動力を低減させて、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）の向上を狙うことができる。

ところが、上述したエジェクタのポンプ作用は、ノズル部から噴射される噴射冷媒の吸引作用および速度エネルギによって生じるので、サイクルを循環する冷媒流量が低下する低負荷運転時には、噴射冷媒の流速が低下してポンプ作用も小さくなってしまう。そして、ポンプ作用が小さくなってしまうと、蒸発器へ冷媒を流入させることができなくなり、エジェクタ式冷凍サイクルが冷凍能力を発揮できなくなってしまうおそれがある。

これに対して、特許文献１には、通常運転時における冷媒回路と低負荷運転時における冷媒回路とを切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。

具体的には、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、放熱器から流出した高圧冷媒をエジェクタのノズル部を迂回させて流す迂回通路を備えている。そして、通常運転時には、高圧冷媒をエジェクタのノズル部へ流入させてエジェクタにポンプ作用を発揮させる冷媒回路に切り替える。一方、低負荷運転時には、高圧冷媒を迂回通路へ流入させて通常の冷媒サイクル装置の同様の冷媒回路に切り替える。

これにより、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、負荷変動によらず冷凍能力を発揮できるようにしている。

特許第４０７８９０１号公報

ところで、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、冷媒回路を切り替える冷媒回路切替装置として、三方弁を採用している。しかし、特許文献１には、この三方弁の具体的構成について記載されていない。

例えば、三方弁として、電気的に作動する電気式三方弁が採用されていると、電気式三方弁の作動条件を判定するための検出装置や、電気式三方弁の作動を制御する制御装置が必要となる。このため、エジェクタ式冷凍サイクル１０全体としての大型化や、制御態様の複雑化を招きやすい。従って、冷媒回路切替装置としては、機械的な機構によって負荷変動に応じて自動的に作動するものが採用されていることが望ましい。

しかしながら、機械的な機構の冷媒回路切替装置として、例えば、サイクルの高圧側冷媒と低圧側冷媒との圧力差に応じて迂回通路を開閉する差圧弁を採用すると、低負荷運転時に差圧弁が迂回通路を開いても、エジェクタのノズル部の入口側を閉じることができない。その結果、高圧冷媒が迂回通路側とエジェクタのノズル部側の双方へ流入してしまい、冷媒回路を確実に切り替えることができなくなってしまう。

本発明は、上記点に鑑み、負荷変動に応じて冷媒回路を、機械的に、かつ、確実に切替可能に構成されたエジェクタ式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、請求項１に記載の発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、放熱器から流出した冷媒を減圧させるノズル部（１５ａ）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって冷媒吸引口（１５ｃ）から冷媒を吸引し、噴射冷媒と冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部（１５ｄ）を有するエジェクタ（１５）と、冷媒を蒸発させて冷媒吸引口側へ流出させる蒸発器（１９）と、放熱器にて放熱した冷媒を、ノズル部を迂回させて蒸発器の冷媒出口よりも上流側へ導く迂回通路（２０）と、迂回通路を介して蒸発器へ流入する冷媒を減圧させる減圧部（３４ａ）と、放熱器にて放熱した冷媒をノズル部側へ導く第１冷媒通路（３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ）を開閉するとともに、放熱器にて放熱した冷媒を迂回通路側へ導く第２冷媒通路（３０ｃ、４０ｃ、５０ｃ）を開閉する回路切替弁（１３、２４、２５）と、を備え、
回路切替弁は、第１冷媒通路および第２冷媒通路のいずれか一方を開いた際に他方を閉じる機械的機構で構成されており、さらに、回路切替弁は、圧縮機の吐出口側の冷媒圧力から吸入口側の冷媒圧力を減算した前後差圧（ΔＰｃ）が予め定めた基準前後差圧（ＫΔＰｃ）よりも低くなっている際には、第２冷媒通路を開くエジェクタ式冷凍サイクルである。

これによれば、回路切替弁（１３…２５）として、第１冷媒通路（３０ｂ…５０ｂ）および第２冷媒通路（３０ｃ…５０ｃ）のいずれか一方を開いた際に他方を閉じる機械的機構が採用されており、さらに、前後差圧（ΔＰｃ）が基準前後差圧（ＫΔＰｃ）よりも低くなっている際に、第２冷媒通路を開くものを採用している。

従って、前後差圧（ΔＰｃ）が大きくなる通常運転時に、回路切替弁（１３…２５）が、第１冷媒通路（３０ｂ…５０ｂ）側を開くように基準前後差圧（ＫΔＰｃ）を設定することで、放熱器（１２）にて放熱した冷媒をエジェクタ（１５）のノズル部（１５ａ）へ流入させる冷媒回路に切り替えることができる。

さらに、前後差圧（ΔＰｃ）が小さくなる低負荷運転時に、回路切替弁（１３…２５）が、第２冷媒通路（３０ｃ…５０ｃ）側を開くように基準前後差圧（ＫΔＰｃ）を設定することで、放熱器（１２）にて放熱した冷媒を迂回通路（２０）へ流入させて蒸発器（１９）の冷媒入口側へ導くことができる。

すなわち、請求項１に記載の発明によれば、負荷変動に応じて冷媒回路を、機械的に、かつ、確実に切替可能に構成されたエジェクタ式冷凍サイクルを提供することができる。

ここで、サイクルの起動時等にサイクル内の均圧化が進行していると、前後差圧（ΔＰｃ）が基準前後差圧（ＫΔＰｃ）よりも低くなる。

従って、サイクルの起動時には、第２冷媒通路側が開き、放熱器（１２）にて放熱した冷媒を、迂回通路（２０）を介して蒸発器（１９）へ流入させる、通常の冷凍サイクル（いわゆる、環状サイクル）を形成することができる。従って、サイクルの起動時に、蒸発器（１９）内に滞留している冷凍機油を圧縮機（１１）へ戻しやすい。

また、上記のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、回路切替弁（１３…２５）として、回路切替弁（１３…２５）の上流側の冷媒の高圧側圧力（ＰＨ）から減圧部（３４ａ）の下流側の冷媒の低圧側圧力（ＰＬ）を減算した圧力差（ΔＰ）が予め定めた基準圧力差（ＫΔＰ）以上となっている際には、第１冷媒通路（３０ｂ…５０ｂ）を開くとともに第２冷媒通路（３０ｃ…５０ｃ）を閉じ、さらに、圧力差（ΔＰ）が基準圧力差（ＫΔＰ）よりも低くなっている際には、第１冷媒通路（３０ｂ…５０ｂ）を閉じるとともに第２冷媒通路（３０ｃ…５０ｃ）を開くものを採用してもよい。

この場合は、圧力差（ΔＰ）が基準圧力差（ＫΔＰ）になっている際の前後差圧（ΔＰｃ）を、基準前後差圧（ＫΔＰｃ）に設定すればよい。

また、上記のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、回路切替弁（１３…２５）として、回路切替弁（１３…２５）の上流側の冷媒の高圧側圧力（ＰＨ）が予め定めた基準高圧側圧力（ＫＰＨ）以上となっている際には、第１冷媒通路（３０ｂ…５０ｂ）を開くとともに第２冷媒通路（３０ｃ…５０ｃ）を閉じ、さらに、高圧側圧力（ＰＨ）が基準高圧側圧力（ＫＰＨ）より低くなっている際には、第１冷媒通路（３０ｂ…５０ｂ）を閉じるとともに第２冷媒通路（３０ｃ…５０ｃ）を開くものを採用してもよい。

この場合は、高圧側圧力（ＰＨ）が基準高圧側圧力（ＫＰＨ）になっている際の前後差圧（ΔＰｃ）を、基準前後差圧（ＫΔＰｃ）に設定すればよい。

ここで、請求項に記載された「放熱器にて放熱した冷媒」とは、放熱器（１２）の少なくとも一部で放熱した冷媒を意味している。また、「蒸発器の冷媒出口よりも上流側へ導く」とは、蒸発器（１９）の冷媒入口よりも上流側へ導くことも含まれる。さらに、蒸発器（１９）の冷媒出口よりも上流側であれば、蒸発器（１９）の冷媒出口よりも下流側（例えば、蒸発器（１９）の冷媒通路内）へ導くことも含まれる。

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。

第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの模式的な全体構成図である。 第１実施形態の回路切替弁が第１冷媒通路を開いた際の軸方向断面図である。 第１実施形態の回路切替弁が第２冷媒通路を開いた際の軸方向断面図である。 第１実施形態の回路切替弁が瞬間的に第１冷媒通路および第２冷媒通路の双方を開いている状態の軸方向断面図である。 第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの通常運転時における冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの低負荷運転時における冷媒の状態の変化を示すモリエル線図である。 第２実施形態の回路切替弁が第１冷媒通路を開いた際の軸方向断面図である。 第２実施形態の回路切替弁が第２冷媒通路を開いた際の軸方向断面図である。 第３実施形態の回路切替弁が第１冷媒通路を開いた際の軸方向断面図である。 第４実施形態の回路切替弁が第１冷媒通路を開いた際の軸方向断面図である。 第５実施形態の回路切替弁が第１冷媒通路を開いた際の軸方向断面図である。 第５実施形態の回路切替弁が第２冷媒通路を開いた際の軸方向断面図である。

（第１実施形態）
図１〜図６を用いて、本発明の第１実施形態を説明する。図１の全体構成図に示す本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、車両用空調装置に適用されており、空調対象空間である車室内（室内空間）へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。従って、エジェクタ式冷凍サイクル１０の冷却対象流体は、送風空気である。

