JP2006143124A - 車両用冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エジェクタサイクルにて構成される車両用冷凍サイクル装置の冷却性能、車両搭載性向上のための車両搭載構造を提供する。
【解決手段】 エジェクタ１４を、車室内冷房用の第１蒸発器１５および冷蔵庫用の第２蒸発器１８とともに車室内３１に配置し、第２蒸発器１８の出口側とエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｃとの間の吸引配管１６ｂを車室内３１に配置し、吸引配管１６ｂおよびエジェクタ１４の表面に断熱材３３を設けた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷媒減圧手段の役割および冷媒循環手段の役割を果たすエジェクタと、複数の蒸発器とを有するエジェクタサイクルにて構成される車両用冷凍サイクル装置に関するもので、例えば、車両用空調冷蔵装置、車両用冷凍冷蔵装置等に適用して有効である。

従来、図７に示すように冷媒減圧手段および冷媒循環手段としてエジェクタ１４を使用した蒸気圧縮式冷凍サイクル（エジェクタサイクル）において、エジェクタ１４の冷媒流出側と気液分離器６３との間に第１蒸発器６１を配置するともに、気液分離器６３の液冷媒流出側とエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｃとの間に第２蒸発器６２を配置したものが特許文献１にて知られている。

特許文献１のエジェクタサイクルによると、膨張時の冷媒の高速な流れにより生じる圧力低下を利用して、第２蒸発器６２から排出される気相冷媒を吸引するとともに、膨張時の冷媒の速度エネルギーをディフューザ部（昇圧部）１４ｂにて圧力エネルギーに変換して冷媒圧力を上昇させるので、圧縮機１２の駆動動力を低減できる。このため、サイクルの運転効率を向上することができる。

また、２つの蒸発器６１、６２により別々の空間、または２つの蒸発器６１、６２で同一の空間から吸熱（冷却）作用を発揮することができる。
特許３３２２２６３号公報

ところで、特許文献１のエジェクタサイクルでは、圧縮機１２に気相冷媒のみ、第１蒸発器６１に液相冷媒のみを吸引させなければならないため、エジェクタ１４から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器６３が必要となり、コストが高くなってしまう。

さらに、エジェクタ１４の冷媒循環（気相冷媒の吸引）作用を維持しつつ、１つのエジェクタ１４にて第１、第２蒸発器６１、６２の冷媒流量の配分を決定しなければならないので、第１、第２蒸発器６１、６２の冷媒の流量を最適に調節することが難しいという問題がある。

そこで、本発明者らは、特願平２００４−２９０１２０号において、上記不具合を解消できるエジェクタサイクルを提案している。この先願のものでは図８に示すように、エジェクタ１４の昇圧部１４ｂの出口側と圧縮機１２の吸入側との間に第１蒸発器１５を接続し、一方、放熱器１３とエジェクタ１４との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを冷媒吸引口１４ｃに導く第１分岐通路１６を設けている。そして、この第１分岐通路１６に、放熱器１３下流側の冷媒を減圧する絞り手段１７と第２蒸発器１８とを設けている。

この先願によると、エジェクタサイクルにおいて、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８の両方に冷媒を流す状態を設定できるため、第１、第２蒸発器１５、１８にて同時に冷却対象空間から吸熱することができる。

しかも、第２蒸発器１８の冷媒流量は第１分岐通路１６に設けた専用の絞り手段１７により独立に調節できる。また、第１蒸発器１５の冷媒流量は圧縮機１２の能力制御とエジェクタ１４の絞り特性とにより調節できる。このため、第１蒸発器１５および第２蒸発器１８の冷媒流量をそれぞれの熱負荷に対応して容易に調節できる。

更に、第１分岐通路１６を通して第２蒸発器１８に冷媒を供給できるから、特許文献１のように気液分離器６３で分離された液冷媒を第２蒸発器に供給する必要がなくなる。このため、特許文献１の気液分離器６３を廃止することが可能となり、エジェクタサイクルの構成を簡素化することができる。

しかし、上記先願においては、エジェクタサイクルにて構成される冷凍サイクル装置を車両に搭載するに際して、エジェクタ１４の搭載位置に関して、サイクルの冷却性能や車両搭載性等の観点から具体的にどのように設定すべきか、何ら開示されていない。

そこで、本発明は上記点に鑑み、エジェクタサイクルにて構成される車両用冷凍サイクル装置の冷却性能向上のための車両搭載構造を提供することを目的とする。

また、本発明は、エジェクタサイクルにて構成される車両用冷凍サイクル装置の車両搭載性を向上することを他の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１２）と、
前記圧縮機（１２）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）、前記ノズル部（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１４ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１４ｃ）の吸引冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１４ｂ）を有するエジェクタ（１４）と、
前記エジェクタ（１４）の出口側と前記圧縮機（１２）の吸入側との間に接続される第１蒸発器（１５）と、
前記放熱器（１３）下流側と前記冷媒吸引口（１４ｃ）との間に接続される第１分岐通路（１６）と、
前記第１分岐通路（１６）に設けられ、前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧する絞り手段（１７）と、
前記第１分岐通路（１６）において前記絞り手段（１７）よりも下流側に設けられる第２蒸発器（１８）とを備え、
前記エジェクタ（１４）、前記第１蒸発器（１５）および前記第２蒸発器（１８）を車室内（３１）に配置し、
前記第２蒸発器（１８）の出口側と前記冷媒吸引口（１４ｃ）との間の吸引配管（１６ｂ）を車室内（３１）に配置するとともに、前記吸引配管（１６ｂ）の表面に断熱材（３３）を設けた車両用冷凍サイクル装置を特徴としている。

