JP2012057939A - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】エジェクタのノズル部を通過する駆動流の流量変動が生じても、エジェクタ式冷凍サイクルを安定して作動させる。
【解決手段】第１圧縮機構１１ａの吐出側に設けた分岐部３８にて分岐された一方及び他方の冷媒を放熱させる第１、第２放熱器１２１、１２２と、第２放熱器１２２から流出した冷媒を減圧膨張させて蒸発させる吸引側減圧手段３９及び吸引側蒸発器１６と、吸引側蒸発器１６の出口側冷媒を吸引、圧縮してエジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｂに向けて吐出する第２圧縮機構２１ａとを備える。
【選択図】図１７

Description

本発明は、エジェクタを有するエジェクタ式冷凍サイクルに関する。

従来、冷媒減圧手段の機能および冷媒循環手段の機能を果たすエジェクタを有するエジェクタ式冷凍サイクルが知られている。例えば、特許文献１〜３には、圧縮機吐出冷媒を放熱器にて室外空気と熱交換させることで放熱させ、放熱した高圧冷媒をエジェクタのノズル部にて減圧するエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。

例えば、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのディフューザ部下流側に低圧冷媒の気液を分離する気液分離器を配置し、気液分離器の気相冷媒出口を圧縮機吸入口側へ接続するとともに液相冷媒出口を吸引側蒸発器の入口へ接続し、吸引側蒸発器の出口をエジェクタの冷媒吸引口に接続している。

また、特許文献２のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのノズル部の上流側に、放熱器から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部を設け、分岐部で分岐された一方の冷媒をエジェクタのノズル部側へ流入させ、他方の冷媒をエジェクタの冷媒吸引口側へ流入させている。

そして、エジェクタのディフューザ部の下流側にディフューザ部から流出した冷媒を蒸発させる流出側蒸発器を配置し、さらに、分岐部とエジェクタの冷媒吸引口との間に、冷媒を減圧膨張させる固定絞りおよび吸引側蒸発器を配置して、双方の蒸発器において冷凍能力を発揮できるようにしている。

また、特許文献３のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタのディフューザ部下流側に、ディフューザ部から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部を設け、分岐部で分岐された一方の冷媒を流出側蒸発器へ流入させ、他方の冷媒を吸引側蒸発器を介してエジェクタの冷媒吸引口側へ流入させている。これにより、双方の蒸発器において冷凍能力を発揮できるようにしている。

この種のエジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタでは、エジェクタのノズル部にて高圧冷媒を減圧膨張させて噴射し、この噴射冷媒の圧力低下によって冷媒吸引口から蒸発器下流側の冷媒を吸引することで、ノズル部における減圧膨張時の運動エネルギの損失を回収している。

そして、回収した運動エネルギ（以下、回収エネルギという。）を、エジェクタのディフューザ部にて圧力エネルギに変換して、圧縮機吸入冷媒の圧力を上昇させることで、圧縮機の駆動動力を低減させてエジェクタ式冷凍サイクルの成績係数（ＣＯＰ）を向上させている。

特許第３３２２２６３号公報 特許第３９３１８９９号公報 特開２００８−１０７０５５号公報

しかしながら、この種のエジェクタ式冷凍サイクルでは、ノズル部を通過する冷媒（以下、駆動流という。）の流量低下に伴って、エジェクタの吸引能力が低下してしまうので、回収エネルギ量も減少してしまう。このため、駆動流の流量低下に伴って、上述のＣＯＰ向上効果が低減してしまう。

例えば、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、外気温の低下に伴って高圧冷媒の圧力が低下すると、高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差が縮小して、エジェクタの駆動流の流量が低下してしまう。

このような駆動流の流量低下が生じると、エジェクタの吸引能力が低下して、回収エネルギ量が減少するだけでなく、気液分離器から蒸発器へ液相冷媒が供給されにくくなり、サイクルが発揮できる冷凍能力も低下してしまう。その結果、駆動流の流量低下に伴って、ＣＯＰが大幅に低減してしまう。

さらに、エジェクタの吸引能力が低下して、蒸発器へ冷媒が供給されなくなってしまうと、低圧冷媒が蒸発器にて吸熱作用を発揮できなくなり、サイクルが破綻してしまうという問題を引き起こす。

このことを図４０により詳細に説明する。図４０は、特許文献１の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（特許文献１の第２図参照）。なお、図４０の実線は、通常運転時の冷媒の状態を示し、破線は、上述のサイクル破綻が生じた際の冷媒の状態を示している。

図４０から明らかなように、外気温の低下等によって高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差が縮小すると（図４０の白抜矢印Ｘ₄₀）、エジェクタの吸引能力が低下する。これにより、蒸発器に冷媒が供給されなくなると、低圧冷媒が蒸発器にて吸熱作用を発揮できなくなる（図４０の白抜矢印Ｙ₄₀）。

このため、図４０の破線に示すように、放熱器にて冷媒が放熱できる熱量は、圧縮機の圧縮仕事量相当になってしまう。その結果、実質的に、冷媒を介して低圧側から高圧側へ熱量を移動させることができなくなり、サイクルが破綻してしまう。

これに対して、特許文献２のエジェクタ式冷凍サイクルでは、分岐部から固定絞りおよび吸引側蒸発器を介して冷媒吸引口へ至る冷媒流路を、エジェクタのノズル部に対して並列的な接続関係にしているので、圧縮機の冷媒吸入、吐出能力を利用して吸引側蒸発器へ流入した冷媒を冷媒吸引口へ導出させることができる。

従って、高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差の縮小によって駆動流の流量低下が生じ、エジェクタの回収エネルギ量が減少しても、圧縮機の作用によって冷媒を吸引側蒸発器および流出側蒸発器に供給することができる。

これにより、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルのようなサイクル破綻を回避することができる。しかしながら、駆動流の流量低下に伴って、ディフューザ部における昇圧量が減少して、ＣＯＰが低下してしまうことについては回避することができない。

また、特許文献３のエジェクタ式冷凍サイクルでは、圧縮機→放熱器→エジェクタ→流出側蒸発器→圧縮機の順で冷媒を環状に流すことができる。従って、高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差の縮小によって駆動流の流量低下が生じ、エジェクタの吸引能力が低下しても、圧縮機の作用によって冷媒を流出側蒸発器に供給することができる。

これにより、特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルのようなサイクル破綻を回避することができる。しかしながら、駆動流の流量低下に伴って、ディフューザ部における昇圧量が減少してしまうことによるＣＯＰの低下、および、吸引側蒸発器へ冷媒を供給できなくなることによるＣＯＰの低下を回避することはできない。

すなわち、エジェクタを冷媒減圧手段として用いるエジェクタ式冷凍サイクルでは、駆動流の流量変動が生じると、高いＣＯＰを発揮させながらサイクルを安定して作動させることができない。

本発明は、上記点に鑑み、エジェクタの駆動流の流量変動が生じても、エジェクタ式冷凍サイクルを安定して作動させることを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する第１圧縮機構（１１ａ）と、第１圧縮機構（１１ａ）から吐出された高圧冷媒の流れを分岐する分岐部（３８）と、分岐部（３８）にて分岐された一方の冷媒を放熱させる第１放熱器（１２１）と、第１放熱器（１２１）から流出した冷媒を減圧膨張させるノズル部（１３ａ）から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒を冷媒吸引口（１３ｂ）から吸引して、噴射冷媒と冷媒吸引口（１３ｂ）から吸引された吸引冷媒との混合冷媒をディフューザ部（１３ｄ）にて昇圧するエジェクタ（１３）と、分岐部（３８）にて分岐された他方の冷媒を放熱させる第２放熱器（１２２）と、第２放熱器（１２２）から流出した冷媒を減圧膨張させる吸引側減圧手段（３９）と、吸引側減圧手段（３９）から流出した冷媒を蒸発させて、冷媒吸引口（１３ｂ）側へ流出させる吸引側蒸発器（１６）と、吸引側蒸発器（１６）出口側冷媒を吸引して、圧縮して吐出する第２圧縮機構（２１ａ）とを備えるエジェクタ式冷凍サイクルを特徴とする。

これによれば、第１放熱器（１２１）および第２放熱器（１２２）の熱交換能力（放熱性能）を独立に変化させることができるので、例えば、第２放熱器（１２２）の熱交換能力と、吸引側蒸発器（１６）の熱交換能力（吸熱性能）とを容易に適合させることができる。従って、サイクルの作動を安定化させやすい。

また、第１放熱器（１２１）として、その熱交換能力が第２放熱器（１２２）よりも低いものを採用することで、エジェクタ（１３）のノズル部（１３ａ）へ流入する冷媒のエンタルピが不必要に減少してしまうことを回避できる。これにより、ノズル部（１３ａ）における回収エネルギ量を増大させて、ＣＯＰを向上できる。

さらに、第２圧縮機構（２１ａ）を備えているので、第２圧縮機構（２１ａ）の作用によってエジェクタ（１３）の吸引能力を補助することができる。従って、エジェクタ（１３）の駆動流の流量低下に伴ってエジェクタ（１３）の吸引能力が低下するような運転条件となっても、吸引側蒸発器（１６）へ冷媒を確実に供給することができる。

この際、２つの第１、第２圧縮機構（１１ａ、２１ａ）およびエジェクタ（１３）のディフューザ部（１３ｄ）の昇圧作用によって冷媒を昇圧できるので、１つの圧縮機にて冷媒を昇圧する場合に対して、第１、第２圧縮機構（１１ａ、２１ａ）の駆動動力を低減させてＣＯＰを向上できる。

つまり、ディフューザ部（１３ｄ）の昇圧作用によって、第１圧縮機構（１１ａ）の吸入圧力を上昇させることで、第１圧縮機構（１１ａ）の圧縮機駆動動力を低減させるだけでなく、それぞれの第１、第２圧縮機構（１１ａ、２１ａ）の吸入圧力と吐出圧力との圧力差を縮小できるので、第１、第２圧縮機構（１１ａ、２１ａ）の圧縮効率を向上できる。

その結果、駆動流の流量変動が生じてディフューザ部（１３ｄ）の昇圧能力が低下したとしても、エジェクタ式冷凍サイクルを高いＣＯＰを発揮させた状態で安定して作動させることができる。

このことは、例えば、吸引側蒸発器（１６）の冷媒蒸発温度を極低温（例えば、−３０℃〜−１０程度）まで低下させる冷凍サイクル装置のように、サイクルの高低圧差を大きく維持しておく必要のある冷凍サイクル装置において極めて効果的である。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、ディフューザ部（１３）から流出した冷媒を蒸発させて、第１圧縮機構（１１ａ）吸入側へ流出させる流出側蒸発器（１４）を備えることを特徴とする。

これによれば、吸引側蒸発器（１６）のみならず、流出側蒸発器（１４）でも冷凍能力を発揮できる。さらに、吸引側蒸発器（１６）では、噴射冷媒の吸引作用に応じた冷媒蒸発圧力となり、流出側蒸発器（１４）では、ディフューザ部（１３ｄ）にて昇圧された後の冷媒蒸発圧力となるので、吸引側蒸発器（１６）および流出側蒸発器（１４）の冷媒蒸発温度を異なる温度とすることができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、第１放熱器（１２１）出口側からノズル部（１３ａ）入口側へ至る冷媒通路に配置されて、第１放熱器（１２１）から流出した冷媒を減圧膨張させる高圧側減圧手段（１７）を備えることを特徴とする。