このエジェクタ式冷凍サイクル１０では、空調熱負荷に応じて、冷媒回路を切り替えることができる。より具体的には、通常運転時は、図１の黒塗矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替え、通常運転時よりもエジェクタ式冷凍サイクル１０の熱負荷が低くなる低負荷運転時は、図１の白抜矢印に示すように冷媒が流れる冷媒回路に切り替えることができる。

さらに、エジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷媒としてＨＦＣ系冷媒（具体的には、Ｒ１３４ａ）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冷凍サイクルを構成している。この冷媒には圧縮機１１を潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。

エジェクタ式冷凍サイクル１０の構成機器のうち、圧縮機１１は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで昇圧して吐出するものである。圧縮機１１は、車両走行用の駆動力を出力するエンジン（内燃機関）とともにエンジンルーム内に配置されている。さらに、圧縮機１１は、プーリ、ベルト等を介してエンジンから出力される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機である。

より具体的には、この圧縮機１１は、吐出容量を変化させることによって冷媒吐出能力を調整可能に構成された斜板式の可変容量型圧縮機である。圧縮機１１では、吐出容量を変化させるための図示しない吐出容量制御弁を有している。吐出容量制御弁は、後述する制御装置から出力される制御電流によって、その作動が制御される。

圧縮機１１の吐出口には、放熱器１２の凝縮部１２ａの冷媒入口側が接続されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と冷却ファン１２ｄから送風された車室外空気（外気）を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。放熱器１２は、エンジンルーム内の車両前方側に配置されている。

より具体的には、この放熱器１２は、凝縮部１２ａ、レシーバ部１２ｂ、および過冷却部１２ｃを有する、いわゆるサブクール型の凝縮器として構成されている。

凝縮部１２ａは、圧縮機１１から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン１２ｄから送風された外気とを熱交換させ、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮用の熱交換部である。レシーバ部１２ｂは、凝縮部１２ａから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える冷媒容器である。過冷却部１２ｃは、レシーバ部１２ｂから流出した液相冷媒と冷却ファン１２ｄから送風される外気とを熱交換させ、液相冷媒を過冷却する過冷却用の熱交換部である。

冷却ファン１２ｄは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。

放熱器１２の過冷却部１２ｃの冷媒出口には、回路切替弁１３の高圧冷媒入口３１ａが接続されている。回路切替弁１３は、放熱器１２の過冷却部１２ｃから流出した冷媒を後述するエジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入させる通常運転時の冷媒回路と、放熱器１２の過冷却部１２ｃから流出した冷媒を後述する迂回通路２０へ流入させる低負荷運転時の冷媒回路とを切り替える冷媒回路切替装置である。

回路切替弁１３の詳細構成については、図２〜図４を用いて説明する。図２は、回路切替弁１３が、放熱器１２から流出した冷媒をエジェクタ１５のノズル部１５ａ側へ流入させる冷媒回路に切り替えている状態を示す模式的な断面図である。図３は、回路切替弁１３が、放熱器１２から流出した冷媒を迂回通路２０側へ流入させる冷媒回路に切り替えている状態を示す模式的な断面図である。

さらに、図４は、回路切替弁１３が、冷媒回路を切り替える際に、瞬間的に、冷媒をノズル部１５ａ側の冷媒通路および迂回通路２０側の冷媒通路の双方を開いた状態を示す模式的な断面図である。

回路切替弁１３は、バルブボデー３１、弁体部３２、コイルバネ３３等を有している。バルブボデー３１は、図２〜図４に示すように、金属製あるいは樹脂製の複数の構成部材を組み合わせることによって、角柱状あるいは円柱状に形成されている。バルブボデー３１は、回路切替弁１３の外殻を形成するとともに、内部に弁体部３２、コイルバネ３３等を収容するものである。

バルブボデー３１には、高圧冷媒入口３１ａ、第１冷媒出口３１ｂ、第２冷媒出口３１ｃが形成されている。また、バルブボデー３１の内部には、流入通路３０ａ、第１冷媒通路３０ｂ、第２冷媒通路３０ｃといった複数の冷媒通路が形成されている。

高圧冷媒入口３１ａは、放熱器１２から流出した冷媒を流入通路３０ａ内に流入させる冷媒入口である。第１冷媒出口３１ｂは、第１冷媒通路３０ｂを流通する冷媒をエジェクタ１５のノズル部１５ａ側（より具体的には、後述する膨張弁１４の冷媒入口側）へ流出させる冷媒出口である。第２冷媒出口３１ｃは、第２冷媒通路３０ｃを流通する冷媒を迂回通路２０側へ流出させる冷媒出口である。

第１冷媒通路３０ｂは、流入通路３０ａに連通して、放熱器１２から流出した冷媒をエジェクタ１５のノズル部１５ａ側へ導く冷媒通路である。第２冷媒通路３０ｃは、流入通路３０ａに連通して、放熱器１２から流出した冷媒を迂回通路２０側へ導く冷媒通路である。

弁体部３２は、第１冷媒通路３０ｂの入口部を開閉する球体状のボールバルブ３２ａ、および第２冷媒通路３０ｂの入口部を開閉する円板状の板状バルブ３２ｂを有している。板状バルブ３２ｂのうち、第２冷媒通路３０ｂの入口部に当接する部位には、ゴム製のシール部材３２ｃが配置されている。

ボールバルブ３２ａと板状バルブ３２ｂは、弁体部３２の変位方向へ延びる連結棒によって連結されている。そして、ボールバルブ３２ａが第１冷媒通路３０ｂを閉じる側に変位すると、板状バルブ３２ｂが第２冷媒通路３０ｃを開く側に変位する。また、ボールバルブ３２ａが第１冷媒通路３０ｂを開く側に変位すると、板状バルブ３２ｂが第２冷媒通路３０ｃを閉じる側に変位する。

さらに、弁体部３２には、板状バルブ３２ｂよりも冷媒流れ下流側の第２冷媒通路３０ｃの円柱状の空間内に配置された受圧部３４が連結されている。受圧部３４は金属製の円柱状部材で形成されている。第２冷媒通路３０ｃの内径と受圧部３４の外径は、隙間バメの寸法関係になっている。このため、受圧部３４は、第２冷媒通路３０ｃ内に中心軸方向へ摺動可能に配置されている。

なお、第２冷媒通路３０ｃの内周面と受圧部３４の外周面との隙間には、シール部材としてのＯリングが配置されており、これらの隙間から冷媒が漏れることはない。

また、受圧部３４には、中心軸方向に延びて、第２冷媒通路３０ｃの入口側と第２冷媒通路３０ｃの出口側とを連通させるオリフィス孔３４ａが形成されている。オリフィス孔３４ａは、第２冷媒通路３０ｃに対して、充分に細い径で形成されている。

従って、第２冷媒通路３０ｃを流通して第２冷媒出口３１ｃから流出する冷媒は、オリフィス孔３４ａを通過する際に減圧される。さらに、受圧部３４には、オリフィス孔３４ａの入口側冷媒の入口側圧力Ｐｒｉとオリフィス孔３４ａの出口側冷媒の出口側圧力Ｐｒｏとの差圧が作用する。

つまり、オリフィス孔３４ａは、迂回通路２０を介して後述する蒸発器１９へ流入する冷媒を減圧させる減圧部である。本実施形態では、減圧部が回路切替弁１３内に形成されていることによって、減圧部と回路切替弁が一体的に形成されている。

コイルバネ３３は、弁体部３２に対して、ボールバルブ３２ａが第１冷媒通路３０ｂを閉じるとともに、板状バルブ３２ｂが第２冷媒通路３０ｃを開く側に荷重をかける弾性部材である。

本実施形態のコイルバネ３３の荷重は、次に示すように設定されている。まず、以下の説明では、回路切替弁１３の上流側の冷媒の高圧側圧力ＰＨからオリフィス孔３４ａよりも下流側の冷媒の低圧側圧力ＰＬを減算した値を圧力差ΔＰと定義する。

この際、本実施形態のコイルバネ３３の荷重は、圧力差ΔＰが予め定めた基準圧力差ＫΔＰ以上となっている際には、第１冷媒通路３０ｂを開くとともに、第２冷媒通路３０ｃを閉じるように設定されている。一方、圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰよりも低くなっている際には、第１冷媒通路３０ｂを閉じるとともに、第２冷媒通路３０ｃを開くように設定されている。

ここで、低圧側圧力ＰＬは、オリフィス孔３４ａよりも下流側の冷媒の圧力であるから、後述する蒸発器１９の入口側冷媒の圧力、蒸発器１９の出口側冷媒の圧力、あるいは、圧縮機１１吸入冷媒の圧力を採用することができる。本実施形態では、低圧側圧力ＰＬとして、蒸発器１９出口側冷媒の圧力を採用している。もちろん、低圧側圧力ＰＬとして、オリフィス孔３４ａの出口側冷媒の出口側圧力Ｐｒｏを採用してもよい。

さらに、本実施形態では、圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰになっている際の圧縮機１１の吐出口側の冷媒圧力から吸入口側の冷媒圧力を減算した前後差圧ΔＰｃを、基準前後差圧ＫΔＰｃと定義する。このため、本実施形態のコイルバネ３３の荷重は、前後差圧ΔＰｃが基準前後差圧ＫΔＰｃよりも低くなっている際には、回路切替弁１３が第１冷媒通路３０ｂを閉じるとともに、第２冷媒通路３０ｃを開くように設定されている。