これによると、エジェクタサイクルにて構成される車両用冷凍サイクル装置において、エジェクタ（１４）、第１蒸発器（１５）および第２蒸発器（１８）を車室内（３１）に配置しているから、エジェクタ（１４）と第２蒸発器（１８）を車室内（３１）にて比較的近接配置することが可能となる。

そのため、第２蒸発器（１８）の出口側と冷媒吸引口（１４ｃ）との間を接続する吸引配管（１６ｂ）の長さを、図３の比較例のごとくエンジンルーム内へエジェクタを配置する場合よりも短くして、吸引配管（１６ｂ）の圧力損失を小さくできる。これにより、第２蒸発器（１８）の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低くして第２蒸発器（１８）の冷却性能を向上できる。

また、夏期高温時にも低温に維持される車室内（３１）に吸引配管（１６ｂ）を配置するとともに、吸引配管（１６ｂ）の表面に断熱材（３３）を設けているから、吸引配管（１６ｂ）での冷媒吸熱量、すなわち、熱的ロスを僅少量に抑制できる。

また、車室内（３１）に配置される吸引配管（１６ｂ）の表面に断熱材（３３）を設けているから、車室内空気が吸引配管（１６ｂ）表面で結露を発生することも断熱材（３３）により防止できる。

なお、第２蒸発器（１８）側の冷媒流量の調節は専用の絞り手段（１７）にて独立に行うことができるから、第１蒸発器（１５）および第２蒸発器（１８）の冷媒流量を先願と同様に容易に調節できる。

請求項２に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１２）と、
前記圧縮機（１２）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧する第１絞り手段（３９）と、
前記第１絞り手段（３９）の出口側と前記圧縮機（１２）の吸入側との間に接続される第１蒸発器（１５）と、
前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）、前記ノズル部（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１４ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１４ｂ）を有するエジェクタ（１４）と、
前記放熱器（１３）下流側と前記冷媒吸引口（１４ｃ）との間に接続される第１分岐通路（１６）と、
前記第１分岐通路（１６）に設けられ、前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧する第２絞り手段（１７）と、
前記第１分岐通路（１６）において前記第２絞り手段（１７）よりも下流側に設けられる第２蒸発器（１８）とを備え、
前記エジェクタ（１４）、前記第１蒸発器（１５）および前記第２蒸発器（１８）を車室内（３１）に配置し、
前記第２蒸発器（１８）の出口側と前記冷媒吸引口（１４ｃ）との間の吸引配管（１６ｂ）を車室内（３１）に配置するとともに、前記吸引配管（１６ｂ）の表面に断熱材（３３）を設けた車両用冷凍サイクル装置を特徴としている。

これによると、第１蒸発器（１５）の冷媒流量を第１絞り手段（３９）により独立に調節できるとともに、第２蒸発器（１８）の冷媒流量は第１分岐通路（１６）に設けた第２絞り手段（１７）により独立に調節できる。

このため、エジェクタ（１４）は第１蒸発器（１５）の冷媒流量調節機能を分担しないですむ。従って、エジェクタ（１４）の機能は冷媒循環のためのポンプ作用に特化できる。この結果、サイクル運転条件（圧縮機回転数、外気温度、冷却対象空間温度等）の広範囲の変動に対しても、高効率運転が可能となる最適形状にエジェクタ（１４）を設計することが容易となる。

これに加え、請求項２の発明では、エジェクタ（１４）および吸引配管（１６ｂ）の車室内配置、吸引配管（１６ｂ）表面への断熱材（３３）装着等は請求項１と同じ構成になっているから、前述した請求項１と同じ作用効果を発揮できる。

請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の車両用冷凍サイクル装置において、エジェクタ（１４）の出口側は前記第１蒸発器（１５）の入口側に接続されることを特徴とする。

これによると、第１蒸発器（１５）には第１絞り手段（３９）の通過冷媒とエジェクタ（１４）の通過冷媒の両方を導入できる。これにより、エジェクタ（１４）の通過冷媒をも有効利用して、第１蒸発器（１５）の冷却性能を向上できる。

請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置において、前記エジェクタ（１４）の表面にも断熱材（３３）を設けたことを特徴とする。

これによると、エジェクタ（１４）表面での結露発生を断熱材（３３）により防止できる。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１に記載の車両用冷凍サイクル装置において、前記圧縮機（１２）および前記放熱器（１３）を車両のエンジンルーム（３２）内に配置することを特徴とする。

ところで、図３の比較例のようにエンジンルーム（３２）内にエジェクタ（１４）を配置する場合には、エンジンルーム（３２）内に、圧縮機吸入側配管の他に、エジェクタ（１４）の入口側に接続される高圧側冷媒配管、エジェクタ（１４）の出口側に接続される低圧側冷媒配管および冷媒吸引口（１４ｃ）に接続される吸引配管（１６ｂ）を配置する必要があり、エンジンルーム（３２）内の冷媒配管数が増えて、エンジンルーム（３２）内の配管作業が繁雑となる。

しかし、請求項５のように圧縮機（１２）および放熱器（１３）を車両のエンジンルーム（３２）内に配置する際に、エジェクタ（１４）を車室内（３１）に配置することにより、エンジンルーム（３２）には通常の圧縮機吸入側配管と放熱器出口側の高圧側冷媒配管の他に、分岐通路（１６）の高圧側配管（１６ｂ）を設けるだけでよい。このため、エンジンルーム（３２）内の冷媒配管数を減らして、エンジンルーム（３２）内の配管作業を容易に行うことができる。