これによれば、高圧側減圧手段（１７）の作用によって、ノズル部（１３ａ）へ流入する冷媒を気液二相冷媒となるまで減圧することができる。従って、ノズル部（１３ａ）へ液相冷媒を流入させる場合に対して、ノズル部（１３ａ）における冷媒の沸騰を促進させて、ノズル効率を向上させることができる。

その結果、ディフューザ部（１３ｄ）における昇圧量を増加させて、より一層、ＣＯＰを向上できる。なお、ノズル効率とは、ノズル部（１３ａ）において、冷媒の圧力エネルギを運動エネルギに変換する際のエネルギ変換効率である。

さらに、高圧側減圧手段（１７）を可変絞り機構で構成することで、サイクルの負荷変動に応じて、ノズル部（１３ａ）へ流入させる冷媒流量を変化させることができる。その結果、負荷変動が生じても、高いＣＯＰを発揮させながらエジェクタ式冷凍サイクルを運転することができる。

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つに記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、第２放熱器（１２２）から流出した冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（３４、３５）を備えることを特徴とする。これによれば、吸引側蒸発器（１６）入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差（冷凍能力）を拡大して、ＣＯＰを向上できる。

さらに、内部熱交換器（３４、３５）では、第２放熱器（１２２）から流出した冷媒のエンタルピを減少させるので、エジェクタ（１３）のノズル部（１３ａ）へ流入する冷媒のエンタルピが不必要に減少してしまうことを回避できる。これにより、ノズル部１３ａにおける回収エネルギ量を増大させて、ＣＯＰを向上できる。

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つに記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、第２放熱器（１２２）は、冷媒を凝縮させる凝縮部（１２２ｂ）、凝縮部（１２２ｂ）から流出した冷媒の気液を分離する気液分離部（１２２ｃ）、および、気液分離部（１２２ｃ）から流出した液相冷媒を過冷却する過冷却部（１２２ｄ）を有していることを特徴とする。

これによれば、過冷却されたエンタルピの低い冷媒を吸引側蒸発器（１６）へ流入させることができるので、吸引側蒸発器（１６）の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差（冷凍能力）を拡大して、ＣＯＰを向上できる。

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つに記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、吸引側減圧手段（３９）は、冷媒を体積膨張させて減圧させるとともに、冷媒の圧力エネルギを機械的エネルギに変換して出力する膨張機であることを特徴とする。これによれば、膨張機から出力された機械的エネルギを有効に活用することで、エジェクタ式冷凍サイクル全体としてのエネルギ効率を向上できる。

また、請求項７に記載の発明では、冷媒を圧縮して吐出する第１圧縮機構（１１ａ）と、第１圧縮機構（１１ａ）から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる第１、第２熱交換器（５１、５２）と、冷媒を減圧膨張させるノズル部（１３ａ）から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒を冷媒吸引口（１３ｂ）から吸引して、噴射冷媒と冷媒吸引口（１３ｂ）から吸引された吸引冷媒との混合冷媒をディフューザ部（１３ｄ）にて昇圧するエジェクタ（１３）と、ディフューザ部（１３ｄ）から流出した冷媒の気液を分離する流出側気液分離器（５５）と、冷媒を圧縮して、冷媒吸引口（１３ｂ）側へ吐出する第２圧縮機構（２１ａ）と、冷媒流路を切り替える流路切替手段（５３、５４）とを備え、
流路切替手段（５３、５４）は、第１運転モード時に、第１圧縮機構（１１ａ）吐出冷媒を放熱器（１２）→第１熱交換器（５１）→ノズル部（１３ａ）の順に流すとともに、流出側気液分離器（５５）から流出した液相冷媒を第２熱交換器（５２）→第２圧縮機構（２１ａ）→冷媒吸引口（１３ｄ）の順に流すように冷媒流路を切り替え、第２運転モード時に、第１圧縮機構（１１ａ）吐出冷媒を放熱器（１２）→第２熱交換器（５２）→ノズル部（１３ａ）の順に流すとともに、流出側気液分離器（５５）から流出した液相冷媒を第１熱交換器（５１）→第２圧縮機構（２１ａ）→冷媒吸引口（１３ｄ）の順に流すように冷媒流路を切り替えるエジェクタ式冷凍サイクルを特徴とする。

これによれば、第１運転モードでは、第１熱交換器（５１）へ放熱器（１２）下流側の冷媒を供給して第１熱交換器（５１）の除霜を行いながら、第２熱交換器（５２）にて熱交換対象流体を冷却できる。また、第２運転モードでは、第２熱交換器（５２）へ放熱器（１２）下流側の冷媒を供給して第２熱交換器（５２）の除霜を行いながら、第２熱交換器（１６ａ）にて熱交換対象流体を冷却できる。

換言すると、第１運転モードと第２運転モードとを交互に切り替えることで、第１、第２熱交換器（５１、５２）のうち、いずれか一方の除霜を行いながらも、他方にて熱交換対象流体を冷却できる。

さらに、第２圧縮機構（２１ａ）を備えているので、いずれの運転モードにおいても、第２圧縮機構（２１ａ）の作用によってエジェクタ（１３）の吸引能力を補助することができる。従って、請求項１に記載の発明と同様に、駆動流の流量変動が生じてディフューザ部（１３ｄ）の昇圧能力が低下したとしても、エジェクタ式冷凍サイクルを高いＣＯＰを発揮させた状態で安定して作動させること作動させることができる。

請求項８に記載の発明では、請求項７に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、ノズル部（１３ａ）へ流入する冷媒を減圧膨張させる高圧側減圧手段（５７）を備えることを特徴とする。これによれば、請求項３に記載の発明と同様に、負荷変動が生じても、高いＣＯＰを発揮させながらエジェクタ式冷凍サイクルを運転することができる。

請求項９に記載の発明では、請求項７または８に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、ノズル部（１３ａ）上流側の高圧冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（３６、３７）を備えることを特徴とする。これによれば、各運手モードにおいて、蒸発器として作用する熱交換器（５１、５２）入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差（冷凍能力）を拡大して、ＣＯＰを向上できる。

ここで、請求項４または９に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、具体的に、サイクルの低圧側冷媒は、請求項１０に記載の発明のように、第１圧縮機構（１１ａ）へ吸入される冷媒であってもよいし、請求項１１に記載の発明のように、第２圧縮機構（２１ａ）へ吸入される冷媒であってもよい。

請求項１２に記載の発明では、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において、第１圧縮機構（１１ａ）の冷媒吐出能力を変更する第１吐出能力変更手段（１１ｂ）と、第２圧縮機構（２１ａ）の冷媒吐出能力を変更する第２吐出能力変更手段（２１ｂ）とを備え、第１吐出能力変更手段（１１ｂ）および第２吐出能力変更手段（２１ｂ）は、それぞれ独立して第１圧縮機構（１１ａ）および第２圧縮機構（２１ａ）の冷媒吐出能力を変更可能に構成されていることを特徴とする。

これによれば、第１圧縮機構（１１ａ）の冷媒吐出能力と第２圧縮機構（２１ａ）の冷媒吐出能力とを独立に調整して、第１、第２圧縮機構（１１ａ、２１ａ）のいずれも高い圧縮効率を発揮させながら作動させることができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル全体としてのＣＯＰを、より一層、向上させることができる。

請求項１３に記載の発明では、請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、第１圧縮機構（１１ａ）および第２圧縮機構（２１ａ）は、同一のハウジング内に収容されて、一体的に構成されていることを特徴とする。これによれば、第１圧縮機構（１１ａ）および第２圧縮機構（２１ａ）の小型化が可能となり、エジェクタ式冷凍サイクル全体としての小型化を図ることもできる。

請求項１４に記載の発明のように、請求項１ないし１３のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、第１圧縮機構（１１ａ）は、冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧させるようになっていてもよい。

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全体構成図である。 第１実施形態の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２実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第２実施形態の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３実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第３実施形態の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４実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第４実施形態の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５実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第５実施形態の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６実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第６実施形態の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７実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第７実施形態の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８実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第８実施形態の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９実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第９実施形態の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１０実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１０実施形態の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１１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１１実施形態の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１２実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１２実施形態の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１３実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１３実施形態の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１４実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１４実施形態の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１５実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１５実施形態の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１６実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１６実施形態の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１７実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１７実施形態の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１８実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１８実施形態の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１９実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 第１９実施形態の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２０実施形態のエジェクタ式冷凍サイクルの全体構成図である。 従来技術の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。

以下説明する実施形態のうち、第１〜第８実施形態は本発明の前提となる参考例としての実施形態であり、これに対し、第９〜第２０実施形態は特許請求の範囲に記載した発明の実施形態である。

（第１実施形態）
図１、２により、本発明のエジェクタ式冷凍サイクルを冷凍・冷蔵装置に適用した例を説明する。この冷凍・冷蔵装置は、冷却対象空間である冷蔵庫内を０〜１０℃程度の低温まで冷却し、さらに、別の冷却対象空間である冷凍庫内を−３０〜−１０℃程度の極低温まで冷却するものである。図１は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の全体構成図である。

エジェクタ式冷凍サイクル１０において、第１圧縮機１１は、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、吐出容量が固定された第１圧縮機構１１ａを第１電動モータ１１ｂにて駆動する電動圧縮機である。第１圧縮機構１１ａとしては、具体的に、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用できる。

第１電動モータ１１ｂは、後述する制御装置から出力される制御信号によって、その作動（回転数）が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式を採用してもよい。そして、この回転数制御によって、第１圧縮機構１１ａの冷媒吐出能力が変更される。従って、第１電動モータ１１ｂは、第１圧縮機構１１ａの冷媒吐出能力を変更する第１吐出能力変更手段を構成している。

第１圧縮機１１の吐出口側には、放熱器１２が接続されている。放熱器１２は第１圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と冷却ファン１２ａにより送風される庫外空気（外気）と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。冷却ファン１２ａ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。

なお、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用し、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。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。また、この冷媒には、第１、第２圧縮手段１１ａ、２１ａを潤滑するための冷凍機油が混入されており、冷凍機油は冷媒とともにサイクルを循環している。

また、放熱器１２の出口側に、放熱器１２から流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を溜めておく高圧側気液分離器としてのレシーバ（受液器）を設けてもよい。そして、このレシーバから分離された飽和液相冷媒を下流側へ導出させるようにしてもよい。

放熱器１２の出口側には、放熱器１２から流出した高圧冷媒の流れを分岐する第１分岐部１８が接続されている。第１分岐部１８は、３つの流入出口を有する三方継手で構成されており、流入出口のうち１つを冷媒流入口とし、２つを冷媒流出口としたものである。このような三方継手は、管径の異なる配管を接合して構成してもよいし、金属ブロックや樹脂ブロックに通路径の異なる複数の冷媒通路を設けて構成してもよい。

第１分岐部１８の一方の冷媒流出口には、高圧側減圧手段としての温度式膨張弁１７が接続され、他方の冷媒流出口には、後述する第１吸引側減圧手段としての第１電気式膨張弁１９側が接続されている。

温度式膨張弁１７は、後述する流出側蒸発器１４出口側冷媒通路に配置された感温部（図示せず）を有しており、流出側蒸発器１４出口側冷媒の温度と圧力とに基づいて、流出側蒸発器１４出口側冷媒の過熱度を検出し、この過熱度が予め設定された所定値となるように機械的機構により弁開度（冷媒流量）を調整する可変絞り機構である。

温度式膨張弁１７の出口側には、エジェクタ１３のノズル部１３ａが接続されている。エジェクタ１３は、冷媒を減圧膨張させる冷媒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によって冷媒の循環を行う冷媒循環手段でもある。