つまり、本実施形態の回路切替弁１３は、第１冷媒通路３０ｂおよび第２冷媒通路３０ｃのいずれか一方を選択的に開く（すなわち、いずれか一方を開いた際に他方を閉じる）機械的機構で構成されている。

また、本実施形態の回路切替弁１３では、以下数式Ｆ１〜Ｆ３の関係を満たすようにコイルバネ３３の設定荷重および各種諸元が決定されている。
Ａ１＞Ａ２ …（Ｆ１）
Ａ１×ＫΔＰ＞Ｆｓｐ１ …（Ｆ２）
Ｆｓｐ１＞Ａ２×ＫΔＰ …（Ｆ３）
ここで、Ａ１は、図２〜図４に示すように、弁体部３２が第２冷媒通路３０ｃを閉じた際に、弁体部３２のうち高圧側圧力ＰＨと入口側圧力Ｐｒｉとの差圧が作用する第１受圧面積Ａ１である。Ａ２は、受圧部３４うち入口側圧力Ｐｒｉと出口側圧力Ｐｒｏとの差圧が作用する第２受圧面積Ａ２である。Ｆｓｐ１は、圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰとなった際にコイルバネ３３が弁体部３２に作用させる第１セット荷重Ｆｓｐ１である。

なお、図２〜図４では、円形状となる第１受圧面積Ａ１の直径に相当する箇所にＡ１の符号を付している。このことは、第２受圧面積Ａ２、および第３受圧面積においても同様である。

また、本実施形態では、板状バルブ３２ｂのシール部材３２ｃが当接する円筒状のシート部３１ｄの内径と外径の差によって、上記数式Ｆ１の関係を実現している。

これに加えて、本実施形態の回路切替弁１３では、以下数式Ｆ４〜Ｆ６の関係を満たすようにコイルバネ３３の設定荷重および各種諸元が決定されている。
Ａ２＞Ａ３ …（Ｆ４）
Ｆｓｐ２＞（Ａ２−Ａ３）×ＫΔＰ …（Ｆ５）
Ａ２×ＫΔＰ＞Ｆｓｐ２ …（Ｆ６）
ここで、Ａ３は、図２〜図４に示すように、弁体部３２が第１冷媒通路３０ｂを閉じた際に、弁体部３２のうち高圧側圧力ＰＨと第１冷媒通路３０ｂ側（すなわち、ノズル部１５ａの入口側）のノズル側圧力Ｐｎｏｚとの差圧が作用する第３受圧面積Ａ３である。Ｆｓｐ２は、弁体部３２が第１冷媒通路３０ｂを閉じている際にコイルバネ３３が弁体部３２に作用させる第２セット荷重Ｆｓｐ２である。

さらに、バルブボデー３１には、コイルバネ３３を支持する受け部材３３ａが配置されている。この受け部材３３ａは、バルブボデー３１にネジ止めにて固定されている。従って、コイルバネ３３の荷重は、受け部材３３ａを変位させることによって調整することができる。

回路切替弁１３の第１冷媒出口３１ｂには、膨張弁１４の冷媒入口側が接続されている。この膨張弁１４は、いわゆる外部均圧式のボックス型の温度式膨張弁である。

膨張弁１４は、放熱器１２の過冷却部１２ｃから流出した高圧液相冷媒を中間圧冷媒となるまで減圧させるとともに、サイクルを循環する循環冷媒流量を調整する流量調整装置である。さらに、本実施形態の膨張弁１４は、蒸発器１９出口側冷媒の過熱度ＳＨが、予め定めた基準過熱度ＫＳＨに近づくように循環冷媒流量を調整する。

このような膨張弁１４としては、蒸発器１９から流出した冷媒の温度および圧力に応じて変位する変位部材（ダイヤフラム）を有する感温部を備え、この変位部材の変位に応じて蒸発器１９出口側冷媒の過熱度が基準過熱度に近づくように機械的機構によって弁開度（冷媒流量）が調整されるものを採用することができる。

膨張弁１４の冷媒出口には、エジェクタ１５のノズル部１５ａの入口側が接続されている。エジェクタ１５は、通常運転時に、膨張弁１４から流出した冷媒（すなわち、放熱器１２から流出した冷媒）を減圧させる減圧装置としての機能を果たす。

さらに、エジェクタ１５は、膨張弁１４から流出した冷媒をノズル部１５ａで減圧させて噴射し、高速度で噴射される噴射冷媒の吸引作用によって蒸発器１９から流出した冷媒を（すなわち、蒸発器１９出口側冷媒）を吸引して輸送する冷媒輸送装置としての機能を果たす。

より具体的には、エジェクタ１５は、ノズル部１５ａおよびボデー部１５ｂを有している。ノズル部１５ａは、冷媒の流れ方向に向かって徐々に先細る形状の金属製（本実施形態では、ステンレス製）の略円筒状部材で形成されている。そして、内部に形成された冷媒通路にて冷媒を等エントロピ的に減圧させるものである。

ノズル部１５ａの内部に形成された冷媒通路には、通路断面積が最も縮小した喉部（最小通路面積部）が形成され、さらに、この喉部から冷媒を噴射する冷媒噴射口へ向かうに伴って冷媒通路面積が拡大する末広部が形成されている。つまり、ノズル部１５ａは、ラバールノズルとして構成されている。

さらに、本実施形態では、ノズル部１５ａとして、エジェクタ式冷凍サイクル１０の通常作動時に、冷媒噴射口から噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるように設定されたものが採用されている。もちろん、ノズル部１５ａを先細ノズルで構成してもよい。

ボデー部１５ｂは、金属製（本実施形態では、アルミニウム合金製）の円筒状部材で形成されており、内部にノズル部１５ａを支持固定する固定部材として機能するとともに、エジェクタ１５の外殻を形成するものである。ノズル部１５ａは、ボデー部１５ｂの長手方向一端側の内部に収容されるように圧入にて固定されている。このため、ノズル部１５ａとボデー部１５ｂとの固定部（圧入部）から冷媒が漏れることはない。

また、ボデー部１５ｂの外周面のうち、ノズル部１５ａの外周側に対応する部位には、その内外を貫通してノズル部１５ａの冷媒噴射口と連通するように設けられた冷媒吸引口１５ｃが形成されている。この冷媒吸引口１５ｃは、ノズル部１５ａから噴射される噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器１９から流出した冷媒をエジェクタ１５の内部へ吸引する貫通穴である。

さらに、ボデー部１５ｂの内部には、冷媒吸引口１５ｃから吸引された吸引冷媒をノズル部１５ａの冷媒噴射口側へ導く吸引通路、および吸引通路を介してエジェクタ１５の内部へ流入した吸引冷媒と噴射冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部であるディフューザ部１５ｄが形成されている。

ディフューザ部１５ｄは、吸引通路の出口に連続するように配置されて、冷媒通路面積が徐々に拡大するように形成されている。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒とを混合させながら、その流速を減速させて噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力を上昇させる機能を果たす。従って、エジェクタ１５は、冷媒を吸引して、混合冷媒を昇圧させる吸引昇圧作用（いわゆる、ポンプ作用）を発揮することができる。

ディフューザ部１５ｄの冷媒出口には、アキュムレータ１６の入口側が接続されている。アキュムレータ１６は、ディフューザ部１５ｄから流出した冷媒の気液を分離する気液分離部である。アキュムレータ１６には、分離された気相冷媒を流出させる気相冷媒出口と、分離された液相冷媒を流出させるための液相冷媒出口が設けられている。

アキュムレータ１６の液相冷媒出口には、逆止弁１７を介して、三方継手１８の一方の冷媒入口が接続されている。逆止弁１７は、アキュムレータ１６の液相冷媒出口から流出した冷媒が三方継手１８側へ流れることのみを許容するものである。

三方継手１８は３つの冷媒出入口を有する配管継手である。本実施形態では、３の冷媒出入口のうち２つを冷媒入口として利用し、残りの１つを冷媒出口として利用している。三方継手１８の冷媒出口には、蒸発器１９の冷媒入口が接続されている。従って、逆止弁１７は、冷媒が蒸発器１９の入口側からアキュムレータ１６の液相冷媒出口側へ流れることを抑制する抑制機構である。

蒸発器１９は、エジェクタ１５にて減圧された低圧冷媒と送風ファン１９ａから車室内へ送風される送風空気とを熱交換させることによって、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。

送風ファン１９ａは、制御装置から出力される制御電圧によって回転数（送風空気量）が制御される電動式送風機である。蒸発器１９の出口側には、エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃ側が接続されている。さらに、アキュムレータ１６の気相冷媒出口には、圧縮機１１の吸入口側が接続されている。

また、回路切替弁１３の第２冷媒出口３１ｃには、迂回通路２０の入口側が接続されている。迂回通路２０の出口側には、三方継手１８の他方の冷媒入口が接続されている。従って、迂回通路２０は、放熱器１２にて放熱した冷媒を、エジェクタ１５のノズル部１５ａを迂回させて、蒸発器１９の冷媒出口よりも冷媒流れ上流側に配置された三方継手１８側へ導く冷媒通路である。

次に、図示しない制御装置は、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。この制御装置は、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、処理を行う。そして、上述の各種電気式のアクチュエータ１１、１２ｄ、１４ａ等の作動を制御する。

また、制御装置には、内気温センサ、外気温センサ、日射センサ、蒸発器温度センサ、出口側温度センサ、出口側圧力センサ等の複数の空調制御用のセンサ群が接続され、これらのセンサ群の検出値が入力される。