請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置において、前記第１蒸発器（１５）は車室内（３１）へ吹き出す空調空気の冷却手段であり、前記第２蒸発器（１８）は車室内（３１）に配置される冷蔵庫内の冷却手段であることを特徴とする。

これによると、第１蒸発器（１５）による車室内冷房作用と第２蒸発器（１８）による冷蔵庫内の冷却作用とを同時に発揮できる。

請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置において、前記第２蒸発器（１８）の冷媒蒸発圧力が前記第１蒸発器（１５）の冷媒蒸発圧力よりも低いことを特徴とする。

これによると、第２蒸発器（１８）は第１蒸発器（１５）よりも低温の冷却作用を発揮できる。このため、請求項６のように冷房、冷蔵作用を同時に発揮する場合には、冷蔵作用の冷却温度を冷房作用の冷却温度よりも一段と低くすることができ、冷蔵作用をより有効に発揮できる。

請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置において、前記放熱器（１３）の下流側から分岐され、前記第１蒸発器（１５）の出口側に接続される第２分岐通路（２３）を有し、
前記第２分岐通路（２３）に、絞り手段（２４）と、前記絞り手段（２４）よりも下流側に接続される第３蒸発器（２２）とを備えることを特徴とする。

これによると、第１、第２蒸発器（１５）による冷却作用に加えて、第３蒸発器（２２）による冷却作用も同時に発揮できる。

請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の車両用冷凍サイクル装置において、前記第１蒸発器（１５）および前記第３蒸発器（２２）の冷媒蒸発圧力が同じであり、
前記第１蒸発器（１５）は車室内（３１）の前席側領域へ吹き出す空調空気の冷却手段であり、前記第３蒸発器（２２）は車室内（３１）の後席側領域へ吹き出す空調空気の冷却手段であることを特徴とする。

これによると、第１蒸発器（１５）および第３蒸発器（２２）によって、車室内（３１）の前席側領域および後席側領域を同一温度域にて同時に冷房できる。

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）
図１は、本発明の第１実施形態によるエジェクタサイクルを車両用空調冷蔵装置の冷凍
サイクルに適用した例を示しており、サイクル構成自体は図８の先願と同じである。

本実施形態の冷媒循環経路１１には、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１２が配置されており、この圧縮機１２は図示しない車両走行用エンジンによりベルト等を介して回転駆動される。そして、圧縮機１２として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を使用している。ここで、吐出容量は１回転当たりの冷媒吐出量に相当する幾何学的な空間容積である。

可変容量型圧縮機１２としては斜板式が代表的であり、具体的には、斜板の角度を変化させてピストンストロークを変化させて吐出容量を変化させる。なお、容量制御機構を構成する電磁式圧力制御装置１２ａにより斜板室の圧力（制御圧力）を変化させることにより、斜板の角度を外部から電気的に制御できる。

この圧縮機１２の冷媒吐出側には放熱器１３が配置されている。放熱器１３は圧縮
機１２から吐出された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）との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却する。

放熱器１３よりもさらに冷媒流れ下流側部位には、エジェクタ１４が配置されている。このエジェクタ１４は冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用（巻き込み作用）によって冷媒の循環を行う流体輸送を冷媒循環手段（運動量輸送式ポンプ）でもある（ＪＩＳ Ｚ ８１２６ 番号２．１．２．３等参照）。

エジェクタ１４には、放熱器１３から流入する高圧冷媒の通路面積を小さく絞って、高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部１４ａと、ノズル部１４ａの冷媒噴出口と同一空間に配置され、後述する第２蒸発器１８からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口１４ｃが備えられている。

さらに、ノズル部１４ａおよび冷媒吸引口１４ｃの冷媒流れ下流側部位には、昇圧部をなすディフューザ部１４ｂが配置されている。このディフューザ部１４ｂ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作用を果たす。

エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂから流出した冷媒は、第１蒸発器１５に流入する。第１蒸発器１５は、車室内空調ユニット（図示せず）のケース内に設置され、車室内空調空気の冷却作用を果たす。

具体的には、車室内空調ユニットの電動送風機（第１送風機）２６により車室内空調空気が第１蒸発器１５に送風され、エジェクタ１４にて減圧後の低圧冷媒が第１蒸発器１５において車室内空調空気から吸熱して蒸発することにより車室内空調空気が冷却されて冷房能力を発揮する。第１蒸発器１５で蒸発した気相冷媒は圧縮機１２に吸入され、再び冷媒循環経路１１を循環する。

また、本実施形態のエジェクタサイクルには、冷媒循環経路１１の放熱器１３とエジェクタ１４との間の部位で分岐し、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｃで冷媒循環経路１１に合流する分岐通路１６が形成されている。

この分岐通路１６には絞り機構１７が配置され、この絞り機構１７よりも冷媒流れ下流側部位には第２蒸発器１８が配置されている。第２蒸発器１８は、車室内搭載の冷蔵庫（図示せず）内部に設置され、冷蔵庫内の冷却作用を果たす。冷蔵庫内の空気を電動送風機（第２送風機）２７により第２蒸発器１８に送風するようになっている。

絞り機構１７は第２蒸発器１８への冷媒流量の調節作用をなす減圧手段であって、本例では、電磁弁と固定絞りとを組み合わせた構成を採用している。すなわち、絞り機構１７の電磁弁は冷蔵庫用第２蒸発器１８への冷媒流れを断続する開閉弁であって、絞り機構１７の固定絞りは電磁弁の開弁時に第２蒸発器１８への冷媒流量の調節を行う。