より具体的には、エジェクタ１３は、第１分岐部１８の一方の冷媒流出口から流出した中間圧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１３ａ、ノズル部１３ａの冷媒噴射口と連通するように配置されて、後述する第２圧縮機２１から吐出された冷媒を吸引する冷媒吸引口１３ｂ等を有して構成される。

さらに、ノズル部１３ａおよび冷媒吸引口１３ｂの冷媒流れ下流側部位には、ノズル部１３ａから噴射する高速度の噴射冷媒と冷媒吸引口１３ｂから吸引された吸引冷媒とを混合する混合部１３ｃが設けられ、混合部１３ｃの冷媒流れ下流側には昇圧部をなすディフューザ部１３ｄが設けられている。

ディフューザ部１３ｄは冷媒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を圧力エネルギに変換する作用を果たす。ディフューザ部１３ｄの出口側には、第２分岐部２８の冷媒流入口２８ａが接続されている。

この第２分岐部２８の基本的構成は、第１分岐部１８と同様である。第２分岐部２８の一方の冷媒流出口２８ｂには流出側蒸発器１４が接続され、他方の冷媒流出口２８ｃには、第２吸引側減圧手段としての第２電気式膨張弁２９が接続されている。

さらに、本実施形態の第２分岐部２８は、一方の冷媒流出口２８ｂから流出側蒸発器１４側へ流出する冷媒の流れ方向、および、他方の冷媒流出口２８ｃから第２電気式膨張弁２９側へ流出する冷媒の流れ方向が、ディフューザ部１３ｄ出口側から冷媒流入口２８ａへ流入する冷媒の流れ方向に対して、対象方向に向くとともに鋭角に交わるように略Ｙ字型に形成されている。

従って、第２分岐部２８へ流入した冷媒は、その流れが分岐される際に、不必要に流速を低下させることなく第２分岐部２８から流出していく。これにより、第２分岐部２８においてエジェクタ１３から流出した冷媒の流速（動圧）が維持される。もちろん、第２分岐部２８はこれに限定されることなく、略Ｔ字型等に形成してもよい。

流出側蒸発器１４は、第２分岐部２８の一方の冷媒流出口２８ｂから流出した冷媒と送風ファン１４ａによって循環送風される冷蔵庫内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。従って、流出側蒸発器１４における熱交換対象流体は、冷蔵庫内空気である。

送風ファン１４ａ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。流出側蒸発器１４の冷媒出口側には、第１圧縮機１１の吸引口が接続されている。

第２電気式膨張弁２９は、第２分岐部２８の他方の冷媒流出口２８ｃから流出した冷媒を減圧膨張させるものである。より具体的には、第２電気式膨張弁２９は、絞り開度を変更可能に構成された弁体と、この弁体の絞り開度を変化させるステッピングモータからなる電動アクチュエータとを有して構成される可変絞り機構である。

さらに、本実施形態の第２電気式膨張弁２９は、絞り通路を全閉とすることができる。従って、第２電気式膨張弁２９が絞り通路を全閉にすると、ディフューザ部１３ｄから流出した冷媒の流れは、第２分岐部２８にて分岐されることなく、その全流量が流出側蒸発器１４側へ流出する。また、第２電気式膨張弁２９は、制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

また、前述の如く、第１分岐部１８の他方の冷媒流出口には、第１電気式膨張弁１９が接続されている。この第１電気式膨張弁１９の基本的構成は、第２電気式膨張弁２９と同様である。従って、第１電気式膨張弁１９が絞り通路を全閉にすると、放熱器１２流出冷媒の流れは、第１分岐部１８にて分岐されることなく、その全流量が温度式膨張弁１７側へ流出する。

第１、第２電気式膨張弁１９、２９の出口側には、第１、第２電気式膨張弁１９、２９のそれぞれから流出した冷媒の流れを合流させる合流部２０が接続されている。合流部２０の基本的構成は、第２分岐部２８と同様である。つまり、合流部２０では、３つの流入出口２０ａ〜２０ｃのうち２つを冷媒流入口２０ｂ、２０ｃとし、１つを冷媒流出口２０ａとしている。

さらに、本実施形態の合流部２０では、第１電気式膨張弁１９から一方の冷媒流入口２０ｂへ流入する冷媒の流れ方向、および、第２電気式膨張弁２９から他方の冷媒流入口２０ｃへ流入する冷媒の流れ方向が、冷媒流出口２０ａから吸引側蒸発器１６へ流出する冷媒の流れ方向に対して、対象方向に向くとともに鋭角に交わるように略Ｙ字型に形成されている。

従って、合流部２０へ流入した冷媒は、その流れが合流される際に、不必要に流速を低下させることなく合流部２０から流出していく。これにより、合流部２０において第１、第２電気式膨張弁１９、２９から流出した冷媒の流速（動圧）が維持される。

合流部２０の冷媒流出口２０ａには、吸引側蒸発器１６が接続されている。吸引側蒸発器１６は、合流部２０から流出した冷媒と送風ファン１６ａにより循環送風される冷凍庫内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。

従って、吸引側蒸発器１６における熱交換対象流体は、冷凍庫内空気である。送風ファン１６ａ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。

吸引側蒸発器１６の出口側には、第２圧縮機２１の吸入口が接続されている。第２圧縮機２１の基本的構成は第１圧縮機１１と同様である。従って、第２圧縮機２１は、固定容量型の第２圧縮機構２１ａを第２電動モータ２１ｂにて駆動する電動圧縮機である。さらに、第２電動モータ２１ｂは、第２圧縮機構２１ａの冷媒吐出能力を変更する第２吐出能力変更手段を構成している。

また、前述の如く、第２圧縮機２１の吐出口には、エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｂが接続されている。

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、処理を行って、上述の各種電気式のアクチュエータ１１ｂ、１２ｂ、１４ａ、１６ａ、１９、２１ａ、２９等の作動を制御する。

従って、この制御装置は、第１吐出能力変更手段である第１電動モータ１１ｂの作動を制御する第１吐出能力制御手段としての機能、および、第２吐出能力変更手段である第２電動モータ２１ｂの作動を制御する第２吐出能力制御手段としての機能を兼ね備えている。もちろん、第１吐出能力制御手段および第２吐出能力制御手段を異なる制御装置で構成してもよい。

また、制御装置には、外気温を検出する外気センサ、冷蔵庫内温度および冷凍庫内温度を検出する庫内温度センサ等の図示しないセンサ群の検出値や、冷凍機を作動させる作動スイッチ等が設けられた図示しない操作パネルの各種操作信号が入力される。

次に、上記構成における本実施形態の作動を図２のモリエル線図により説明する。操作パネルの作動スイッチが投入されると、制御装置が第１、第２電動モータ１１ｂ、２１ｂ、冷却ファン１２ａ、送風ファン１４ａ、１６ａ、電気式膨張弁１９、２９を作動させる。この際、制御装置が第１、第２電気式膨張弁１９、２９を、絞り状態あるいは全閉状態に制御することによって、以下の３種類のサイクル構成を実現することができる。

制御装置が第１電気式膨張弁１９を全閉状態とし、第２電気式膨張弁２９を絞り状態とした場合は、第２分岐部２８のみで冷媒の流れを分岐するサイクル構成を実現できる（以下、このサイクル構成での運転モードを低圧分岐運転モードという）。

制御装置が第１電気式膨張弁１９を絞り状態とし、第２電気式膨張弁２９を全閉状態とした場合は、第１分岐部１８のみで冷媒の流れを分岐するサイクル構成を実現できる（以下、このサイクル構成での運転モードを高圧分岐運転モードという）。

制御装置が第１、２電気式膨張弁１９、２９の双方を絞り状態とした場合は、第１分岐部１８および第２分岐部２８で同時に冷媒の流れを分岐するサイクル構成を実現できる（以下、このサイクル構成での運転モードを同時分岐運転モードという）。

また、上記の各運転モードは、サイクルに要求される冷凍能力あるいは外気温に基づいて切り替えられる。本実施形態では、通常の冷凍能力が要求される通常運転時には、低圧分岐運転モードに切り替え、通常運転時よりも高い冷凍能力を必要とし、サイクル内を循環する冷媒流量が通常運転時よりも増加する高負荷運転時には、高圧分岐運転モードに切り替える。

さらに、通常運転時よりも冷凍能力を必要とせず、サイクル内を循環する冷媒流量が通常運転時よりも低下する低負荷運転時、あるいは、外気温が予め定めた基準温度よりも低下して、サイクルの高低圧差が所定の圧力差よりも小さくなった時に同時分岐運転モードに切り替えるようにしている。

低圧分岐運転モードでは、第１圧縮機１１から吐出された高温高圧状態の気相冷媒（図２のａ₂点）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）と熱交換して放熱して凝縮する（図２のａ₂点→ｂ₂点）。放熱器１２から流出した冷媒は、第１分岐部１８へ流入する。

この際、第１電気式膨張弁１９が全閉状態となっているので、第１分岐部１８では放熱器１２から流出した冷媒の流れは分岐されることなく、その全流量が温度式膨張弁１７へ流入する。温度式膨張弁１７へ流入した冷媒は、等エンタルピ的に減圧膨張して気液二相状態となる（図２のｂ₂点→ｃ₂点）。この際、温度式膨張弁１７の弁開度は、流出側蒸発器１４出口側冷媒の過熱度（図２のｇ₂点）が予め定めた所定値となるように調整される。

温度式膨張弁１７から流出した中間圧冷媒は、エジェクタ１３のノズル部１３ａへ流入して、等エントロピ的に減圧膨張する（図２のｃ₂点→ｄ₂点）。そして、この減圧膨張時に冷媒の圧力エネルギが速度エネルギに変換されて、冷媒がノズル部１３ａ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１３ｂから第２圧縮機２１吐出冷媒が吸引される。（図２のｊ₂点→ｅ₂点）
さらに、ノズル部１３ａから噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口１３ｂから吸引された吸引冷媒がエジェクタ１３の混合部１３ｃにて混合され、ディフューザ部１３ｄに流入する（図２のｄ2点→ｅ2点）。ディフューザ部１３ｄでは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ため、冷媒の圧力が上昇する（図２のｅ₂点→ｆ₂点）。

ディフューザ部１３ｄから流出した冷媒は、第２分岐部２８にて、流出側蒸発器１４側へ流入する冷媒流れと第２電気式膨張弁２９側へ流入する冷媒流れとに分岐される。この際、制御装置は、流出側蒸発器１４側へ流入する冷媒流量Ｇ１を第２電気式膨張弁２９側へ流入する冷媒流量Ｇ２よりも多くして、吸引側蒸発器１６における冷媒蒸発温度が予め定めた所定の温度となるように第２電気式膨張弁２９の絞り開度を調整する。

第２分岐部２８から流出側蒸発器１４へ流入した冷媒は、送風ファン１４ａによって循環送風された冷蔵庫内空気から吸熱して蒸発する（図２のｆ₂点→ｇ₂点）。これにより、冷蔵庫内空気が冷却される。そして、流出側蒸発器１４から流出した冷媒は、第１圧縮機１１に吸入され、再び圧縮される（図２のｇ₂点→ａ₂点）。

一方、第２分岐部２８から第２電気式膨張弁２９へ流入した冷媒は、さらに等エンタルピ的に減圧膨張されて、その圧力を低下させる（図２のｆ₂点→ｈα₂点）。第２電気式膨張弁２９にて減圧膨張された冷媒は、吸引側蒸発器１６へ流入して、送風ファン１６ａにより循環送風される冷凍庫内空気から吸熱して蒸発する（図２のｈα₂点→ｉ₂点）。これにより、冷凍庫内空気が冷却される。