より具体的には、内気温センサは、車室内温度を検出する内気温検出装置である。外気温センサは、外気温を検出する外気温検出装置である。日射センサは、車室内の日射量を検出する日射量検出装置である。蒸発器温度センサは、蒸発器１９の吹出空気温度（蒸発器温度）を検出する蒸発器温度検出装置である。出口側温度センサは、放熱器１２出口側冷媒の温度を検出する出口側温度検出装置である。出口側圧力センサは、放熱器１２出口側冷媒の圧力を検出する出口側圧力検出装置である。

さらに、制御装置の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が制御装置へ入力される。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、車室内空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ等が設けられている。

なお、本実施形態の制御装置は、その出力側に接続された各種の制御対象機器の作動を制御する制御部が一体的に構成されたものであるが、制御装置のうち、各制御対象機器の作動を制御する構成（ハードウェアおよびソフトウェア）が各制御対象機器の制御部を構成している。

例えば、本実施形態では、圧縮機１１の吐出容量制御弁の作動を制御することによって、圧縮機１１の冷媒吐出能力を制御する構成が吐出能力制御部を構成している。もちろん、吐出能力制御部を制御装置に対して、別体の制御装置で構成してもよい。

次に、上記構成における本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の作動について説明する。前述の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、通常運転時の冷媒回路と低負荷運転時の冷媒回路とを切り替えることができる。

より具体的には、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、回路切替弁１３における圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰより大きくなっている際に通常運転時の冷媒回路に切り替えられ、圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰ以下となっている際に低負荷運転時の冷媒回路に切り替えられる。

まず、通常運転時の作動について説明する。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、操作パネルの作動スイッチが投入（ＯＮ）されると、制御装置が、予め記憶された空調制御プログラムを実行して、圧縮機１１の電動モータ、冷却ファン１２ｄ、送風ファン１９ａ等の作動を制御する。

ここで、車両の停止後、短時間で再起動する場合等を除き、一般的に、サイクルの起動時には、エジェクタ式冷凍サイクル１０内の冷媒の均圧化がなされていることが多い。そして、冷媒の均圧化がなされている場合には、前後差圧ΔＰｃが基準前後差圧ＫΔＰｃよりも低くなる。従って、回路切替弁１３では、図３に示すように、第１冷媒通路３０ｂが閉じ、第２冷媒通路３０ｃが開いた状態となる。

その結果、サイクルの起動直後のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、図１の白抜矢印に示すように冷媒が流れる。この際、サイクル内の冷媒圧力は、以下、数式Ｆ７〜Ｆ１０に示す関係になっている。
ＰＨ＝Ｐｒｉ …（Ｆ７）
Ｐｒｉ＞Ｐｒｏ …（Ｆ８）
Ｐｒｏ≒ＰＬ …（Ｆ９）
Ｐｒｏ≒Ｐｎｏｚ …（Ｆ１０）
このため、前述した数式Ｆ５に示すように、圧力差ΔＰによって第１冷媒通路３０ｂを開く側の荷重（すなわち、（Ａ２−Ａ３）×ΔＰ）が、第１冷媒通路３０ｂを閉じる側の第２セット荷重Ｆｓｐ２より大きくなるまで、第２冷媒通路３０ｃを開いた状態が維持される。

なお、本実施形態では、高圧側圧力ＰＨとして放熱器１２出口側冷媒の圧力（すなわち、回路切替弁１３の高圧冷媒入口３１ａにおける冷媒圧力）を採用している。また、ノズル側圧力Ｐｎｏｚとして、膨張弁１４入口側冷媒の圧力（すなわち、回路切替弁１３の第１冷媒出口３１ｂにおける冷媒圧力）を採用している。

そして、通常運転時の圧縮機１１の吸入圧縮作用によって、高圧側圧力ＰＨと低圧側圧力ＰＬとの圧力差ΔＰが拡大し、基準圧力差ＫΔＰに到達すると、図４に示すように弁体部３２のボールバルブ３２ａが第１冷媒通路３０ｂを開くとともに、板状バルブ３２ｂが第２冷媒通路３０ｃを閉じる側に変位する。すなわち、第１冷媒通路３０ｂおよび第２冷媒通路３０ｃの双方が開いた状態になる。

この際、サイクル内の圧力は、以下、数式Ｆ１１、Ｆ１２に示す関係に変化する。
ＰＨ≒Ｐｎｏｚ …（Ｆ１１）
ＰＨ≒Ｐｒｉ …（Ｆ１２）
ここで、本実施形態では、数式Ｆ４に示すように、第２受圧面積Ａ２が第３受圧面積Ａ３よりも大きくなっているので、数式Ｆ６に示すように、圧力差ΔＰによって第１冷媒通路３０ｂを開く側の荷重（すなわち、Ａ２×ΔＰ）が、瞬時に第１冷媒通路３０ｂを閉じる側の第２セット荷重Ｆｓｐ２よりも大きくなる。

その結果、第１冷媒通路３０ｂおよび第２冷媒通路３０ｃの双方が開いた状態から、瞬時に、図２に示すように、第１冷媒通路３０ｂが開き、第２冷媒通路３０ｃが閉じた状態となる。このため、通常運転時のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、図１の黒塗矢印に示すように冷媒が流れる。

より具体的には、図５のモリエル線図に示すように、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒（図５のａ点）は、放熱器１２の凝縮部１２ａへ流入する。凝縮部１２ａへ流入した冷媒は、冷却ファン１２ｄから送風された外気と熱交換し、放熱して凝縮する。凝縮部１２ａにて凝縮した冷媒は、レシーバ部１２ｂにて気液分離される。レシーバ部１２ｂにて気液分離された液相冷媒は、過冷却部１２ｃにて冷却ファン１２ｄから送風された外気と熱交換し、さらに放熱して過冷却液相冷媒となる（図５のａ点→ｂ点）。

放熱器１２の過冷却部１２ｃから流出した過冷却液相冷媒は、回路切替弁１３の高圧冷媒入口３１ａから流入通路３０ａへ流入する。通常運転時の回路切替弁１３では、弁体部３２が第１冷媒通路３０ｂを開くとともに、第２冷媒通路３０ｃを閉じているので、流入通路３０ａへ流入した冷媒は、第１冷媒出口３１ｂから流出して、膨張弁１４へ流入する。

膨張弁１４へ流入した冷媒は、中間圧冷媒となるまで等エンタルピ的に減圧される（図５のｂ点→ｂ１点）。この際、膨張弁１４の絞り開度は、蒸発器１９出口側冷媒（図５のｈ点）の過熱度ＳＨが基準過熱度ＫＳＨに近づくように調整される。膨張弁１４から流出した中間圧冷媒はエジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入する。

ノズル部１５ａへ流入した冷媒は、等エントロピ的に減圧されて噴射される（図５のｂ１→ｃ点）。そして、この噴射冷媒の吸引作用によって、蒸発器１９出口側冷媒が、エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃから吸引される。ノズル部１５ａから噴射された噴射冷媒および冷媒吸引口１５ｃから吸引された吸引冷媒は、ディフューザ部１５ｄへ流入する（図５のｃ→ｄ点、ｈ１点→ｄ点）。

ここで、本実施形態の吸引通路は、冷媒流れ方向に向かって通路断面積が縮小する形状に形成されている。このため、吸引通路を通過する吸引冷媒は、その圧力を低下させながら（図５のｈ点→ｈ１点）、流速を増加させる。これにより、吸引冷媒と噴射冷媒との速度差を縮小し、ディフューザ部１５ｄにて吸引冷媒と噴射冷媒が混合する際のエネルギ損失（混合損失）を減少させている。

ディフューザ部１５ｄでは、冷媒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。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力が上昇する（図５のｄ点→ｅ点）。ディフューザ部１５ｄから流出した冷媒はアキュムレータ１６へ流入して気液分離される。

アキュムレータ１６にて分離された液相冷媒（図５のｇ点）は、逆止弁１７および三方継手１８を介して、蒸発器１９へ流入する。液相冷媒が逆止弁１７を通過する際には、圧力損失が生じる（図５のｇ点→ｇ１点）。蒸発器１９へ流入した冷媒は、送風ファン１９ａによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する（図５のｇ１点→ｈ点）。これにより、送風空気が冷却される。

一方、アキュムレータ１６にて分離された気相冷媒（図５のｆ点）は、圧縮機１１へ吸入されて再び圧縮される（図５のｆ点→ａ点）。

通常運転時のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、以上の如く作動して、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。

また、通常運転時のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、ディフューザ部１５ｄにて昇圧された冷媒を圧縮機１１へ吸入させることができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル１０によれば、蒸発器における冷媒蒸発圧力と圧縮機吸入冷媒の圧力が略同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも、圧縮機１１の消費動力を低減させて、サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させることができる。

ここで、通常運転時におけるエジェクタ１５の吸引昇圧作用（いわゆる、ポンプ作用）は、ノズル部１５ａから噴射される高速度の噴射冷媒の吸引作用および速度エネルギによって生じる。

このため、サイクルを循環する冷媒流量が低下する低負荷運転時には、噴射冷媒の流速が低下してポンプ作用も小さくなってしまう。さらに、ポンプ作用が小さくなってしまうと、蒸発器１９へ冷媒を流入させることができなくなってしまい、エジェクタ式冷凍サイクル１０が冷凍能力を発揮できなくなってしまうおそれがある。

そこで、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、低負荷運転時には、エジェクタ１５のノズル部１５ａを迂回させて冷媒を流す冷媒回路に切り替えて冷凍能力を確実に発揮できるようにしている。