分岐通路１６は、絞り機構１７の入口側に配置される高圧側冷媒配管１６ａと、第２蒸発器１８の出口側と冷媒吸引口１４ｃとの間を接続する吸引配管１６ｂとを有している。

なお、本実施形態では可変容量型圧縮機１２の電磁式圧力制御装置１２ａ、第１・第２送風機２６、２７、絞り機構１７の電磁弁等は、電気制御装置（以下ＥＣＵと略称）２５からの制御信号により電気的に制御されるようになっている。

ところで、図２は本実施形態におけるサイクル構成機器の車両搭載状態を示す図であり、図２において、破線３０は車両の車室内３１とエンジンルーム３２とを仕切る仕切板（ダッシュボード）であり、サイクル構成機器のうち、エジェクタ１４、第１蒸発器１５、絞り機構１７、第２蒸発器１８、および第１・第２送風機２６、２７は車室内３０に搭載される。これに反し、圧縮機１２および放熱器１３はエンジンルーム３２に搭載される。

なお、第１蒸発器１５が内蔵される室内空調ユニットは、通常、車室内前部の計器盤（インストルメントパネル）の内側に配置される。エジェクタ１４は本例では第１蒸発器１５に一体に取り付けられている。また、第２蒸発器１８が内蔵される冷蔵庫は、車室内３１のセンターコンソール部付近等に配置される。

第１蒸発器１５の必要冷却（冷房）能力は第２蒸発器１８の必要冷却能力よりも十分大きい。エジェクタ１４は、車室内３１において、この冷却（冷房）能力が大きい第１蒸発器１５の近傍位置に配置される。

仕切板３０には配管コネクタ３６が配置され、この配管コネクタ３６により冷媒循環通路１１のエンジンルーム側高圧配管１１ａと車室内側高圧配管１１ｂとの間を接続するとともに、冷媒循環通路１１のエンジンルーム側低圧配管１１ｃと車室内側低圧配管１１ｄとの間を接続するようになっている。

エジェクタ１４および第２蒸発器１８がともに車室内３１に配置されるため、第２蒸発器１８出口側の吸引配管１６ｂの全域が車室内３１に配置される。この吸引配管１６ｂ内は第２蒸発器１８出口側の低温冷媒が流れるので、吸引配管１６ｂの金属外表面が車室内３１に直接露出すると、車室内が冷却されて吸引配管１６ｂの金属外表面に結露を生じる。

そこで、吸引配管１６ｂの金属外表面の全長にわたって結露防止用の断熱材３３が装着してある。同様に、エジェクタ１４の内部にも低温冷媒が流れるので、エジェクタ１４の金属外表面にも結露防止用の断熱材３３が装着してある。なお、図２では吸引配管１６ｂおよびエジェクタ１４における断熱材３３の装着部位に細かい点を付して、断熱材３３の装着範囲を明示している。

吸引配管１６ｂの金属外表面には、例えば、パイプ状に成形された断熱材３３を嵌合装着すればよい。また、エジェクタ１４の金属外表面には、例えば、板状に成形された断熱材３３を巻き付けて装着すればよい。断熱材３３の材質は具体的には樹脂発泡材（多孔質樹脂材）等を用いればよい。

絞り機構１７および第２蒸発器１８は車室内３１のうち床板３４の近傍位置に配置されている。床板３４には配管コネクタ３７が配置され、この配管コネクタ３７により分岐通路１６のうち床下３５に配置される床下高圧配管１６ａと、絞り機構１７の入口側に位置する車室内側高圧配管１６ａ’との間を接続するようになっている。

なお、絞り機構１７を床板３４の下方位置（床下３５）、すなわち、床下高圧配管１６ａ側に配置してもよい。ＥＣＵ２５は通常、車室内３０に配置されるが、エンジンルーム３２等の車室外の位置に配置してもよい。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。圧縮機１２を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１２で圧縮されて高温高圧状態となった冷媒は矢印Ａ方向に吐出され、放熱器１３に流入する。ここで、冷蔵庫を使用する場合は絞り機構１７の電磁弁に通電して電磁弁を開弁する。

放熱器１３では高温の冷媒が外気により冷却されて凝縮する。放熱器１３から流出した液相冷媒は、冷媒循環径路１１を流れる矢印Ｂの流れと、分岐通路１６を流れる矢印Ｃの流れとに分流する。

分岐通路１６を流れる冷媒（矢印Ｃ）は、絞り機構１７で減圧されて低圧冷媒となり、この低圧冷媒は第２蒸発器１８で第２送風機２７により送風される冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。これにより、第２蒸発器１８が冷蔵庫内の冷却作用を発揮する。

ここで、分岐通路１６を流れる冷媒流量、すなわち、第２蒸発器１８の冷媒流量は本例では絞り機構１７の固定絞り、具体的にはオリフィス、キャピラリチューブ等で独立に調節できる。従って、第２蒸発器１８が発揮する冷却対象空間（具体的には冷蔵庫内空間）の冷却能力は、この固定絞りで調節される冷媒流量と第２送風機２７の回転数（送風量）とにより制御できる。第２蒸発器１８から流出した気相冷媒はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｃへ吸引される。

一方、冷媒循環経路１１を流れる矢印Ｂの冷媒流れはエジェクタ１４に流入し、ノズル部１４ａで減圧され膨張する。従って、ノズル部１４ａで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、このノズル部１４ａの噴出口から冷媒は高速度となって噴出する。この際の冷媒圧力低下により、冷媒吸引口１４ｃから第２蒸発器１８にて蒸発した気相冷媒を吸引する。