そして、吸引側蒸発器１６から流出した冷媒は、第２圧縮機２１に吸入され、圧縮される（図２のｉ₂点→ｊ₂点）。この際、制御装置は、エジェクタ式冷凍サイクル全体としてのＣＯＰが略最大に近づくように、第１、第２電動モータ１１ｂ、２１ｂの作動を制御する。具体的には、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａの圧縮効率を向上させるために、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａの昇圧量が略同等となるように制御する。

なお、圧縮効率とは、第１、第２圧縮機１１、２１にて冷媒が等エントロピ圧縮された際の冷媒のエンタルピの増加量をΔＨ１としたときに、この増加量ΔＨ１を、実際に第１、第２圧縮機１１、２１にて冷媒が昇圧された際の冷媒のエンタルピ増加分ΔＨ２で除した値である。

例えば、第１、第２圧縮機１１、２１の回転数や昇圧量（吐出圧力と吸入圧力との圧力差）が増加すると、その摩擦熱によって冷媒の温度が上昇して実際のエンタルピ増加分ΔＨ２が増加するため、圧縮効率も低下することになる。

さらに、第２圧縮機２１から吐出された冷媒は、前述の如く、冷媒吸引口１３ｂからエジェクタ１３内へ吸引される（図２のｊ₂点→ｅ₂点）。

次に、高圧分岐運転モードでは、低圧分岐運転モードと同様に、第１圧縮機１１吐出冷媒が放熱器１２にて放熱して凝縮する（図２のａ₂点→ｂ₂点）。放熱器１２から流出した冷媒は、第１分岐部１８にて分岐される。

第１分岐部１８から温度式膨張弁１７へ流入した高圧冷媒は、低圧分岐運転モードと同様に、温度式膨張弁１７にて等エンタルピ的に減圧膨張して気液二相状態となる（図２のｂ₂点→ｃ₂点）。さらに、温度式膨張弁１７から流出した中間圧の冷媒は、エジェクタ１３のノズル部１３ａ→ディフューザ部１３ｄ→第２分岐部２８→流出側蒸発器１４の順に流れる（図２のｃ₂点→ｄ₂点→ｅ₂点→ｆ₂点）。

この運転モードでは、第２電気式膨張弁２９が全閉状態となっているので、第２分岐部２８ではディフューザ部１３ｄから流出した冷媒の流れは分岐されることなく、その全流量が流出側蒸発器１４へ流入する。第２分岐部２８から流出側蒸発器１４へ流入した冷媒は、低圧分岐運転モードと同様に、冷蔵庫内空気から吸熱して蒸発し（図２のｆ₂点→ｇ₂点）、第１圧縮機１１に吸入されて再び圧縮される（図２のｇ₂点→ａ₂点）。

一方、第１分岐部１８から第１電気式膨張弁１９へ流入した高圧冷媒は、第１電気式膨張弁１９にて等エンタルピ的に減圧膨張されて、その圧力を低下させる（図２の破線で示すｂ₂点→ｈβ₂点）。

この際、第１電気式膨張弁１９の弁開度（絞り開度）は、ノズル部１３ａ側へ流入する冷媒流量Ｇｎｏｚと冷媒吸引口１３ｂ側へ流入する冷媒流量Ｇｅとの流量比Ｇｅ／Ｇｎｏｚが、サイクル全体として高いＣＯＰを発揮できる最適流量比となるように調整される。第１電気式膨張弁１９にて減圧膨張された冷媒は、合流部２０へ流入する。

合流部２０から吸引側蒸発器１６へ流入した冷媒は、送風ファン１６ａにより循環送風される冷凍庫内空気から吸熱して蒸発する（図２の破線で示すｈβ₂点→ｉ₂点）。これにより、冷凍庫内空気が冷却される。さらに、吸引側蒸発器１６から流出した冷媒は、低圧分岐運転モードと同様に、第２圧縮機２１にて圧縮されて（図２のｉ₂点→ｊ₂点）、エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｂへ吸引される（図２のｊ₂点→ｅ₂点）。

次に、同時分岐運転モードでは、高圧分岐運転モードと同様に、放熱器１２から流出した冷媒が、第１分岐部１８にて分岐される。第１分岐部１８から温度式膨張弁１７側へ流出した冷媒は、温度式膨張弁１７→エジェクタ１３のノズル部１３ａ→ディフューザ部１３ｄ→第２分岐部２８の順に流れる（図２のｂ₂点→ｃ₂点→ｄ₂点→ｅ₂点→ｆ₂点）。

第２分岐部２８では、低圧分岐運転モードと同様に、ディフューザ部１３ｄから流出した冷媒の流れが分岐される。第２分岐部２８から流出側蒸発器１４側へ流出した冷媒は、流出側蒸発器１４→第１圧縮機１１の順に流れて冷蔵庫内空気を冷却する（図２のｆ₂点→ｇ₂点）。

第２分岐部２８から第２電気式膨張弁２９側へ流出した冷媒は、第２電気式膨張弁２９→合流部２０の順に流れる（図２の破線で示すｃ₂点→ｈβ₂点）。また、第１分岐部１８から第１電気式膨張弁１９側へ流出した冷媒は、第１電気式膨張弁１９→合流部２０の順に流れる（図２のｆ₂点→ｈα₂点）。

そして、合流部２０にて、第２電気式膨張弁２９から流出した冷媒の流れと第１電気式膨張弁１９から流出した冷媒の流れが合流される（図２の細線で示すｈβ₂点→ｈγ₂点、ｈα₂点→ｈγ₂点）。合流部２０から流出した冷媒は、低圧分岐運転モードおよび高圧分岐運転モードと同様に、吸引側蒸発器１６へ流入して蒸発して、冷凍庫内空気を冷却する。

さらに、吸引側蒸発器１６から流出した冷媒は、第２圧縮機２１にて圧縮されて、エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｂへ吸引される（図２のｈγ₂点→ｉ₂点→ｊ₂点→ｅ₂点）。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、上述の如く作動するので、以下のような効果を発揮できる。

（Ａ）いずれの運転モードにおいても、第１分岐部１８および第２分岐部２８の少なくとも一方で冷媒の流れを分流しているので、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６の双方へ適切に冷媒を供給できる。従って、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６の双方で同時に冷却作用を発揮できる。

この際、流出側蒸発器１４の冷媒蒸発圧力は、第２圧縮機２１およびディフューザ部１３ｄで昇圧した後の圧力となり、一方、吸引側蒸発器１６の冷媒蒸発圧力はディフューザ部１３ｄで昇圧した後にさらに第２電気式膨張弁２９で減圧した後の圧力となる。

従って、流出側蒸発器１４の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも吸引側蒸発器１６の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を十分に低くすることができる。その結果、流出側蒸発器１４を低温の冷蔵庫内の冷却用として用い、吸引側蒸発器１６を極低温の冷凍庫内の冷却用として用いることができる。

（Ｂ）いずれの運転モードにおいても、第２圧縮機２１（第２圧縮機構２１ａ）を備えているので、第２圧縮機構２１ａによって、エジェクタ１３の吸引能力を補助することができる。従って、低外気温時等のように、高圧冷媒と低圧冷媒との圧力差が低下して、エジェクタ１３の駆動流が流量低下するような運転条件、すなわち、エジェクタ１３の吸引能力が低下するような運転条件であっても、吸引側蒸発器１６へ冷媒を確実に供給することができる。

この際、２つの第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａおよびエジェクタ１３のディフューザ部１３ｄの昇圧作用によって冷媒を昇圧できるので、１つの圧縮機構にて冷媒を昇圧する場合に対して、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａの駆動動力を低減させてＣＯＰを向上できる。

つまり、ディフューザ部１３ｄの昇圧作用によって、第１圧縮機構１１ａの吸入圧力を上昇させることで、第１圧縮機構１１ａの駆動動力を低減できるだけでなく、それぞれの第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａにおける吸入圧力と吐出圧力との圧力差を縮小できるので、それぞれの第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａの圧縮効率を向上できる。

さらに、本実施形態では、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａの冷媒吐出能力を第１、第２電動モータ１１ｂ、２１ｂが独立に変化させることができるので、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａの圧縮効率を効果的に向上させることができる。

その結果、駆動流の流量変動が生じてディフューザ部１３ｄの昇圧能力が低下したとしても、エジェクタ式冷凍サイクルを高いＣＯＰを発揮させた状態で安定して作動させることができる。

このことは、例えば、本実施形態のように吸引側蒸発器１６の冷媒蒸発温度を−３０〜−１０℃といった極低温まで低下させる冷凍サイクル装置のように、サイクルの高低圧差を大きく維持しておく必要性がある冷凍サイクル装置では、極めて有効である。

（Ｃ）低圧分岐運転モードでは、第２分岐部２８から流出側蒸発器１４側へ流入する冷媒流量Ｇ１が、第２分岐部２８から第２温度式膨張弁２９側へ流入する冷媒流量Ｇ２よりも多くなるようにしているので、より多くの冷媒を放熱器１２にて放熱させることができる。これにより、サイクル全体として冷媒の吸熱量、すなわちサイクルの冷凍能力を拡大することができる。

（Ｄ）高圧分岐運転モードおよび同時分岐運転モードでは、第１圧縮機１１→放熱器１２→第１分岐部１８→エジェクタ１３→第２分岐部２８→流出側蒸発器１４→第１圧縮機１１の順に冷媒が流れ、さらに、第１圧縮機１１→放熱器１２→第１分岐部１８→第１電気式膨張弁１９→合流部２０→吸引側蒸発器１６→第２圧縮機１１→エジェクタ１３→第２分岐部２８→流出側蒸発器１４→第１圧縮機１１という順に冷媒が流れる。

つまり、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６といった蒸発器を通過する冷媒の流れが環状となるので、冷媒に第１、第２圧縮機１１、２１の潤滑用のオイル（冷凍機油）を混入させても、このオイルが流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６内等に滞留してしまうことを回避できる。

（Ｅ）同時分岐運転モードでは、第１電気式膨張弁１９および第２電気式膨張弁２９の双方から流出した冷媒を吸引側蒸発器１６へ供給するサイクル構成を実現できる。これにより、第１電気式膨張弁１９および第２電気式膨張弁２９のうちいずれか一方から流出した冷媒を吸引側蒸発器１６へ供給するサイクル構成に対して、吸引側蒸発器１６へ供給される冷媒流量を増加させ易くなる。

（Ｆ）特許文献１のエジェクタ式冷凍サイクルに対して、第１圧縮機１１の吸入側に流出側気液分離器としてのアキュムレータを廃止できるので、エジェクタ式冷凍サイクル１０全体としての製造コストを低減することができる。

（Ｇ）高圧側減圧手段として可変絞り機構である温度式膨張弁１７を採用しているので、サイクルの負荷変動に応じて、エジェクタ１３のノズル部１３ａへ流入させる冷媒流量を変化させることができる。その結果、負荷変動が生じても、高いＣＯＰを発揮させながら、エジェクタ式冷凍サイクルを運転することができる。

（Ｈ）温度式膨張弁１７にて減圧膨張された冷媒（図２のｃ₂点）が気液二相状態となるので、エジェクタ１３のノズル部１３ａへ気液二相状態の冷媒を流入させることができる。