より詳細には、通常運転時には、弁体部３２が第１冷媒通路３０ｂを開き、第２冷媒通路３０ｃを閉じているので、サイクルの冷媒圧力は、以下、数式Ｆ１３、Ｆ１４に示す関係になっている。
ＰＨ＝Ｐｎｏｚ …（Ｆ１３）
ＰＨ＝Ｐｒｉ …（Ｆ１４）
このため、前述した数式Ｆ２に示すように、圧力差ΔＰによって第１冷媒通路３０ｂを開く側の荷重（すなわち、Ａ１×ＫΔＰ）が、第１冷媒通路３０ｂを閉じる側の第１セット荷重Ｆｓｐ１よりも小さくなるまで、第１冷媒通路３０ｂを開いた状態を維持することができる。

そして、サイクルに要求される負荷が低下して、高圧側圧力ＰＨと低圧側圧力ＰＬとの圧力差ΔＰが縮小し、基準圧力差ＫΔＰに到達すると、図４に示すように弁体部３２のボールバルブ３２ａが第１冷媒通路３０ｂを閉じる側に変位するとともに、板状バルブ３２ｂが第２冷媒通路３０ｃを開く。すなわち、第１冷媒通路３０ｂおよび第２冷媒通路３０ｃの双方が開いた状態になる。

この際、本実施形態では、数式Ｆ１に示すように、第１受圧面積Ａ１が第２受圧面積Ａ２よりも大きくなっているので、数式Ｆ３に示すように、圧力差ΔＰによって第１冷媒通路３０ｂを開く側の荷重（すなわち、Ａ２×ＫΔＰ）が、瞬時に第１冷媒通路３０ｂを閉じる側の第２セット荷重Ｆｓｐ１よりも小さくなる。

その結果、第１冷媒通路３０ｂおよび第２冷媒通路３０ｃの双方が開いた状態から、瞬時に図３に示すように、第１冷媒通路３０ｂが閉じ、第２冷媒通路３０ｃが開いた状態となる。このため、低負荷運転時のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、図１の白抜矢印に示すように冷媒が流れる。

より具体的には、図６のモリエル線図に示すように、圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒（図６のａ点）は、通常運転時と同様に放熱器１２にて過冷却液相冷媒となる（図６のａ点→ｂ点）。放熱器１２の過冷却部１２ｃから流出した過冷却液相冷媒は、回路切替弁１３の流入通路３０ａへ流入する。

低負荷運転時の回路切替弁１３では、弁体部３２が第１冷媒通路３０ｂを閉じるととともに、第２冷媒通路３０ｃを開いているので、流入通路３０ａへ流入した冷媒は第２冷媒通路３０ｃへ流入する。

第２冷媒通路３０ｃへ流入した冷媒は、弁体部３２の受圧部３４に設けられたオリフィス孔３４ａにて等エンタルピ的に減圧され（図６のｂ点→ｇ点）、第２冷媒出口３１ｃから流出して、迂回通路２０へ流入する。迂回通路２０へ流入した冷媒は、三方継手１８を介して、蒸発器１９へ流入する。

蒸発器１９へ流入した冷媒は、送風ファン１９ａによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する（図６のｇ点→ｈ点）。これにより、送風空気が冷却される。蒸発器１９から流出した冷媒は、エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃへ流入する。

ここで、本実施形態のオリフィス孔３４ａの流量特性は、低負荷運転時となった際に、蒸発器１９から流出した冷媒（すなわち、蒸発器１９出口側冷媒）が飽和気相冷媒あるいは気液二相冷媒となるように設定されている。このため、膨張弁１４は、低負荷運転時になると、絞り通路を閉塞させる。なお、図６では、蒸発器１９出口側冷媒が飽和気相冷媒となっている際のモリエル線図を示している。

エジェクタ１５の冷媒吸引口１５ｃへ流入した冷媒は、吸引通路およびディフューザ部１５ｄを流通して、アキュムレータ１６へ流入する。アキュムレータ１６にて分離された気相冷媒は、圧縮機１１へ吸入され再び圧縮される（図６のｈ点→ａ点）。

低負荷運転時のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、以上の如く作動して、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。

さらに、低負荷運転時の冷媒回路に切り替わっている際に、エジェクタ式冷凍サイクル１０の熱負荷が増加すると、制御装置の吐出能力制御部が圧縮機１１の冷媒吐出能力を上昇させる。これにより、圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰより大きくなり、回路切替弁１３の弁体部３２が第１冷媒通路３０ｂを開くとともに、第２冷媒通路３０ｃを閉じる。その後の作動は、上述した通常運転時の作動で説明した通りである。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、回路切替弁１３として、第１冷媒通路３０ｂおよび第２冷媒通路３０ｃのいずれか一方を開いた際に他方を閉じる機械的機構が採用されている。さらに、回路切替弁１３として、前後差圧ΔＰｃが基準前後差圧ＫΔＰｃよりも低くなっている際に第２冷媒通路を開くものが採用されている。

従って、通常運転時には、回路切替弁１３が、第１冷媒通路３０ｂ側を開くことによって、放熱器１２にて放熱した冷媒をエジェクタ１５のノズル部１５ａへ流入させることができる。さらに、低負荷運転時には、回路切替弁１３が、第２冷媒通路３０ｃ側を開くことによって、放熱器１２にて放熱した冷媒を迂回通路２０へ流入させて蒸発器１９の冷媒入口側へ導くことができる。

すなわち、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、負荷変動に応じて冷媒回路を、機械的に、かつ、確実に切り替えることができる。

ここで、サイクルの起動時にサイクル内の圧力の均圧化が進行している際には、前後差圧ΔＰｃが基準前後差圧ＫΔＰｃよりも低くなる。

従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０によれば、サイクルの起動時には、第２冷媒通路３０ｃが開き、放熱器１２にて放熱した冷媒を、迂回通路２０を介して蒸発器１９へ流入させる、通常の冷凍サイクル（いわゆる、環状サイクル）を形成することができる。従って、サイクルの起動時に、蒸発器１９内に滞留している冷凍機油を圧縮機１１へ戻しやすい。

また、本実施形態では、回路切替弁１３として、圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰ以上となっている際に、第１冷媒通路３０ｂを開き、さらに、圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰよりも低くなっている際に、第２冷媒通路３０ｃを開くものを採用している。

そして、上記数式Ｆ１〜Ｆ３を満足するように、第１受圧面積Ａ１、第２受圧面積Ａ２、およびコイルバネ３３の設定荷重Ｆｓｐ１を設定しているので、圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰ以上となった際に、通常運転時の冷媒回路から低負荷運転時の冷媒回路へ、瞬時に切り替えることができる。

さらに、上記数式Ｆ４〜Ｆ６を満足するように、第２受圧面積Ａ２、第３受圧面積Ａ３、およびコイルバネ３３の設定荷重Ｆｓｐ２を設定しているので、圧力差ΔＰが基準圧力差ＫΔＰより低くなった際に、低負荷運転時の冷媒回路から通常運転時の冷媒回路へ、瞬時に切り替えることができる。

また、本実施形態の回路切替弁１３では、受圧部３４のオリフィス孔３４ａによって、減圧部を構成しているので、容易に減圧部を形成することができる。もちろん、バルブボデー３１に受圧部３４の冷媒流れ上流側と下流側との接続する冷媒通路を形成し、この冷媒通路に減圧部としてのオリフィス、キャピラリチューブ等を配置してもよい。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態に対して、回路切替弁の構成を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、図７、図８に示す回路切替弁２４を採用している。

図７は、回路切替弁２４が、放熱器１２から流出した冷媒をエジェクタ１５のノズル部１５ａ側へ流入させる冷媒回路に切り替えている状態を示す模式的な断面図である。図８は、回路切替弁２４が、放熱器１２から流出した冷媒を迂回通路２０側へ流入させる冷媒回路に切り替えている状態を示す模式的な断面図である。

回路切替弁２４は、バルブボデー４１、第１弁体部４２、第１コイルバネ４３、第１駆動機構４４、第２弁体部４５、第２コイルバネ４６、第２駆動機構４７等を有している。

バルブボデー４１は、図７、図８に示すように、金属製あるいは樹脂製の複数の構成部材を組み合わせることによって、角柱状あるいは円柱状に形成されている。バルブボデー４１は、回路切替弁２４の外殻を形成するとともに、内部に第１弁体部４２、第１コイルバネ４３、第２弁体部４５、第２コイルバネ４６等を収容するものである。

バルブボデー４１には、第１実施形態で説明した回路切替弁１３と同様の高圧冷媒入口４１ａ、第１冷媒出口４１ｂ、第２冷媒出口４１ｃが形成されている。また、バルブボデー４１の内部には、回路切替弁１３と同様の流入通路４０ａ、第１冷媒通路４０ｂ、第２冷媒通路４０ｃといった複数の冷媒通路が形成されている。

第１弁体部４２は、第１冷媒通路４０ｂを開閉する円柱状の弁体である。第１コイルバネ４３は、第１弁体部４２に対して、第１冷媒通路４０ｂを開く側の荷重をかける第１弾性部材である。第１駆動機構４４は、回路切替弁２４の上流側の冷媒の高圧側圧力ＰＨ（本実施形態では、放熱器１２出口側冷媒の圧力）に応じて第１弁体部４２を変位させるための駆動力を出力するものである。

より具体的には、第１駆動機構４４は、図７、図８に示すように、バルブボデー４１の外部に取り付けられている。第１駆動機構４４は、第１ケース４４ａおよび第１ダイヤフラム４４ｂを有している。第１ケース４４ａは、金属製の杯状部材（すなわち、カップ状部材）の開口部側同士を結合させることによって形成された第１空間形成部材である。このため、第１ケース４４ａの内部に空間が形成されている。