ノズル部１４ａから噴出した冷媒と冷媒吸引口１４ｃに吸引された冷媒は、ノズル部１４ａ下流側で混合してディフューザ部１４ｂに流入する。このディフューザ部１４ｂでは通路面積の拡大により、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。エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂから流出した冷媒は、第１蒸発器１５に流入する。

第１蒸発器１５では、冷媒が車室内へ吹き出す空調空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、圧縮機１２に吸入、圧縮され再び冷媒循環経路１１を矢印Ａ方向に流れる。

ここで、ＥＣＵ２５により圧縮機１２の容量制御を行って、圧縮機１２の冷媒吐出能力を制御することにより第１蒸発器１５への冷媒流量を調節するとともに、第１送風機２６の回転数（送風量）を制御することにより、第１蒸発器１５が発揮する冷却対象空間の冷却能力、具体的には車室内冷房能力を制御できる。

ところで、第１実施形態によると、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂの下流側冷媒を第１蒸発器１５に供給するととともに、分岐通路１６側の冷媒を絞り機構１７を通して第２蒸発器１８にも供給できるので、第１、第２蒸発器１５、１８で同時に冷却作用を発揮できる。

その際に、第１蒸発器１５の冷媒蒸発圧力はディフューザ部１４ｂで昇圧した後の圧力であり、一方、第２蒸発器１８の出口側はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｃに接続されているから、ノズル部１４ａでの減圧直後の最も低い圧力を第２蒸発器１８に作用させることができる。

これにより、第１蒸発器１５の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも第２蒸発器１８の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低くすることができる。従って、第１蒸発器１５により車室内の冷房に適した比較的高温域の冷却作用を発揮できると同時に、第２蒸発器１８により冷蔵庫内の冷却に適した一段と低温域の冷却作用を発揮できる。

このように、分岐通路１６を付加するという簡素な構成でもって、車室内の冷房に適した高温域の冷却作用と、冷蔵庫内の冷却に適した低温域の冷却作用、すなわち、高低２温度域の冷却作用を得ることができる。

また、前述したように、第２蒸発器１８への冷媒流量は専用の絞り機構１７により独立に調節でき、第１蒸発器１５への冷媒流量は圧縮機１２の冷媒吐出能力の制御とエジェクタ１４の絞り特性とにより調節できる。このため、第１、第２蒸発器１５、１８への冷媒流量をそれぞれの熱負荷に対応して容易に調節できる。

更に、本実施形態による冷凍サイクル装置では、その車両搭載構造に基づいて次のごとき効果を発揮できる。この車両搭載構造の効果を図３に示す比較例との対比により具体的に説明すると、図３の比較例では、エジェクタ１４をエンジンルーム３２側に配置しているので、吸引配管１６ｂが長くなる。そのため、吸引配管１６ｂの圧力損失が増大して第２蒸発器１８の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）が上昇して、第２蒸発器１８の冷却能力が低下する。

これに対し、本実施形態では、エジェクタ１４を第１、第２蒸発器１５、１８とともに車室内３１に配置しているので、エジェクタ１４を第２蒸発器１８に比較的近接して配置できる。このため、吸引配管１６ｂの長さを図３の比較例よりも十分短くすることが可能となる。この結果、吸引配管１６ｂでの圧力損失を減少して第２蒸発器１８の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を図３の比較例よりも低くすることができ、第２蒸発器１８の冷却能力を向上できる。

また、図３の比較例では、吸引配管１６ｂを車室外の床下領域３５およびエンジンルーム３２を通してエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｃに接続するので、吸引配管１６ｂの周囲雰囲気が車室内３１に比較して大幅に高温の雰囲気となる。この結果、吸引配管１６ｂにて冷媒が周囲雰囲気より吸熱する吸熱量（熱ロス）が増大する。

これに対し、本実施形態では、吸引配管１６ｂの全域を車室外の高温雰囲気に比較して十分に低温に維持される車室内３１側に配置していることに加え、吸引配管１６ｂの外表面の全長に渡って断熱材３３を装着してあるので、吸引配管１６ｂにおける冷媒吸熱量を僅少量に抑えることができる。従って、吸引配管１６ｂでの熱ロスを僅少量にすることができる。

また、図３の比較例では、エジェクタ１４の出口側の冷媒配管３６を高温場のエンジンルーム３２内を通して車室内３１の第１蒸発器１５に接続しているので、冷媒配管３６での冷媒吸熱量（熱ロス）が発生して、第１蒸発器１５の冷却（冷房）能力も低下する。

これに対し、本実施形態では、エジェクタ１４を車室内３１の第１蒸発器１５と一体にに配置しているから、エジェクタ１４の出口部の低温冷媒を車室内３１にて第１蒸発器１５に直接導入できる。その結果、図３の比較例のような熱ロスが発生せず、第１蒸発器１５の冷却（冷房）能力を向上できる。

更に、図３の比較例によると、エンジンルーム３２内にエジェクタ１４を配置するに伴って、エンジンルーム３２内の冷媒配管数が増えてエンジンルーム３２内の冷媒配管作業が繁雑となる。これに対し、本実施形態では、エンジンルーム３２内の冷媒配管として分岐通路１６の高圧側配管１６ａを１本追加するだけでよく、エンジンルーム３２内の冷媒配管作業が簡単に済む。