従って、ノズル部１３ａへ液相冷媒を流入させる場合に対して、ノズル部１３ａにおける冷媒の沸騰を促進させることができ、ノズル効率を向上させることができる。その結果、回収エネルギ量を増加させて、ディフューザ部１３ｄにおける昇圧量を増加させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

さらに、ノズル部１３ａへ液相冷媒を流入させる場合に対して、ノズル部１３ａの冷媒通路面積を拡大することができるので、ノズル部１３ａの加工が容易となる。その結果、エジェクタ１３の製造コストを低減して、エジェクタ式冷凍サイクル１０全体としての製造コストを低減することもできる。

（第２実施形態）
本実施形態では、図３の全体構成図に示すように、第１実施形態に対して、温度式膨張弁１７の配置を、放熱器１２出口側から第１分岐部１８入口側へ至る冷媒通路に変更した例を説明する。なお、図３では、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面においても同様である。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、図４のモリエル線図により、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の作動を説明する。なお、図４における冷媒の状態を示す符号は、図２における同様の冷媒の状態を示す符号と同一の符号を用いるとともに、添字のみを変更している。このことは、以下の実施形態で説明するモリエル線図においても同様である。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、いずれの運転モードにおいても、放熱器１２から流出した冷媒は、温度式膨張弁１７にて等エンタルピ的に減圧膨張して気液二相状態となって（図４のｂ₄点→ｃ₄点）、第１分岐部１８へ流入する。

そして、高圧分岐運転モードおよび同時分岐運転モードでは、第１分岐部１８から第１電気式膨張弁１９へ流入した高圧冷媒が、第１電気式膨張弁１９にて等エンタルピ的に減圧膨張されて、その圧力を低下させる（図４の破線で示すｃ₄点→ｈβ₄点）。その他の作動は、第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１実施形態の（Ａ）〜（Ｈ）と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、図５の全体構成図に示すように、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、放熱器１２から流出した冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器３０を追加した例を説明する。

この内部熱交換器３０は、高圧側冷媒流路３０ａを通過する放熱器１２から流出した冷媒と低圧側冷媒流路３０ｂを通過するサイクルの低圧側冷媒との間で熱交換を行うものである。より具体的には、本実施形態における放熱器１２から流出した冷媒は、放熱器１２出口側から第１分岐部１８入口側へ至る冷媒通路を流通する冷媒であり、サイクルの低圧側冷媒は、第２圧縮機構２１ａへ吸入される冷媒である。

また、内部熱交換器３０の具体的構成としては、高圧側冷媒流路３０ａを形成する外側管の内側に低圧側冷媒流路３０ｂを形成する内側管を配置する二重管方式の熱交換器構成を採用している。もちろん、高圧側冷媒流路３０ａを内側管として、低圧側冷媒流路３０ｂを外側管としてもよい。

さらに、高圧側冷媒流路３０ａと低圧側冷媒流路３０ｂとを形成する冷媒配管同士をろう付け接合して熱交換させる構成等を採用してもよい。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図６のモリエル線図に示すように、いずれの運転モードにおいても、内部熱交換器３０の作用によって、第１実施形態に対して、第２圧縮機構２１ａ吸入側冷媒のエンタルピが増加し（図６のｉ₆点→ｉ’₆点）、第１分岐部１８へ流入する冷媒のエンタルピが減少する（図６のｂ₆点→ｂ’₆点）。その他の作動は、いずれの運転モードにおいても第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１実施形態の（Ａ）〜（Ｈ）と同様の効果を得ることができる。さらに、第１実施形態に対して、内部熱交換器３０の作用によって、いずれの運転モードにおいても流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。

その結果、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて冷凍能力を増大させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

（第４実施形態）
本実施形態では、図７の全体構成図に示すように、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、放熱器１２から流出した冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器３１を追加した例を説明する。

内部熱交換器３１は、高圧側冷媒流路３１ａを通過する放熱器１２から流出した冷媒と低圧側冷媒流路３１ｂを通過するサイクルの低圧側冷媒との間で熱交換を行うものである。この内部熱交換器３１の基本的構成は、第３実施形態の内部熱交換器３０と同様である。

より具体的には、本実施形態における放熱器１２から流出した冷媒は、第１分岐部１８出口側から第１電気式膨張弁１９入口側へ至る冷媒通路を流通する冷媒であり、サイクルの低圧側冷媒は、第２圧縮機構２１ａへ吸入される冷媒である。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図８のモリエル線図に示すように、高圧分岐運転モードおよび同時分岐運転モードにおいて、内部熱交換器３１の作用によって、第１実施形態に対して、第２圧縮機構２１ａ吸入側冷媒および吐出側冷媒のエンタルピが増加し（図８のｉ₈点→ｉ’₈点→ｊ’₈点）、第１電気式膨張弁１９へ流入する冷媒のエンタルピが減少する（図８のｂ₈→ｂ’₈点）。その他の作動は、第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１実施形態の（Ａ）〜（Ｈ）と同様の効果を得ることができる。さらに、第２実施形態と同様に、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて冷凍能力を増大させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

さらに、本実施形態では、内部熱交換器３１において、第１分岐部１８出口側から第１電気式膨張弁１９入口側へ至る冷媒通路を流通する高圧冷媒と第２圧縮機構２１ａへ吸入される低圧冷媒とを熱交換させているので、第１分岐部１８からノズル部１３ａへ流入する冷媒のエンタルピを不必要に減少させない。

これにより、更なるＣＯＰ向上効果を得ることができる。その理由は、ノズル部１３ａへ流入する冷媒のエンタルピを不必要に減少させないことで、ノズル部１３ａにおける回収エネルギ量を増大できるからである。

このことをより詳細に説明すると、ノズル部１３ａへ流入する冷媒のエンタルピが増加するに伴って、等エントロピ線の傾きが緩やかになる。そのため、ノズル部１３ａにて、同じ圧力分だけ等エントロピ膨張させた場合、ノズル部１３ａ入口側冷媒のエンタルピが高いほど、ノズル部１３ａ入口側冷媒のエンタルピとノズル部１３ａ出口側冷媒のエンタルピとの差（回収エネルギ量）が大きくなる。

従って、ノズル部１３ａへ流入する冷媒のエンタルピが増加するに伴って、ノズル部１３ａにおける回収エネルギ量が増大する。そして、この回収エネルギ量の増大に伴って、ディフューザ部１３ｄにおける昇圧量を増大させることができ、更なるＣＯＰ向上効果を得ることができる。

（第５実施形態）
本実施形態では、図９の全体構成図に示すように、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、放熱器１２から流出した冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器３２を追加した例を説明する。

内部熱交換器３２は、高圧側冷媒流路３２ａを通過する放熱器１２から流出した冷媒と低圧側冷媒流路３２ｂを通過するサイクルの低圧側冷媒との間で熱交換を行うものである。この内部熱交換器３２の基本的構成は、第３実施形態の内部熱交換器３０と同様である。

より具体的には、本実施形態における放熱器１２から流出した冷媒は、放熱器１２出口側から第１分岐部１８入口側へ至る冷媒通路を流通する冷媒であり、サイクルの低圧側冷媒は、第１圧縮機構１１ａへ吸入される冷媒である。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図１０のモリエル線図に示すように、いずれの運転モードにおいても、内部熱交換器３２の作用によって、第１実施形態に対して、第１圧縮機構１１ａ吸入側冷媒および吐出側冷媒のエンタルピが増加し（図１０のｇ₁₀点→ｇ’₁₀点）、第１分岐部１８へ流入する冷媒のエンタルピが減少する（図１０のｂ₁₀点→ｂ’₁₀点）。その他の作動は、第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１実施形態の（Ａ）〜（Ｈ）と同様の効果を得ることができる。さらに、第２実施形態と同様に、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて冷凍能力を増大させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

（第６実施形態）
本実施形態では、図１１の全体構成図に示すように、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、放熱器１２から流出した冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器３３を追加した例を説明する。

内部熱交換器３３は、高圧側冷媒流路３３ａを通過する放熱器１２から流出した冷媒と低圧側冷媒流路３３ｂを通過するサイクルの低圧側冷媒との間で熱交換を行うものである。この内部熱交換器３３の基本的構成は、第３実施形態の内部熱交換器３０と同様である。

より具体的には、本実施形態における放熱器１２から流出した冷媒は、第１分岐部１８出口側から第１電気式膨張弁１９入口側へ至る冷媒通路を流通する冷媒であり、サイクルの低圧側冷媒は、サイクルの低圧側冷媒は、第１圧縮機構１１ａへ吸入される冷媒である。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図１２のモリエル線図に示すように、高圧分岐運転モードおよび同時分岐運転モードにおいて、内部熱交換器３３の作用によって、第１実施形態に対して、第１圧縮機構１１ａ吸入側冷媒および吐出側冷媒のエンタルピが増加し（図１２のｇ₁₂点→ｇ’₁₂点）、第１電気式膨張弁１９へ流入する冷媒のエンタルピが減少する（図１２のｂ₁₂点→ｂ’₁₂点）。その他の作動は、第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１実施形態の（Ａ）〜（Ｈ）と同様の効果を得ることができる。さらに、第４実施形態と同様のＣＯＰ向上効果を得ることができる。

（第７実施形態）
本実施形態では、図１３の全体構成図に示すように、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、放熱器１２の構成を変更した例を説明する。

具体的には、本実施形態の放熱器１２は、冷媒を凝縮させる凝縮部１２ｂ、凝縮部１２ｂから流出した冷媒の気液を分離する気液分離部１２ｃ（レシーバ部）、および、気液分離部１２ｃから流出した液相冷媒を過冷却する過冷却部１２ｄを有する、いわゆるサブクール型凝縮器として構成されている。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図１４のモリエル線図に示すように、いずれの運転モードにおいても、放熱器１２の凝縮部１２ｂで凝縮した冷媒が、気液分離部１２ｃにて気液分離される。さらに、気液分離部１２ｃにて分離された飽和液相冷媒が過冷却部１２ｄにて過冷却化される（図１４のｂ₁₄点→ｂ’₁₄点）。その他の作動は、第１実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１実施形態の（Ａ）〜（Ｈ）と同様の効果を得ることができる。さらに、第１実施形態に対して、いずれの運転モードにおいても流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。

その結果、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて冷凍能力を増大させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

さらに、例えば、第３実施形態の内部熱交換器３０を用いる場合のように、第２圧縮機構２１ａ吸入側冷媒（サイクルの低圧側冷媒）のエンタルピを不必要に増加させてしまうことがない（図１４のｉ₁₄点）。従って、第２圧縮機構２１ａ吸入冷媒の密度が低下してしまうことを抑制して、第３実施形態に対して、吸引側蒸発器１６における冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低下させることもできる。

（第８実施形態）
上述の各実施形態では、冷媒として通常のフロン系冷媒を採用し、亜臨界冷凍サイクルを構成した例を説明したが、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を採用し、第１圧縮機１１吐出冷媒の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た例を説明する。さらに、本実施形態では、図１５の全体構成図に示すように、第１実施形態に対して、温度式膨張弁１７を廃止している。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、図１６のモリエル線図により、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０の作動を説明する。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、第１圧縮機１１吐出冷媒が放熱器１２にて放熱して冷却される。この際、放熱器１２を通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する（図１６のａ₁₆点→ｂ₁₆点）。