第１ケース４４ａの内部には、第１圧力応動部材である第１ダイヤフラム４４ｂが配置されている。第１ダイヤフラム４４ｂは、金属製の円形薄板で形成されている。第１ダイヤフラム４４ｂの外周縁部は全周に亘って、第１ケース４４ａに固定されている。このため、第１ケース４４ａの内部空間は、第１ダイヤフラム４４ｂによって、第１封入空間４４ｃおよび第１導入空間４４ｄの２つの空間に仕切られている。

第１封入空間４４ｃには、不活性ガス（本実施形態では、ヘリウムガス）が予め定めた基準封入圧力となるように封入されている。一方、第１導入空間４４ｄは、流入通路４０ａに連通している。このため、第１導入空間４４ｄ内の冷媒圧力は、放熱器１２出口側冷媒の高圧側圧力ＰＨとなる。従って、第１ダイヤフラム４４ｂは、封入空間４４ｃ内の不活性ガスの圧力と高圧側圧力ＰＨとの圧力差に応じて変位する。

ここで、ボイル・シャルルの法則からも明らかなように、第１封入空間４４ｃ内の不活性ガスは、僅かに温度変化が生じても大きく圧力変化しない。このため、本実施形態の第１封入空間４４ｃ内の圧力は、エジェクタ式冷凍サイクル１０の一般的な使用環境下では、略一定となる。従って、本実施形態の第１ダイヤフラム４４ｂは、実質的に放熱器１２出口側冷媒の高圧側圧力ＰＨに応じて変位する。

さらに、第１ダイヤフラム４４ｂの変位は、第１弁体部４２の変位方向に延びる円柱状の第１作動棒４２ａを介して、第１弁体部４２に伝達される。

従って、高圧側圧力ＰＨが上昇して、第１ダイヤフラム４４ｂが第１封入空間４４ｃを縮小させる側へ変位すると、図７に示すように、第１弁体部４２は、第１冷媒通路４０ｂを開く側へ変位する。一方、高圧側圧力ＰＨが低下して、第１ダイヤフラム４４ｂが第１封入空間４４ｃを拡大させる側へ変位すると、図８に示すように、第１弁体部４２は、第１冷媒通路４０ｂを閉じる側へ変位する。

そこで、本実施形態では、高圧側圧力ＰＨが予め定めた基準高圧側圧力ＫＰＨ以上となっている際に、第１弁体部４２が第１冷媒通路４０ｂを開くように、第１封入空間４４ｃ内の不活性ガスの基準封入圧力を設定している。

次に、第２弁体部４５は、第２冷媒通路４０ｃを開閉する球状の弁体である。第２コイルバネ４６は、第２弁体部４５に対して、第２冷媒通路４０ｃを閉じる側の荷重をかける第２弾性部材である。第２駆動機構４７は、回路切替弁２４の上流側の冷媒の高圧側圧力ＰＨに応じて第２弁体部４５を変位させるための駆動力を出力するものである。

第２駆動機構４７は、図７、図８に示すように、バルブボデー４１の外部に取り付けられている。第２駆動機構４７の基本的構成は、第１駆動機構４４と同様である。従って、第２駆動機構４７は、第２空間形成部材である第２ケース４７ａ、第２圧力応動部材である第２ダイヤフラム４７ｂを有している。

第２ケース４７ａの内部空間は、第２ダイヤフラム４７ｂによって、第２封入空間４７ｃおよび第２導入空間４７ｄの２つの空間に仕切られている。第２ダイヤフラム４７ｂは、第１駆動機構４４の第１ダイヤフラム４４ｂと同様に、実質的に放熱器１２出口側冷媒の高圧側圧力ＰＨに応じて変位する。

さらに、第２ダイヤフラム４７ｂの変位は、第２弁体部４５の変位方向に延びる円柱状の第２作動棒４５ａを介して、第２弁体部４５に伝達される。

従って、高圧側圧力ＰＨが上昇して、第２ダイヤフラム４７ｂが第２封入空間４７ｃを縮小させる側へ変位すると、図７に示すように、第２弁体部４５は、第２冷媒通路４０ｃを閉じる側へ変位する。一方、高圧側圧力ＰＨが低下して、第２ダイヤフラム４７ｂが第２封入空間４７ｃを拡大させる側へ変位すると、図８に示すように、第２弁体部４５は、第２冷媒通路４０ｃを開く側へ変位する。

そこで、本実施形態では、高圧側圧力ＰＨが基準高圧側圧力ＫＰＨ以上となっている際に、第２弁体部４５が第２冷媒通路４０ｃを閉じるように、第２封入空間４７ｃ内の不活性ガスの基準封入圧力を設定している。従って、第１封入空間４４ｃ内の不活性ガスの基準封入圧力と第２封入空間４７ｃ内の不活性ガスの基準封入圧力は同じである。

これにより、本実施形態の回路切替弁２４では、高圧側圧力ＰＨが基準高圧側圧力ＫＰＨ以上となっている際には、第１冷媒通路４０ｂを開くとともに第２冷媒通路４０ｃを閉じる。一方、高圧側圧力ＰＨが基準高圧側圧力ＫＰＨより低くなっている際には、第１冷媒通路４０ｂを閉じるとともに第２冷媒通路４０ｃを開く。

さらに、本実施形態では、高圧側圧力ＰＨが基準高圧側圧力ＫＰＨになっている際の圧縮機１１の前後差圧ΔＰｃを、基準前後差圧ＫΔＰｃと定義する。このため、本実施形態の回路切替弁２４では、一般的なサイクルの起動時のように、前後差圧ΔＰｃが基準前後差圧ＫΔＰｃよりも低くなっている際には、第１冷媒通路４０ｂを閉じるとともに、第２冷媒通路４０ｃを開く。

また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、迂回通路２０に蒸発器１９へ流入する冷媒を減圧させる減圧部としての固定絞りが配置されている。この固定絞りとしては、オリフィス、キャピラリチューブ等を採用することができる。

その他のエジェクタ式冷凍サイクル１０の構成および作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

すなわち、本実施形態では、回路切替弁２４として、第１、第２駆動機構４４、４７を備えるものを採用している。このように封入空間内の気体圧力と導入空間内の冷媒圧力との圧力差によって、圧力応動部材（ダイヤフラム）を変位させる駆動機構では、導入空間内の圧力（本実施形態では、高圧側圧力ＰＨ）が急変動しても、封入空間がダンパーとして機能する。このため、圧力応動部材（ダイヤフラム）の急変位が抑制される。

従って、通常運転時の冷媒回路と低負荷運転時の冷媒回路とを切り替える際の第１、第２弁体部４２、４５の振動やハンチング現象を抑制することができる。その結果、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０においても、負荷変動に応じて冷媒回路を、機械的に、かつ、確実に切り替えることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第２実施形態に対して、図９に示すように、回路切替弁２４の構成を変更した例を説明する。

より具体的には、本実施形態の第１弁体部４２には、流入通路４０ａと第１冷媒通路４０ｂとを連通させる第１パイロット孔４２ｂが形成されている。また、第１作動棒４２ａは、第１ダイヤフラム４４ｂの変位に応じて、第１パイロット孔４２ｂを開閉するように配置されている。さらに、バルブボデー４１には、流入通路４０ａと第１冷媒通路４０ｂとを連通させるための連通路４１ｄが形成されている。その他の回路切替弁２４の構成は、第２実施形態と同様である。

次に、本実施形態の回路切替弁２４の作動について説明する。まず、高圧側圧力ＰＨが上昇すると第１ダイヤフラム４４ｂが第１封入空間４４ｃを縮小させる側に変位する。そして、高圧側圧力ＰＨが基準高圧側圧力ＫＰＨ以上になると、第１ダイヤフラム４４ｂに連結された第１作動棒４２ａが第１パイロット孔４２ｂを開く。

これにより、連通路４１ｄおよび第１パイロット孔４２ｂを介して、第１弁体部４２の下流側に放熱器１２から流出した冷媒が流れ込む。第１弁体部４２の冷媒流れ上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が縮小し、第１コイルバネ４３の荷重によって、第１弁体部４２が第１冷媒通路４０ｂを開く。

一方、高圧側圧力ＰＨが上昇すると第１ダイヤフラム４４ｂが第１封入空間４４ｃを拡大させる側に変位して、第１作動棒４２ａが第１弁体部４２の第１パイロット孔４２ｂを閉じる。そして、高圧側圧力ＰＨが基準高圧側圧力ＫＰＨ以上になると、第１作動棒４２ａとともに第１弁体部４２が変位して第１冷媒通路４０ｂを閉じる。

その他の回路切替弁２４の作動は、第２実施形態と同様である。本実施形態の回路切替弁２４においても、高圧側圧力ＰＨが基準高圧側圧力ＫＰＨ以上となっている際には、第１冷媒通路４０ｂを開くとともに第２冷媒通路４０ｃを閉じる。一方、高圧側圧力ＰＨが基準高圧側圧力ＫＰＨより低くなっている際には、第１冷媒通路４０ｂを閉じるとともに第２冷媒通路４０ｃを開く。

従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０においても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

さらに、本実施形態の回路切替弁２４では、低負荷運転時に、第１弁体部４２の冷媒流れ上流側の冷媒圧力と下流側の冷媒圧力との圧力差が大きくなっていても、第１パイロット孔４２ｂを開閉することで、第１弁体部４２を開くことができる。従って、比較的小さな駆動力で第１弁体部４２を開くことができ、第１駆動機構４４の大型化を抑制することができる。