そして、第２蒸発器１８出口側の低温冷媒が流れる吸引配管１６ｂを車室内３１に配置しても、吸引配管１６ｂおよびエジェクタ１４の金属外表面に断熱材３３を装着してあるので、車室内空気が吸引配管１６ｂおよびエジェクタ１４の金属外表面に接触して冷却されることを断熱材３３により防止できる。そのため、吸引配管１６ｂおよびエジェクタ１４の表面での結露発生を防止できる。

なお、冷蔵庫を使用しない場合は、絞り機構１７の電磁弁への通電をＥＣＵ２５により遮断して電磁弁を閉弁し、分岐通路１６への冷媒流れを遮断すればよい。

本実施形態では、分岐通路１６の冷蔵庫用絞り機構１７を電磁弁と固定絞りとにより構成しているが、この絞り機構１７を電気的に通路面積を調節可能な１個の流量調節弁で構成してもよい。

（第２実施形態）
図４は第２実施形態の冷凍サイクル装置のサイクル構成図で、図５は第２実施形態の冷凍サイクル装置の車両搭載構造を示す概略配置図である。第２実施形態は、第１、第２蒸発器１５、１８に加えて第３蒸発器２２を追加するものである。

図４に示すように、分岐通路１６（第２実施形態では以下第１分岐通路１６という）のうち、絞り機構１７の上流部位から第２分岐通路２３を分岐し、この第２分岐通路２３の出口側を第１蒸発器１５の出口側（圧縮機１２の吸入側）に接続する。そして、この第２分岐通路２３に絞り機構２４を設け、絞り機構２４の下流側に第３蒸発器２２を設けている。

床板３４には配管コネクタ３８が配置され、この配管コネクタ３８により第２分岐通路２３のうち床下３５に配置される床下高圧配管２３ａと絞り機構２４の入口側に位置する車室内側高圧配管２３ｂとの間を接続するとともに、床下低圧配管２３ｃと第３蒸発器２２の出口側に位置する車室内側低圧配管２３ｄとの間を接続するようになっている。

絞り機構２４として、本例では第３蒸発器２２の出口冷媒の過熱度を所定値に維持するよう絞り開度を調節する温度式膨張弁を用いている。第３蒸発器２２には電動送風機（第３送風機）２９により冷却対象空間の空気が送風される。

ここで、第３蒸発器２２の出口側は第１蒸発器１５の流側に合流して、圧縮機１２の吸入側に接続されるので、第１、第３蒸発器１５、２２の冷媒蒸発圧力はともに圧縮機１２の吸入圧とほぼ同一圧力となる。従って、第１、第３蒸発器１５、２２の冷媒蒸発温度も同一温度となる。

ここで、本例では第１蒸発器１５の具体的な冷却対象空間として車室内の前席側空間を設定し、第３蒸発器２２の具体的な冷却対象空間として車室内の後席側空間を設定している。

このため、第２実施形態によると、第１蒸発器１５と第３蒸発器２２とにより車室内の前席側空間および後席側空間を同一温度域にて同時に冷房することができる。しかも、第２蒸発器１８によって冷蔵構内を一段と低い温度域にて同時に冷却できる。

第２実施形態においても、エジェクタ１４を車室内３１に配置し、エジェクタ１４および吸引配管１６ｂの表面に断熱材３３を装着しているので、第２蒸発器１８の冷却性能の向上、車両搭載性の向上等において、第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。

なお、第２実施形態において、後席側空間の冷房作用を停止するときはＥＣＵ２５からの制御信号により電動送風機２９を停止することにより、絞り機構２４をなす温度式膨張弁が閉弁状態となり、第２分岐通路２３への冷房流れを遮断する。第２分岐通路２３の絞り機構２４を電気的に通路面積を調節可能な調節弁で構成してもよい。

（第３実施形態）
上述の第１、第２実施形態ではいずれも、エジェクタ１４と第１蒸発器１５とを直列に接続しているので、エジェクタ１４は第１蒸発器１５の冷媒流量調節機能を果たすとともに、第１蒸発器１５と第２蒸発器１８との間に冷媒圧力差をつけるポンプ作用の機能を果たしている。

従って、エジェクタ１４の設計に際しては、冷媒流量調節機能とポンプ機能の要求仕様をともに満足する必要があり、そして、第１蒸発器１５の冷媒流量調節機能を確保するために第１蒸発器１５に依存した設計とならざるを得ない。その結果、エジェクタサイクルを高効率で運転することが困難になるという課題がある。

そこで、第３実施形態では、エジェクタ１４にポンプ作用の機能のみを分担させ、第１蒸発器１５の冷媒流量調節機能は分担しないですむようにして、エジェクタサイクルの高効率運転が可能なエジェクタ１４の設計を容易にすることを目的としている。

以下第３実施形態を図６により具体的に説明する。冷媒循環経路１１において、放熱器１３の出口側と第１蒸発器１５の入口側との間に専用の絞り機構３９を設け、エジェクタ１４は冷媒循環経路１１に設けずに、この絞り機構３９と並列に設けている。

なお、絞り機構３９としては種々なものを使用できるが、本例では、第１蒸発器１５の出口冷媒の過熱度を所定値に維持するよう絞り開度を調節する温度式膨張弁を使用する。

一方、放熱器１３の出口側とエジェクタ１４の入口側との間の部位から分岐した分岐通路１６には、絞り機構１７と第２蒸発器１８を直列に配置し、第２蒸発器１８の出口側をエジェクタ１４の吸引口１４ｃに接続している。エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂの出口側は絞り機構３９の出口側と第１蒸発器１５の入口側との間に接続している。