放熱器１２から流出した冷媒は、第１分岐部１８へ流入し、高圧分岐運転モードおよび同時分岐運転モードにおいては、エジェクタ１３のノズル部１３ａ側へ流入する冷媒流れと第１温度式膨張弁１９側へ流入する冷媒流れとに分流される（図１６のｂ₁₆点）。第１分岐部１８からノズル部１３ａ側へ流出した超臨界状態の高圧冷媒は、ノズル部１３ａで等エントロピ的に減圧膨張する（図１６のｂ₁₆点→ｄ₁₆点）。

一方、高圧分岐運転モードおよび同時分岐運転モードにおいて、第１分岐部１８から第１温度式膨張弁１９側へ流出した超臨界状態の高圧冷媒は、第１温度式膨張弁１９にて等エンタルピ的に減圧膨張されて、その圧力を低下させる（図１６のｂ₁₆点→ｈβ₁₆点）。その他の作動は、第１実施形態と同様である。従って、本実施形態の構成においても、第１実施形態の（Ａ）〜（Ｆ）と同様の効果を得ることができる。

さらに、超臨界冷凍サイクルでは、高圧側冷媒圧力が亜臨界冷凍サイクルよりも高くなるので、サイクルの高低圧差（図１６では、ｂ₁₆点とｄ₁₆点の圧力差）が拡大し、エジェクタ１３のノズル部１３ａにおける減圧量が増加する。これにより、ノズル部１３ａ入口側冷媒のエンタルピとノズル部１３ａ出口側冷媒のエンタルピとの差（回収エネルギ量）も増加するので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

（第９実施形態）
本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル４０では、図１７の全体構成図に示すように、第１圧縮機１１の吐出口側に、第１実施形態の第１分岐部１８と同様の構成の第３分岐部３８を配置している。第３分岐部３８の一方の冷媒流出口には、第１放熱器１２１が接続され、他方の冷媒流出口には、第２放熱器１２２が接続されている。

第１放熱器１２１は、第３分岐部３８の一方の冷媒流出口から流出した高圧冷媒と、冷却ファン１２１ａにより送風される庫外空気（外気）とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。また、第１放熱器１２２は、第３分岐部３８の他方の冷媒流出口から流出した高圧冷媒と、冷却ファン１２２ａにより送風される庫外空気（外気）とを熱交換させて、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。

さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル４０では、第１放熱器１２１の熱交換面積を、第２放熱器に対して縮小させることによって、第１放熱器１２１の熱交換能力（放熱性能）を第２放熱器１２２の熱交換能力よりも低下させている。冷却ファン１２１ａ、１２２ａ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。

また、第１、２放熱器１２１、１２２の出口側に、それぞれ第１、２放熱器１２１、１２２から流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を溜めておく高圧側気液分離器としてのレシーバ（受液器）を設けてもよい。そして、このレシーバから分離された飽和液相冷媒を下流側へ導出させるようにしてもよい。

第１放熱器１２１の出口側には、第１実施形態と同様の高圧側減圧手段としての温度式膨張弁１７が接続されている。さらに、温度式膨張弁１７の出口側には、第１実施形態と同様のエジェクタ１３のノズル部１３ａ入口側が接続されている。さらに、エジェクタ１３のディフューザ部１３ｄの出口側には、流出側蒸発器１４が接続されている。

一方、第２放熱器１２２の出口側には、吸引側減圧手段としての固定絞り３９が接続されている。この固定絞り３９としては、具体的に、オリフィスやキャピラリチューブを採用できる。固定絞り３９の出口側には、第１実施形態と同様の吸引側蒸発器１６が接続されている。その他の構成は、第１実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０と同様である。

次に、上記構成における本実施形態の作動を図１８のモリエル線図により説明する。操作パネルの作動スイッチが投入されると、制御装置が第１、第２電動モータ１１ｂ、２１ｂ、冷却ファン１２ａ、送風ファン１４ａ、１６ａを作動させる。これにより、第１圧縮機１１が冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。この時の冷媒の状態は、図１８のａ₁₈点である。

第１圧縮機１１から吐出された高温高圧状態の気相冷媒は第３分岐部３８へ流入し、第１放熱器１２１側へ流入する冷媒流れと第２放熱器１２２側へ流入する冷媒流れとに分流される（図１８のａ₁₈点）。

ここで、本実施形態では、第１放熱器１２１側へ流入する冷媒流量Ｇｒ１と第２放熱器１２２側へ流入する冷媒流量Ｇｒ２との流量比Ｇｒ１／Ｇｒ２が、サイクル全体として高いＣＯＰを発揮できる最適流量比となるように、第３分岐部３８内の各冷媒通路の通路面積（圧力損失特性）が決定されている。

第１放熱器１２１側へ流入した冷媒は、冷却ファン１２１ａから送風された送風空気（外気）と熱交換して放熱して凝縮する（図１８のａ₁₈点→ｂ１₁₈点）。一方、第２放熱器１２２側へ流入した冷媒は、冷却ファン１２２ａから送風された送風空気（外気）と熱交換して放熱して凝縮する（図１８のａ₁₈点→ｂ２₁₈点）。

この際、第１放熱器１２１の熱交換能力が、第２放熱器１２２の熱交換能力よりも低く設定されているので、第１放熱器１２１から流出した冷媒のエンタルピは、第２放熱器１２２から流出した冷媒のエンタルピよりも高くなる。

第１放熱器１２１から流出した冷媒は、温度式膨張弁１７へ流入して、等エンタルピ的に減圧膨張して気液二相状態となる（図１８のｂ１₁₈点→ｃ₁₈点）。この際、温度式膨張弁１７の弁開度は、流出側蒸発器１４出口側冷媒の過熱度（図１８のｇ₁₈点）が予め定めた所定値となるように調整される。

温度式膨張弁１７から流出した中間圧冷媒は、ノズル部１３ａで等エントロピ的に減圧膨張する（図１８のｃ₁₈点→ｄ₁₈点）。そして、ノズル部１３ａから噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口１３ｂから吸引された吸引冷媒がエジェクタ１３の混合部１３ｃにて混合されて（図１８のｄ₁₈点→ｅ₁₈点、ｊ₁₈点→ｅ₁₈点）、ディフューザ部１３ｄにて昇圧される（図１８のｅ₁₈点→ｆ₁₈点）。

ディフューザ部１３ｄから流出した冷媒は、流出側蒸発器１４へ流入して、送風ファン１４ａによって循環送風された冷蔵庫内空気から吸熱して蒸発する（図１８のｆ₁₈点→ｇ₁₈点）。これにより、冷蔵庫内空気が冷却される。そして、流出側蒸発器１４から流出した冷媒は、第１圧縮機１１に吸入され、再び圧縮される（図１８のｇ₁₈点→ａ₁₈点）。

一方、第２放熱器１２２から流出した冷媒は、固定絞り３９にてさらに等エンタルピ的に減圧膨張されて、その圧力を低下させる（図１８のｂ２₁₈点→ｈ₁₈点）。固定絞り３９にて減圧膨張された冷媒は、吸引側蒸発器１６へ流入して、送風ファン１６ａにより循環送風される冷凍庫内空気から吸熱して蒸発する（図１８のｈ₁₈点→ｉ₁₈点）。これにより、庫内空気が冷却される。

そして、吸引側蒸発器１６から流出した冷媒は、第２圧縮機２１に吸入され、圧縮されて（図１８のｉ₁₈点→ｊ₁₈点）、エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｂからエジェクタ１３内へ吸引される（図１８のｊ₁₈点→ｅ₁₈点）。第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａの昇圧量の制御等のその他の作動は、第１実施形態と同様である。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０は、上述の如く作動するので、第１実施形態の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）〜（Ｈ）と同様の効果を得ることができる。

さらに、第１放熱器１２１および第２放熱器１２２の放熱性能を独立に変化させることができるので、例えば、第２放熱器１２２の放熱性能と吸引側蒸発器１６の吸熱性能とを容易に適合させること、および、第１、２放熱器１２１、１２２の放熱性能と流出側蒸発器１４の吸熱性能とを容易に適合させることができる。従って、サイクルの作動を安定化させやすい。

また、第１放熱器１２１の熱交換能力を、第２放熱器（１２２）の熱交換能力よりも低下させているので、エジェクタ１３のノズル部１３ａへ流入する冷媒のエンタルピが不必要に減少してしまうことを回避できる。これにより、ノズル部１３ａにおける回収エネルギ量を増大させて、第４実施形態と同様のＣＯＰ向上効果を得ることができる。

（第１０実施形態）
本実施形態では、図１９の全体構成図に示すように、第９実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、第２放熱器１２２から流出した冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器３４を追加した例を説明する。

内部熱交換器３４は、高圧側冷媒流路３４ａを通過する第２放熱器１２２から流出した冷媒と低圧側冷媒流路３４ｂを通過するサイクルの低圧側冷媒との間で熱交換を行うものである。この内部熱交換器３４の基本的構成は、第３実施形態の内部熱交換器３０と同様である。より具体的には、本実施形態におけるサイクルの低圧側冷媒は、第２圧縮機構２１ａへ吸入される冷媒である。その他の構成は、第９実施形態と同様である。

次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図２０のモリエル線図に示すように、内部熱交換器３４の作用によって、第９実施形態に対して、第２圧縮機構２１ａ吸入側冷媒のエンタルピが増加し（図２０のｉ₂₀点→ｉ’₂₀点）、固定絞り３９へ流入する冷媒のエンタルピが減少する（図２０のｂ２₂₀→ｂ２’₂₀点）。その他の作動は、第９実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第９実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、内部熱交換器３４の作用によって、吸引側蒸発器１６へ流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。これにより、吸引側蒸発器１６の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて冷凍能力を増大させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

（第１１実施形態）
本実施形態では、図２１の全体構成図に示すように、第９実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、第２放熱器１２２から流出した冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器３５を追加した例を説明する。

内部熱交換器３５は、高圧側冷媒流路３５ａを通過する放熱器１２から流出した冷媒と低圧側冷媒流路３５ｂを通過するサイクルの低圧側冷媒との間で熱交換を行うものである。この内部熱交換器３５の基本的構成は、第３実施形態の内部熱交換器３０と同様である。より具体的には、本実施形態におけるサイクルの低圧側冷媒は、第１圧縮機構１１ａへ吸入される冷媒である。その他の構成は、第９実施形態と同様である。

次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図２２のモリエル線図に示すように、内部熱交換器３５の作用によって、第９実施形態に対して、第１圧縮機構１１ａ吸入側冷媒のエンタルピが増加し（図２２のｇ₂₂点→ｇ’₂₂点）、固定絞り３９へ流入する冷媒のエンタルピが減少する（図２２のｂ２₂₂点→ｂ２’₂₂点）。その他の作動は、第９実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第９実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、内部熱交換器３５の作用によって、第１０実施形態と同様に、吸引側蒸発器１６の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて冷凍能力を増大させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

（第１２実施形態）
本実施形態では、図２３の全体構成図に示すように、第９実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、第２放熱器１２２の構成を変更した例を説明する。

具体的には、本実施形態の第２放熱器１２２の基本的構成は、第７実施形態の放熱器１２と同様である。従って、本実施形態の第２放熱器１２２は、凝縮部１２２ｂ、気液分離部１２２ｃ（レシーバ部）、および、過冷却部１２２ｄを有する、いわゆるサブクール型凝縮器である。その他の構成は、第９実施形態と同様である。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図２４のモリエル線図に示すように、第２放熱器１２２の凝縮部１２２ｂで凝縮した冷媒が、気液分離部１２２ｃにて気液分離される。さらに、気液分離部１２２ｃにて分離された飽和液相冷媒が過冷却部１２２ｄにて過冷却化される（図２４のｂ２₂₄点→ｂ２’₂₄点）。その他の作動は、第９実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第９実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、吸引側蒸発器１６へ流入する冷媒のエンタルピを減少させることができるので、吸引側蒸発器１６の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて冷凍能力を増大させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