なお、本実施形態では、第１弁体部４２に第１パイロット孔４２ｂを形成した例を説明したが、もちろん、第２弁体部４５が、流入通路４０ａと第２冷媒通路４０ｃとを連通させる第２パイロット孔４５ｂを有し、第２駆動機構４７の第２ダイヤフラム４７ｂが第２パイロット孔４５ｂを開閉する第２作動棒４５ａに連結されていてもよい。

（第４実施形態）
本実施形態では、第２実施形態に対して、図１０に示すように、回路切替弁２４の構成を変更した例を説明する。より具体的には、本実施形態の回路切替弁２４は、第１封入空間４４ｃと第２封入空間４７ｃとを連通させる封入空間連通路４１ｅを有している。その他の回路切替弁２４およびエジェクタ式冷凍サイクル１０の構成および作動は、第２実施形態と同様である。

これによれば、第１封入空間４４ｃ内の不活性ガスの圧力と第２封入空間４７ｃ内の不活性ガスの圧力を一致させることができるので、第１弁体部４２および第２弁体部４５を確実に連動させることができる。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０よれば、より一層、確実に負荷変動に応じて冷媒回路を切り替えることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、第２実施形態に対して、回路切替弁の構成を変更した例を説明する。具体的には、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、図１１、図１２に示す回路切替弁２５を採用している。

図１１は、回路切替弁２５が、放熱器１２から流出した冷媒をエジェクタ１５のノズル部１５ａ側へ流入させる冷媒回路に切り替えている状態を示す模式的な断面図である。図１２は、回路切替弁２５が、放熱器１２から流出した冷媒を迂回通路２０側へ流入させる冷媒回路に切り替えている状態を示す模式的な断面図である。

回路切替弁２５は、バルブボデー５１、第１弁体部５２、第１コイルバネ５３、第２弁体部５５、第２コイルバネ５６、共用駆動機構５７、共用作動棒５８等を有している。

バルブボデー５１は、図１１、図１２に示すように、金属製あるいは樹脂製の複数の構成部材を組み合わせることによって、角柱状あるいは円柱状に形成されている。バルブボデー５１は、回路切替弁２４の外殻を形成するとともに、内部に第１弁体部５２、第１コイルバネ５３、第２弁体部５５、第２コイルバネ５６、共用作動棒５８等を収容するものである。

バルブボデー５１には、第１実施形態で説明した回路切替弁１３と同様の高圧冷媒入口５１ａ、第１冷媒出口５１ｂ、第２冷媒出口５１ｃが形成されている。また、バルブボデー５１の内部には、回路切替弁１３と同様の流入通路５０ａ、第１冷媒通路５０ｂ、第２冷媒通路５０ｃといった複数の冷媒通路が形成されている。

第１弁体部５２は、第１冷媒通路５０ｂの入口部を開閉する円柱状の弁体である。第１コイルバネ５３は、第１弁体部５２に対して、第１冷媒通路５０ｂを閉じる側の荷重をかける第１弾性部材である。第１弁体部５２の中心部には、軸方向に貫通する貫通穴が形成されている。この貫通穴の内部には、共用作動棒５８が配置されている。

第２弁体部５５は、第２冷媒通路５０ｃの入口部を開閉する球状の弁体である。第２コイルバネ５６は、第２弁体部５５に対して、第２冷媒通路５０ｃを閉じる側の荷重をかける第２弾性部材である。

共用駆動機構５７は、第１弁体部５２および第２弁体部５５の双方を変位させるための駆動力を出力するものである。共用駆動機構５７は、図１１、図１２に示すように、バルブボデー５１の外部に取り付けられている。共用駆動機構５７の基本的構成は、第２実施形態で説明した第１、第２駆動機構４４、４７と同様である。

従って、共用駆動機構５７は、共用空間形成部材である共用ケース５７ａ、共用圧力応動部材である共用ダイヤフラム５７ｂを有している。共用ケース５７ａの内部空間は、共用ダイヤフラム５７ｂによって、共用封入空間５７ｃおよび共用導入空間５７ｄの２つの空間に仕切られている。共用ダイヤフラム５７ｂは、実質的に放熱器１２出口側冷媒の高圧側圧力ＰＨに応じて変位する。

さらに、共用ダイヤフラム５７ｂの変位は、第１弁体部５２および第２弁体部５５の変位方向に延びる円柱状の共用作動棒５８を介して、第１弁体部５２および第２弁体部５５の双方へ伝達される。

具体的には、高圧側圧力ＰＨが上昇して、共用ダイヤフラム５７ｂが共用封入空間５７ｃを縮小させる側へ変位すると、共用作動棒５８も共用ダイヤフラム５７ｂと同じ側へ変位する。これにより、図１１に示すように、第１弁体部５２は、共用作動棒５８の外表面に形成された突起部５８ａと係合して第１冷媒通路５０ｂを開く側へ変位する。一方、第２弁体部５５は、第２コイルバネ５６の荷重によって、第２冷媒通路５０ｃを閉じる側へ変位する。

また、高圧側圧力ＰＨが低下して、共用ダイヤフラム５７ｂが共用封入空間５７ｃを拡大させる側へ変位すると、共用作動棒５８も共用ダイヤフラム５７ｂと同じ側へ変位する。これにより、図１２に示すように、第１弁体部５２は、第１コイルバネ５３の荷重によって、第１冷媒通路５０ｂを閉じる側へ変位する。一方、第２弁体部５５は、共用作動棒５８とともに、第２冷媒通路５０ｃを開く側へ変位する。

そこで、本実施形態では、高圧側圧力ＰＨが予め定めた基準高圧側圧力ＫＰＨ以上となっている際には、第１冷媒通路５０ｂを開くとともに第２冷媒通路５０ｃを閉じ、高圧側圧力ＰＨが基準高圧側圧力ＫＰＨより低くなっている際には、第１冷媒通路５０ｂを閉じるとともに第２冷媒通路５０ｃを開くように、共用封入空間５７ｃ内の不活性ガスの基準封入圧力を設定している。

その他のエジェクタ式冷凍サイクル１０の構成および作動は、第２実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０においても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施形態の回路切替弁２５によれば、第１弁体部５２および第２弁体部５５を変位させる駆動機構および作動棒を共通のものとすることができるので、回路切替弁２５の小型化や低コスト化を図ることができる。

（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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。

（１）本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクルのサイクル構成は、上述の実施形態に開示された構成に限定されない。例えば、エジェクタ１５のディフューザ部１５ｄの冷媒出口とアキュムレータ１６の入口との間に、冷媒を蒸発させる補助蒸発器を配置してもよい。

これによれば、通常運転時には、エジェクタ１５の昇圧作用によって、補助蒸発器における冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を蒸発器１９における冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも上昇させることができる。従って、双方の蒸発器において、異なる温度帯で冷媒を蒸発させることができる。さらに、低負荷運転時にも、蒸発器１９および補助蒸発器を直列的に接続して、双方の蒸発器にて、冷凍能力を発揮することができる。

また、エジェクタ式冷凍サイクル１０に、放熱器１２から流出した高圧冷媒と、蒸発器１９から流出した低圧冷媒あるいは圧縮機１１へ吸入させる吸入冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を追加してもよい。

（２）エジェクタ式冷凍サイクル１０を構成する各構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。

例えば、上述の実施形態では、圧縮機１１として、エンジン駆動式の可変容量型圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機１１として、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を採用してもよい。さらに、固定容量型圧縮機構と電動モータとを備え、電力を供給されることによって作動する電動圧縮機を採用してもよい。電動圧縮機では、電動モータの回転数を調整することによって、冷媒吐出能力を制御することができる。

また、上述の実施形態では、放熱器１２として、サブクール型の熱交換器を採用した例を説明したが、凝縮部１２ａのみからなる通常の放熱器を採用してもよい。さらに、通常の放熱器とともに、この放熱器にて放熱した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える受液器（レシーバ）を一体化させたレシーバ一体型の凝縮器を採用してもよい。

また、上述の実施形態では、膨張弁１４を採用したが、膨張弁１４は本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、必須の構成ではない。さらに、膨張弁１４を採用する場合には、膨張弁１４、エジェクタ１５、アキュムレータ１６等を一体的に構成してもよい。例えば、エジェクタ１５のノズル部１５ａの内部にニードル状あるいは円錐状の弁体部を配置し、この弁体部を蒸発器１９出口側冷媒の過熱度ＳＨが基準過熱度ＫＳＨに近づくように変位させることで、膨張弁１４とエジェクタ１５とを一体化させてもよい。

また、上述の実施形態では、冷媒としてＲ１３４ａを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、ＨＦＯ系冷媒（Ｒ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＯ−１２３４ｚｄ）、Ｒ６００ａ、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０４Ａ、Ｒ３２、Ｒ４０７Ｃ、等を採用することができる。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。さらに、冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。

（３）上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル１０を、車両用空調装置に適用した例を説明したが、エジェクタ式冷凍サイクル１０の適用はこれに限定されない。例えば、据置型空調装置、冷温保存庫、自動販売機用冷却加熱装置等に適用してもよい。

また、上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ１５を備えるエジェクタ式冷凍サイクル１０の放熱器１２を冷媒と外気とを熱交換させる室外側熱交換器とし、蒸発器１９を送風空気を冷却する利用側熱交換器としている。これに対して、蒸発器１９を外気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として用い、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱流体を加熱する利用側熱交換器として用いてもよい。