第１分岐通路１６の絞り機構１７も種々なものを使用できるが、本例では、絞り機構１７として、第１、第２実施形態と同様に電磁弁とキャピラリチューブ等の固定絞りとの組み合わせを使用している。

図６に示すように、エジェクタ１４、吸引配管１６ｂ、絞り機構１７、３２、第１、第２蒸発器１５、１８、および電動送風機２６、２７を車室内３１に配置し、そして、吸引配管１６ｂおよびエジェクタ１４の外表面に断熱材３３（図６では図示せず）を装着するのは第１、第２実施形態と同じである。

次に、第３実施形態の作動を説明する。圧縮機１２を作動させると、圧縮機１２の吐出
冷媒は放熱器１３で外気に放熱して凝縮し、その凝縮後の液冷媒は次の３つの流れに分岐
される。

すなわち、第１の冷媒流れは、絞り機構３９を通過して減圧され、第１蒸発器１５に流
入する。第２の冷媒流れは、エジェクタ１４のノズル部１４ａを通過して減圧され、その
後、ディフューザ部１４ｂを通過して昇圧し、第１蒸発器１５に流入する。第３の冷媒流
れは、絞り機構１７を通過して減圧され、第２蒸発器１８を通過した後にエジェクタ１４
の冷媒吸引口１４ｃに吸引される。

第３実施形態においても、エジェクタ１４がポンプ作用の機能、すなわち、第２蒸発器
１８の出口側冷媒を吸引してノズル部１４ａを通過した冷媒流れ（駆動流）と混合し、そ
の混合流をディフューザ部１４ｂで昇圧させるというポンプ作用の機能を果たすので、第
２蒸発器１８の蒸発発力よりも第１蒸発器１５の蒸発発力の方が高いという圧力差（冷媒
蒸発温度差）が形成される。

そして、第１蒸発器１５に流入する冷媒流量は専用の絞り機構３９により調節できるの
で、エジェクタ１４は第１蒸発器１５の冷媒流量調節機能を分担しないですむ。また、第
２蒸発器１８に流入する冷媒流量も専用の絞り機構１７により調節できる。従って、エジ
ェクタ１４の機能は、第１、第２蒸発器１５、１８間の圧力差をつけるためのポンプ作用
に特化できる。

これにより、第１、第２蒸発器１５、１８間の所定の圧力差をつけるように、換言する
と、エジェクタ１４の通過流量が所定流量となるように、エジェクタ１４の形状を最適に
設計することが可能となる。この結果、サイクル運転条件（圧縮機回転数、外気温度、冷
却対象空間温度等）の広範囲の変動に対しても、エジェクタサイクルの高効率運転が可能
となる。

また、エジェクタ１４の機能をポンプ作用の機能のみに特化できるので、エジェクタ１
４のノズル部１４ａとして通路面積を一定値に固定する固定ノズルの採用が容易となる。
この固定ノズルの採用によりエジェクタ１４の低コスト化を実現できる。

第３実施形態においても、エジェクタ１４を車室内３１に配置し、エジェクタ１４および吸引配管１６ｂの表面に断熱材３３を装着しているので、第２蒸発器１８の冷却性能の向上、車両搭載性の向上等において、第１、第２実施形態と同様の作用効果を発揮できる。

なお、第３実施形態において絞り機構１７、３９を電気的に通路面積を調節可能な流量調節弁で構成してもよい。

また、第３実施形態では、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂの出口側を絞り機構３９の出口側と第１蒸発器１５の入口側との間に接続しているが、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂの出口側を第１蒸発器１５の出口側に接続してもよい。

また、図６に示す第３実施形態の冷凍サイクル構成に、図４、５の第２実施形態による第２分岐通路２３、絞り機構２４、および第３蒸発器２２を設けるようにしてもよい。また、この場合に、エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂの出口側を第１蒸発器１５の入口側ではなく、第３蒸発器２２の入口側に接続してもよい。

（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、以下述べるごとく種々変形可能である。

（１）第１実施形態等では本発明を車両用空調冷蔵装置に適用した例を示したが、冷媒
蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１５と冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器１８の
両方をともに車室内の異なる領域（例えば、車室内前席側領域と車室内後席側領域）の冷
房に用いてもよい。

（２）冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１５と冷媒蒸発温度が低温側となる第２
蒸発器１８の両方をともに冷蔵庫内の冷却に用いてもよい。つまり、冷媒蒸発温度が高温
側となる第１蒸発器１５により冷蔵庫内の冷蔵室を冷却し、冷媒蒸発温度が低温側となる
第２蒸発器１８により冷蔵庫内の冷凍室を冷却するようにしてもよい。

（３）上述の実施形態では、冷媒の種類を特定しなかったが、冷媒はフロン系、ＨＣ系の代替フロン、二酸化炭素など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に適用できるものであってもよい。

（４）上述の実施形態では、気液分離器を用いていない構成例を示したが、例えば、放熱器１３の下流側に冷媒の気液分離を行って液冷媒のみを下流側に導出するレシーバを配置してもよい。

（５）上述の第１〜第３実施形態では、圧縮機１２として可変容量型圧縮機を用い、この可変容量型圧縮機１２の容量をＥＣＵ２５により制御して、圧縮機１２の冷媒吐出能力を制御するようにしているが、圧縮機１２として固定容量型圧縮機を用い、この固定容量型圧縮機１２の作動を電磁クラッチによりオンオフ制御し、圧縮機１２のオンオフ作動の比率を制御して、圧縮機１２の冷媒吐出能力を制御するようにしてもよい。