さらに、第７実施形態と同様に、例えば、第１０実施形態に対して、吸引側蒸発器１６における冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低下させることもできる。

（第１３実施形態）
本実施形態では、図２５の全体構成図に示すように、第９実施形態の構成に対して、温度式膨張弁１７を廃止するとともに、第８実施形態と同様に、冷媒として二酸化炭素を採用して超臨界冷凍サイクルを構成した例を説明する。その他の構成は、第９実施形態と同様である。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図２６のモリエル線図に示すように、第１圧縮機１１吐出冷媒が第３分岐部３８にて分岐されて、分岐されたそれぞれの冷媒が第１、２放熱器１２１、１２２にて放熱して冷却される。この際、第１、２放熱器１２１、１２２を通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する（図２６のａ₂₆点→ｂ１₂₆点、ａ₂₆点→ｂ２₂₆点）。

第１放熱器１２１から流出した超臨界状態の高圧冷媒は、ノズル部１３ａで等エントロピ的に減圧膨張する（図２６のｂ１₂₆点→ｄ₂₆点）。一方、第２放熱器１２２から流出した超臨界状態の高圧冷媒は、固定絞り３９にて等エンタルピ的に減圧膨張されて、その圧力を低下させる（図２６のｂ２₂₆点→ｈ₂₆点）。その他の作動は、第９実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１実施形態の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）と同様の効果を得ることができる。さらに、第８実施形態と同様に、ノズル部１３ａにおける回収エネルギ量の増加によるＣＯＰ向上効果を得ることもできる。

（第１４実施形態）
本実施形態では、本発明のエジェクタ式冷凍サイクルを冷凍装置に適用した例を説明する。図２７は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０の全体構成図である。

エジェクタ式冷凍サイクル５０は、２つの第１、第２熱交換器５１、５２を備え、このうち第１熱交換器５１によって熱交換対象流体である庫内空気を冷却する第１運転モードと、第２熱交換器５２によって庫内空気を冷却する第２運転モードとを切替可能に構成されている。なお、図２７における実線矢印は、第１運転モード時における冷媒の流れを示し、破線矢印は、第２運転モードにおける冷媒の流れを示している。

そして、この運転モードの切り替えは、冷媒流路切替手段である第１、第２電気式四方弁５３、５４がエジェクタ式冷凍サイクル５０の冷媒流路を切り替えることによって行われる。第１、第２電気式四方弁５３、５４は、それぞれ制御装置から出力される制御信号によって、その作動が制御される。

第１電気式四方弁５３は、第１実施形態と同様の構成の放熱器１２の出口側に接続されている。そして、放熱器１２の出口側と第１熱交換器５１の入口側との間および後述するアキュムレータ５５の液相冷媒流出口側と第２熱交換器５２の入口側との間を同時に接続する冷媒流路（図２７の実線矢印で示す回路）と、放熱器１２の出口側と第２熱交換器５２の入口側との間およびアキュムレータ５５の液相冷媒流出口側と第１熱交換器５１の入口側との間を同時に接続する冷媒流路（図２７の破線矢印で示す回路）とを切り替える。

アキュムレータ５５は、エジェクタ１３のディフューザ部１３ｄから流出した冷媒の気液を分離して余剰冷媒を貯える流出側気液分離器である。さらに、本実施形態では、アキュムレータ５５の液相冷媒流出口と第１電気式四方弁５３との間に、第１電気式四方弁５３側へ流出する冷媒を減圧膨張させる固定絞り５９が配置されている。この固定絞り５９の基本的構成は、第９実施形態の固定絞り３９と同様である。

一方、第２電気式四方弁５４は、第１、第２熱交換器５１、５２の出口側に接続されている。そして、第１熱交換器５１の出口側とエジェクタ１３のノズル部１３ａ入口側との間および第２熱交換器５２の出口側と第２圧縮機２１の吸入口側との間を同時に接続する冷媒流路（図２７の実線矢印で示す回路）と、第２熱交換器５２の出口側とエジェクタ１３のノズル部１３ａ入口側との間および第１熱交換器５１の出口側と第２圧縮機２１の吸入口側との間を同時に接続する冷媒流路（図２７の破線矢印で示す回路）とを切り替える。

さらに、本実施形態では、第２電気式四方弁５４とエジェクタ１３のノズル部１３ａとの間に、ノズル部１３ａへ流入する冷媒を減圧膨張させる高圧側減圧手段としての温度式膨張弁５７が配置されている。

温度式膨張弁５７は、エジェクタ１３の第２圧縮機２１の吸入側冷媒通路に配置された感温部（図示せず）を有しており、第２圧縮機２１吸入側冷媒の温度と圧力とに基づいて、第２圧縮機２１吸入側冷媒の過熱度を検出し、この過熱度が予め設定された所定値となるように機械的機構により弁開度（冷媒流量）を調整する可変絞り機構である。

第１、第２熱交換器５１、５２は、それぞれ内部に流入した冷媒と第１、第２送風ファン５１ａ、５２ａによって循環送風される庫内空気とを熱交換させる利用側熱交換器である。第１、第２送風ファン５１ａ、５２ａ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。

アキュムレータ５５は、エジェクタ１３のディフューザ部１３ｄから流出した冷媒の気液を分離してサイクル内の余剰冷媒を溜める流出側気液分離器である。さらに、アキュムレータ５５の気相冷媒流出口は、第１圧縮機１１の冷媒吸入口側に接続される。その他の構成は、第１実施形態と同様である。

次に、図２８のモリエル線図により、上記構成における本実施形態の作動を説明する。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０では、第１運転モードと第２運転モードとを予め定めた時間毎に切り替えて連続的に冷凍庫内を冷却する。

ａ．第１運転モード
第１運転モードでは、制御装置が、第１、第２電動モータ１１ｂ、２１ｂ、冷却ファン１２ａ、第１、第２送風ファン５１ａ、５２ａを作動させる。

さらに、制御装置が、放熱器１２の出口側と第１熱交換器５１の入口側との間およびアキュムレータ５５の液相冷媒流出口側と第２熱交換器５２の入口側との間を同時に接続するように第１電気式四方弁５３を切り替え、第１熱交換器５１の出口側とエジェクタ１３のノズル部１３ａ入口側との間および第２熱交換器５２の出口側と第２圧縮機２１の吸入口側との間を同時に接続するように第２電気式四方弁５４を切り替える。

これにより、図２７の実線矢印に示すように、第１圧縮機１１→放熱器１２（→第１電気式四方弁５３）→第１熱交換器５１（→第２電気式四方弁５４）→温度式膨張弁５７→エジェクタ１３のノズル部１３ａ→アキュムレータ５５の気相冷媒出口→第１圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、アキュムレータ５５の液相冷媒出口→固定絞り５９（→第１電気式四方弁５３）→第２熱交換器５２（→第２電気式四方弁５４）→第２圧縮機２１→エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｂ→アキュムレータ５５の順に冷媒が循環するサイクルが構成される。

従って、第１圧縮機構１１ａにて圧縮された冷媒は（図２８のａ₂₈点）、放熱器１２にて送風ファン１２ａにより送風された外気と熱交換して冷却されて（図２８のａ₂₈点→ｂ₂₈点）、第１電気式四方弁５３を介して、第１熱交換器５１へ流入する。

第１熱交換器５１へ流入した冷媒は、第１送風ファン５１ａにより循環送風された庫内空気と熱交換して冷却される（図２８のｂ₂₈点→ｂ’₂₈点）。この際、第１熱交換器５１の除霜がなされる。

第１熱交換器５１から流出した冷媒は、第２電気式四方弁５４を介して、温度式膨張弁５７へ流入する。温度式膨張弁５７へ流入した冷媒は、等エンタルピ的に減圧膨張して気液二相状態となる（図２のｂ’₂₈点→ｃ₂₈点）。この際、温度式膨張弁１７の弁開度は、流出側蒸発器１４出口側冷媒の過熱度（図２８のｇ₂₈点）が予め定めた所定値となるように調整される。

温度式膨張弁５７から流出した中間圧冷媒は、エジェクタ１３のノズル部１３ａへ流入して、等エントロピ的に減圧膨張されて噴射される（図２のｃ₂₈点→ｄ₂₈点）。この噴射冷媒の吸引作用により、冷媒吸引口１３ｂから第２圧縮機構２１ａ吐出冷媒が吸引される（図２８のｊ₂₈点→ｅ₂₈点）。

さらに、ノズル部１３ａから噴射された噴射冷媒と冷媒吸引口１３ｂから吸引された吸引冷媒がエジェクタ１３の混合部１３ｃにて混合され、ディフューザ部１３ｄにて昇圧される（図２８のｅ₂₈点→ｆ₂₈点）。

そして、ディフューザ部１３ｄから流出した冷媒は、アキュムレータ５５にて気液分離され（図２８のｆ₂₈点→ｇ₂₈点、ｆ₂₈点→ｇ’₂₈点）、アキュムレータ５５の気相冷媒出口から流出した気相冷媒は、第１圧縮機構１１ａに吸入されて再び圧縮される。（図２８のｇ₂₈点→ａ₂₈点）
一方、アキュムレータ５５の液相冷媒出口から流出した液相冷媒は、固定絞り５９にて更に等エンタルピ的に減圧膨張され（図２８のｇ’₂₈点→ｈ₂₈点）、第１電気式四方弁５３を介して、第２熱交換器５２へ第２熱交換器５２へ流入する。第２熱交換器５２へ流入した冷媒は、第２送風ファン５２ａにより循環送風された室内送風空気から吸熱して蒸発する（図２８のｈ₂₈点→ｉ₂₈点）。これにより、庫内空気が冷却される。

そして、第２熱交換器５２から流出した冷媒は、第２電気式四方弁５４を介して、第２圧縮機構２１ａに吸入され、圧縮される。この際、制御装置は、第１実施形態と同様に、エジェクタ式冷凍サイクル全体としてのＣＯＰが略最大に近づくように、第１、第２電動モータ１１ｂ、２１ｂの作動を制御する。

従って、本実施形態の第１運転モードでは、第１圧縮機構１１ａから吐出された冷媒を放熱器１２および第１熱交換器５１にて放熱させるとともに、第２熱交換器５２にて冷媒を蒸発させる冷媒流路に切り替えている。これにより、第１熱交換器５１を除霜しながら、第２熱交換器５２にて庫内空気を冷却できる。

ｂ．第２運転モード
第２運転モードでは、制御装置が、放熱器１２の出口側と第２熱交換器５２の入口側との間およびアキュムレータ５５の液相冷媒流出口側と第１熱交換器５２の入口側との間を同時に接続するように第１電気式四方弁５３を切り替え、第２熱交換器５２の出口側とエジェクタ１３のノズル部１３ａ入口側との間および第１熱交換器５１の出口側と第２圧縮機２１の吸入口側との間を同時に接続するように第２電気式四方弁５４を切り替える。

これにより、図２７の破線矢印に示すように、第１圧縮機１１→放熱器１２（→第１電気式四方弁５３）→第２熱交換器５２（→第２電気式四方弁５４）→温度式膨張弁５７→エジェクタ１３のノズル部１３ａ→アキュムレータ５５の気相冷媒出口→第１圧縮機１１の順に冷媒が循環するとともに、アキュムレータ５５の液相冷媒出口→固定絞り５９（→第１電気式四方弁５３）→第１熱交換器５１（→第２電気式四方弁５４）→第２圧縮機２１→エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｂ→アキュムレータ５５の順に冷媒が循環するサイクルが構成される。