１０ エジェクタ式冷凍サイクル
１１ 圧縮機
１２ 放熱器
１３、２４、２５ 回路切替弁
１５ エジェクタ
１９ 蒸発器
２０ 迂回通路
３０ａ、４０ａ、５０ａ 流入通路
３０ｂ、４０ｂ、５０ｃ 第１冷媒通路
３０ｃ、４０ｃ、５０ａ 第２冷媒通路
３４ａ オリフィス孔（減圧部）

Claims (12)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
   前記放熱器から流出した冷媒を減圧させるノズル部（１５ａ）から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって冷媒吸引口（１５ｃ）から冷媒を吸引し、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒とを混合させて昇圧させる昇圧部（１５ｄ）を有するエジェクタ（１５）と、
   冷媒を蒸発させて前記冷媒吸引口側へ流出させる蒸発器（１９）と、
   前記放熱器にて放熱した冷媒を、前記ノズル部を迂回させて前記蒸発器の冷媒出口よりも上流側へ導く迂回通路（２０）と、
   前記迂回通路を介して前記蒸発器へ流入する冷媒を減圧させる減圧部（３４ａ）と、
   前記放熱器にて放熱した冷媒を前記ノズル部側へ導く第１冷媒通路（３０ｂ、４０ｂ、５０ｂ）を開閉するとともに、前記放熱器にて放熱した冷媒を前記迂回通路側へ導く第２冷媒通路（３０ｃ、４０ｃ、５０ｃ）を開閉する回路切替弁（１３、２４、２５）と、を備え、
   前記回路切替弁は、前記第１冷媒通路および前記第２冷媒通路のいずれか一方を開いた際に他方を閉じる機械的機構で構成されており、
   さらに、前記回路切替弁は、前記圧縮機の吐出口側の冷媒圧力から吸入口側の冷媒圧力を減算した前後差圧（ΔＰｃ）が予め定めた基準前後差圧（ＫΔＰｃ）よりも低くなっている際には、前記第２冷媒通路を開くものであるエジェクタ式冷凍サイクル。
2. 前記回路切替弁（１３）は、前記回路切替弁の上流側の冷媒の高圧側圧力（ＰＨ）から前記減圧部の下流側の冷媒の低圧側圧力（ＰＬ）を減算した圧力差（ΔＰ）が予め定めた基準圧力差（ＫΔＰ）以上となっている際には、前記第１冷媒通路を開くとともに前記第２冷媒通路を閉じ、さらに、前記圧力差（ΔＰ）が前記基準圧力差（ＫΔＰ）よりも低くなっている際には、前記第１冷媒通路を閉じるとともに前記第２冷媒通路を開くものである請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
3. 前記回路切替弁（１３）は、前記第１冷媒通路（３０ｂ）および前記第２冷媒通路（３０ｃ）が形成されたボデー（３１）、前記第１冷媒通路および前記第２冷媒通路を開閉する弁体部（３２）、前記弁体部に連結されて前記弁体部よりも冷媒流れ下流側に配置される受圧部（３４）、および前記弁体部に対して荷重をかける弾性部材（３３）を有し、
   前記受圧部には、前記減圧部の入口側冷媒の入口側圧力（Ｐｒｉ）と前記減圧部の出口側冷媒の出口側圧力（Ｐｒｏ）との差圧が作用しており、
   前記弾性部材は、前記弁体部に対して前記弁体部が前記第１冷媒通路を閉じるとともに前記第２冷媒通路を開く側に荷重をかけるものであり、
   前記弁体部が前記第２冷媒通路を閉じた際に、前記弁体部のうち前記高圧側圧力（ＰＨ）と前記減圧部の入口側冷媒の入口側圧力（Ｐｒｉ）との差圧が作用する面積を第１受圧面積（Ａ１）と定義し、
   前記受圧部のうち前記入口側圧力（Ｐｒｉ）と前記減圧部の出口側冷媒の出口側圧力（Ｐｒｏ）との差圧が作用する面積を第２受圧面積（Ａ２）と定義し、
   前記圧力差（ΔＰ）が前記基準圧力差（ＫΔＰ）となった際の前記弾性部材が前記弁体部に作用させる荷重を第１セット荷重Ｆｓｐ１と定義したときに、
   Ａ１＞Ａ２
   となっており、
   Ａ１×ＫΔＰ＞Ｆｓｐ１、かつ、Ｆｓｐ１＞Ａ２×ＫΔＰ
   となっている請求項２に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
4. 前記減圧部は、前記受圧部に形成されている請求項３に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
5. 前記回路切替弁（１３）は、前記第１冷媒通路（３０ｂ）および前記第２冷媒通路（３０ｃ）が形成されたボデー（３１）、前記第１冷媒通路および前記第２冷媒通路を開閉する弁体部（３２）、前記弁体部に連結されて前記弁体部よりも冷媒流れ下流側に配置される受圧部（３４）、および前記弁体部に対して荷重をかける弾性部材（３３）を有し、
   前記受圧部のうち前記入口側圧力（Ｐｒｉ）と前記減圧部の出口側冷媒の出口側圧力（Ｐｒｏ）との差圧が作用する面積を第２受圧面積（Ａ２）と定義し、
   前記弁体部が前記第１冷媒通路を閉じた際に、前記弁体部のうち前記高圧側圧力（ＰＨ）と前記ノズル部の入口側のノズル側圧力（Ｐｎｏｚ）との差圧が作用する面積を第３受圧面積（Ａ３）と定義し、
   前記弁体部が前記第１冷媒通路を閉じている際に前記弾性部材が前記弁体部に作用させる荷重を第２セット荷重Ｆｓｐ２と定義したときに、
   Ａ２＞Ａ３
   となっており、
   Ｆｓｐ２＞（Ａ２−Ａ３）×ＫΔＰ、かつ、Ａ２×ＫΔＰ＞Ｆｓｐ２
   となっている請求項２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. 前記回路切替弁（２４、２５）は、前記回路切替弁の上流側の冷媒の高圧側圧力（ＰＨ）が予め定めた基準高圧側圧力（ＫＰＨ）以上となっている際には、前記第１冷媒通路を開くとともに前記第２冷媒通路を閉じ、さらに、前記高圧側圧力（ＰＨ）が前記基準高圧側圧力（ＫＰＨ）より低くなっている際には、前記第１冷媒通路を閉じるとともに前記第２冷媒通路を開くものである請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
7. 前記回路切替弁（２４）は、前記放熱器にて放熱した冷媒を流入させる流入通路（４０ａ）が形成されたボデー（４１）、前記第１冷媒通路を開閉する第１弁体部（４２）、前記第１弁体部を変位させる第１駆動機構（４４）、前記第２冷媒通路を開閉する第２弁体部（４５）、および前記第２弁体部を変位させる第２駆動機構（４７）とを有し、
   前記第１冷媒通路（４０ｂ）および前記第２冷媒通路（４０ｃ）は、前記ボデーに形成されており、
   前記第１駆動機構は、予め定めた基準封入圧力となるように気体が封入される第１封入空間（４４ｃ）を形成する第１空間形成部材（４４）、および前記第１封入空間内の気体圧力と前記流入通路内の冷媒圧力との圧力差に応じて変位する第１圧力応動部材（４４ｂ）を有し、
   前記第２駆動機構は、前記基準圧力となるように気体が封入される第２封入空間（４７ｃ）を形成する第２空間形成部材（４７）、および前記第２封入空間内の気体圧力と前記流入通路内の冷媒圧力との圧力差に応じて変位する第２圧力応動部材（４７ｂ）を有している請求項６に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
8. 前記第１弁体部は、前記流入通路と前記第１冷媒通路とを連通させる第１パイロット孔（４２ｂ）を有し、
   前記第１圧力応動部材は、前記第１パイロット孔を開閉する第１作動棒（４２ａ）に連結されている請求項７に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
9. 前記第１封入空間と前記第２封入空間とを連通させる封入空間連通路（４１ｅ）を有している請求項７または８に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
10. 前記回路切替弁（２５）は、前記放熱器にて放熱した冷媒を流入させる流入通路（５０ａ）が形成されたボデー（５１）、前記第１冷媒通路（５０ｂ）を開閉する第１弁体部（５２）、前記第２冷媒通路（５０ｃ）を開閉する第２弁体部（５５）、並びに、前記第１弁体部および前記第２弁体部の双方を変位させる共用駆動機構（５７）とを有し、
    前記第１冷媒通路および前記第２冷媒通路は、前記ボデーに形成されており、
    前記共用駆動機構は、予め定めた基準圧力となるように気体が封入される共用封入空間（５７ｃ）を形成する共用空間形成部材（５７ａ）、前記共用空間形成部材内の気体圧力と前記流入通路内の冷媒圧力との差圧に応じて変位する共用圧力応動部材（５７ｂ）、前記共用圧力応動部材の変位を前記第１弁体部および前記第２弁体部の双方へ伝達する共用作動棒（５８）を有している請求項６に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
11. 前記気体は、不活性ガスである請求項７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。
12. さらに、前記昇圧部から流出した冷媒の気液を分離する気液分離部（１６）と、
    冷媒が前記蒸発器の冷媒入口側から前記気液分離部の液相冷媒出口側へ流れること抑制する抑制機構（１７）と、を備え、
    前記気液分離部の気相冷媒出口は、前記圧縮機の吸入口側に接続されており、
    前記液相冷媒出口は、前記蒸発器の冷媒入口側に接続されている請求項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。

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