また、圧縮機１２として電動圧縮機を用いる場合は、電動圧縮機１２の回転数制御により冷媒吐出能力を制御できる。

（６）エジェクタ１４として、第１蒸発器１５の出口冷媒過熱度などを検知してエジェクタ１４のノズル１４ａの冷媒流路面積、つまり流量を調節する可変流量型のエジェクタを使用してもよい。

本発明の第１実施形態による車両用冷凍サイクル装置を示すサイクル図である。 第１実施形態による冷凍サイクル装置の車両搭載状態の概略配置図である。 比較例による冷凍サイクル装置の車両搭載状態の概略配置図である。 第２実施形態による車両用冷凍サイクル装置を示すサイクル図である。 第２実施形態による冷凍サイクル装置の車両搭載状態の概略配置図である。 第３実施形態による車両用冷凍サイクル装置を示すサイクル図である。 特許文献１による冷凍サイクル装置を示すサイクル図である。 先願による冷凍サイクル装置を示すサイクル図である。

符号の説明

１２…圧縮機、１３…放熱器、１４…エジェクタ、１４ａ…ノズル部、
１４ｂ…昇圧部（ディフューザ部）、１４ｃ…冷媒吸引口、１５…第１蒸発器、
１６…第１分岐通路、１６ｂ…吸引配管、１７…絞り機構（絞り手段）、
１８…第２蒸発器、２２…第３蒸発器、２３…第２分岐通路、２４…絞り機構（絞り手段）、
３１…車室内、３２…エンジンルーム、３３…断熱材、３９…絞り機構（絞り手段）。

Claims (9)

1. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１２）と、
   前記圧縮機（１２）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
   前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）、前記ノズル部（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１４ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１４ｃ）の吸引冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１４ｂ）を有するエジェクタ（１４）と、
   前記エジェクタ（１４）の出口側と前記圧縮機（１２）の吸入側との間に接続される第１蒸発器（１５）と、
   前記放熱器（１３）下流側と前記冷媒吸引口（１４ｃ）との間に接続される第１分岐通路（１６）と、
   前記第１分岐通路（１６）に設けられ、前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧する絞り手段（１７）と、
   前記第１分岐通路（１６）において前記絞り手段（１７）よりも下流側に設けられる第２蒸発器（１８）とを備え、
   前記エジェクタ（１４）、前記第１蒸発器（１５）および前記第２蒸発器（１８）を車室内（３１）に配置し、
   前記第２蒸発器（１８）の出口側と前記冷媒吸引口（１４ｃ）との間の吸引配管（１６ｂ）を車室内（３１）に配置するとともに、前記吸引配管（１６ｂ）の表面に断熱材（３３）を設けたことを特徴とする車両用冷凍サイクル装置。
2. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１２）と、
   前記圧縮機（１２）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
   前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧する第１絞り手段（３９）と、
   前記第１絞り手段（３９）の出口側と前記圧縮機（１２）の吸入側との間に接続される第１蒸発器（１５）と、
   前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１４ａ）、前記ノズル部（１４ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１４ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部（１４ｂ）を有するエジェクタ（１４）と、
   前記放熱器（１３）下流側と前記冷媒吸引口（１４ｃ）との間に接続される第１分岐通路（１６）と、
   前記第１分岐通路（１６）に設けられ、前記放熱器（１３）下流側の冷媒を減圧する第２絞り手段（１７）と、
   前記第１分岐通路（１６）において前記第２絞り手段（１７）よりも下流側に設けられる第２蒸発器（１８）とを備え、
   前記エジェクタ（１４）、前記第１蒸発器（１５）および前記第２蒸発器（１８）を車室内（３１）に配置し、
   前記第２蒸発器（１８）の出口側と前記冷媒吸引口（１４ｃ）との間の吸引配管（１６ｂ）を車室内（３１）に配置するとともに、前記吸引配管（１６ｂ）の表面に断熱材（３３）を設けたことを特徴とする車両用冷凍サイクル装置。
3. 前記エジェクタ（１４）の出口側は前記第１蒸発器（１５）の入口側に接続される請求項２に記載の車両用冷凍サイクル装置。
4. 前記エジェクタ（１４）の表面にも断熱材（３３）を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
5. 前記圧縮機（１２）および前記放熱器（１３）を車両のエンジンルーム（３２）内に配置することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
6. 前記第１蒸発器（１５）は車室内（３１）へ吹き出す空調空気の冷却手段であり、前記第２蒸発器（１８）は車室内（３１）に配置される冷蔵庫内の冷却手段であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
7. 前記第２蒸発器（１８）の冷媒蒸発圧力が前記第１蒸発器（１５）の冷媒蒸発圧力よりも低いことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
8. 前記放熱器（１３）の下流側から分岐され、前記第１蒸発器（１５）の出口側に接続される第２分岐通路（２３）を有し、
   前記第２分岐通路（２３）に、絞り手段（２４）と、前記絞り手段（２４）よりも下流側に接続される第３蒸発器（２２）とを備えることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の車両用冷凍サイクル装置。
9. 前記第１蒸発器（１５）および前記第３蒸発器（２２）の冷媒蒸発圧力が同じであり、
   前記第１蒸発器（１５）は車室内（３１）の前席側領域へ吹き出す空調空気の冷却手段であり、前記第３蒸発器（２２）は車室内（３１）の後席側領域へ吹き出す空調空気の冷却手段であることを特徴とする請求項８に記載の車両用冷凍サイクル装置。

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