従って、本実施形態の第２運転モードでは、第１運転モードとは逆に、第１圧縮機構１１ａから吐出された冷媒を放熱器１２および第２熱交換器５２にて放熱させるとともに、第１熱交換器５１にて冷媒を蒸発させる冷媒流路に切り替えている。このため、第２運転モードの冷媒の状態は図２８のモリエル線図と同様である。これにより、第２熱交換器５２を除霜しながら、第１熱交換器５１にて庫内空気を冷却できる。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０は、上述の如く作動するので、第１実施形態の（Ｂ）、（Ｇ）、（Ｈ）と同様の効果を得ることができる。さらに、第１運転モードと第２運転モードとを交互に切り替えることで、第１、第２熱交換器５１、５２のうち、いずれか一方の除霜を行いながらも、他方にて庫内空気を冷却できる。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０では、連続的に安定した冷却能力を発揮できる。

（第１５実施形態）
本実施形態では、図２９の全体構成図に示すように、第１４実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０に対して、ノズル部１３ａ上流側の高圧冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器３６を追加した例を説明する。この内部熱交換器３６は、高圧側冷媒流路３６ａを通過するノズル部１３ａ上流側の高圧冷媒と低圧側冷媒流路３０ｂを通過するサイクルの低圧側冷媒との間で熱交換を行うものである。

内部熱交換器３６の基本的構成は、第３実施形態の内部熱交換器３０と同様である。より具体的には、本実施形態におけるノズル部１３ａ上流側の高圧冷媒は、第２電気式四方弁５４から温度式膨張弁５７へ至る冷媒通路を流通する冷媒であり、サイクルの低圧側冷媒は、第２圧縮機構２１ａへ吸入される冷媒である。その他の構成は、第１４実施形態と同様である。

次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０を作動させると、図３０のモリエル線図に示すように、内部熱交換器３６の作用によって、第１４実施形態に対して、第２圧縮機構２１ａ吸入側冷媒のエンタルピが増加し（図３０のｉ₃₀点→ｉ’₃₀点）、温度式膨張弁５７へ流入する冷媒のエンタルピが減少する（図３０のｂ’₃₀→ｂ”₃₀点）。その他の作動は、第１４実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１４実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、いずれの運転モードにおいても、内部熱交換器３６の作用によって、第１、第２熱交換器５１、５２のうち、蒸発器として作用する熱交換器へ流入する冷媒のエンタルピを減少させることができる。

これにより、蒸発器として作用する熱交換器の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて冷凍能力を増大させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

（第１６実施形態）
本実施形態では、図３１の全体構成図に示すように、第１４実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０に対して、ノズル部１３ａ上流側の高圧冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器３７を追加した例を説明する。この内部熱交換器３７は、高圧側冷媒流路３７ａを通過するノズル部１３ａ上流側の高圧冷媒と低圧側冷媒流路３７ｂを通過するサイクルの低圧側冷媒との間で熱交換を行うものである。

内部熱交換器３６の基本的構成は、第３実施形態の内部熱交換器３０と同様である。より具体的には、本実施形態におけるノズル部１３ａ上流側の高圧冷媒は、第２電気式四方弁５４から温度式膨張弁５７へ至る冷媒通路を流通する冷媒であり、サイクルの低圧側冷媒は、第２圧縮機構２１ａへ吸入される冷媒である。その他の構成は、第１４実施形態と同様である。

次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０を作動させると、図３２のモリエル線図に示すように、内部熱交換器３７の作用によって、第１４実施形態に対して、第１圧縮機構１１ａ吸入側冷媒のエンタルピが増加し（図３２のｇ₃₂点→ｇ’₃₂点）、温度式膨張弁５７へ流入する冷媒のエンタルピが減少する（図３２のｂ’₃₂→ｂ”₃₂点）。その他の作動は、第１４実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１４実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、いずれの運転モードにおいても、内部熱交換器３７の作用によって、第１５実施形態と同様に、蒸発器として作用する熱交換器の入口側冷媒のエンタルピと出口側冷媒のエンタルピとのエンタルピ差を拡大させて冷凍能力を増大させることができるので、より一層、ＣＯＰを向上できる。

（第１７実施形態）
本実施形態では、図３３の全体構成図に示すように、第１４実施形態の構成に対して、温度式膨張弁５７を廃止するとともに、第８実施形態と同様に、冷媒として二酸化炭素を採用して超臨界冷凍サイクルを構成した例を説明する。その他の構成は、第１４実施形態と同様である。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０を作動させると、図３４のモリエル線図に示すように、第１圧縮機１１吐出冷媒が放熱器１２および第１、第２熱交換器５１、５２のうち放熱器として作用する熱交換器にて、放熱して冷却される。この際、放熱器１２および放熱器として作用する熱交換器を通過する冷媒は、凝縮することなく超臨界状態のまま放熱する（図３４のａ_34点→ｂ_34点→ｂ’₃₄点）。

第１、第２熱交換器５１、５２のうち放熱器として作用する熱交換器から流出した超臨界状態の高圧冷媒は、第２電気式四方弁５４を介して、エジェクタのノズル部１３ａへ流入する。そして、ノズル部１３ａで等エントロピ的に減圧膨張する（図３４のｂ’₃₄点→ｄ₃₄点）。その他の作動は、第１４実施形態と同様である。

従って、本実施形態の構成においても、第１４実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第８実施形態と同様に、ノズル部１３ａにおける回収エネルギ量の増加によるＣＯＰ向上効果を得ることもできる。

（第１８実施形態）
本実施形態では、図３５の全体構成図および図３６のモリエル線図に示すように、第１４実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０に対して、エジェクタ１３のディフューザ部１３ｄの下流側であって、アキュムレータ５５の上流側に流出側蒸発器１４および流出側蒸発器１４へ熱交換対象流体を送風する送風ファン１４ａを配置した例を説明する。その他の構成は第１４実施形態と同様である。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０を作動させると、第１４実施形態と同様に作動するだけでなく、流出側蒸発器１４において、図３６のモリエル線図に示すように、ｆ₃₆点からｆ’₃₆点へ至る過程の液相冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることができる。これにより、送風ファン１４ａからの送風空気も冷却できる。

この際、流出側蒸発器１４では、第１、第２熱交換器５１、５２のうち蒸発器として作用する熱交換器における冷媒蒸発温度よりも高い温度で冷媒が蒸発する。つまり、第１、第２熱交換器５１、５２のうち蒸発器として作用する熱交換器および流出側蒸発器１４では、異なる温度帯で冷媒が蒸発する。

これにより、本実施形態では、第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、例えば、流出側蒸発器１４で０℃〜１０℃の低温で食料、飲料などを保存する冷蔵庫内の庫内空気を冷却することもできる。もちろん、第１４〜１７実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル５０に流出側蒸発器１４を追加してもよい。

（第１９実施形態）
本実施形態では、図３７の全体構成図に示すように、第９実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、第１１実施形態と同様の内部熱交換器３５を追加するとともに、流出側蒸発器１４および送風ファン１４ａを廃止した例を説明する。

本実施形態の内部熱交換器３５は、第２放熱器１２２出口側から固定絞り１９入口側へ至る冷媒通路を流通する高圧側冷媒と、第１圧縮機構１１ａ吸入冷媒とを熱交換させるものである。その他の構成は、第９実施形態と同様である。

本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させると、図３８のモリエル線図に示すように、内部熱交換器３５の作用によって、ディフューザ部１３ｄから流出した冷媒が内部熱交換器３５の低圧側冷媒流路３５ｂにて蒸発して、第１圧縮機構１１ａ吸入側冷媒のエンタルピが増加する（図３８のｆ₃₈点→ｇ₃₈点）。さらに、第２放熱器１２２から流出した冷媒のエンタルピが減少する（図３８のｂ’₃₈点→ｂ”₃₈点）。

その他の作動は、第９実施形態と同様である。従って、本実施形態では、吸引側蒸発器１６にて冷却作用を発揮できるだけでなく、第１実施形態の（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）〜（Ｈ）と同様の効果を得ることができる。

さらに、第９実施形態と同様に、ノズル部１３ａへ流入する冷媒のエンタルピを減少させないことによるＣＯＰ向上効果を得ることができる。さらに、第１１実施形態と同様の内部熱交換器３２によるＣＯＰ向上効果を得ることができる。

（第２０実施形態）
本実施形態では、図３９の全体構成図に示すように、第１９実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０に対して、第１４実施形態と同様のアキュムレータ５５および吸引側気液分離器５５ａを追加したものである。

吸引側気液分離器５５ａは、吸引側蒸発器１６から流出した冷媒の気液を分離して、サイクル内の余剰液相冷媒を溜めるものである。さらに、吸引側気液分離器５５ａの気相冷媒流出口には、第２圧縮機２１の吸入口が接続されている。その他の構成は、第１９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を作動させると、第１９実施形態と同様に作動して、吸引側蒸発器１６にて冷却作用を発揮できるだけでなく、第１実施形態の（Ｂ）、（Ｆ）〜（Ｈ）と同様の効果、および、第２６実施形態と同様のＣＯＰ向上効果を得ることができる。

さらに、アキュムレータ５５および吸引側気液分離器５５ａの作用によって、それぞれ第１、第２圧縮機１１、２１の液圧縮の問題を回避できる。なお、本実施形態では、アキュムレータ５５および吸引側気液分離器５５ａの双方を設けた例を説明しているが、いずれか一方を設ける構成としてもよい。

（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、第１、第２圧縮機１１、２１として、それぞれ別体で構成された圧縮機を採用した例を説明したが、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａおよび第１、第２電動モータ１１ｂ、２１ｂを一体的に構成してもよい。

例えば、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａおよび第１、第２電動モータ１１ｂ、２１ｂを同一のハウジング内に収容して一体的に構成してもよい。この場合には、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａの回転軸を共通化して、共通する駆動源から供給される駆動力によって双方の圧縮機構を駆動するようにしてもよい。

これにより、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａを小型化して、エジェクタ式冷凍サイクル全体としての小型化を図ることができる。

（２）上述の実施形態では、第１、第２圧縮機１１、２１として、電動圧縮機を採用した例を説明したが、第１、第２圧縮機１１、２１の形式はこれに限定されない。

例えば、エンジン等を駆動源として、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採用してもよい。この場合は、吐出容量変更手段が、吐出能力変更手段となる。また、電磁クラッチの断続により駆動源との接続を断続的に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使用してもよい。この場合は、電磁クラッチが、吐出能力変更手段となる。

さらに、第１、第２圧縮機１１、２１に、同一の形式の圧縮機構を採用してもよいし、異なる形式の圧縮機構を採用してもよい。

（３）上述の実施形態では、エジェクタ１３としてノズル部１３ａの絞り通路面積が固定された固定式のエジェクタ１３を採用しているが、ノズル部の絞り通路面積を変更可能に構成された可変エジェクタを採用してもよい。同様に、各吸引側減圧手段として可変絞り機構を採用してもよい。

また、上述の第１〜第７、第９〜第１２実施形態では、高圧側減圧手段として、流出側蒸発器１４出口側冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように調整する温度式膨張弁１７を採用しているが、もちろん、吸引側蒸発器１６出口側冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように調整する温度式膨張弁５７を採用してもよい。

さらに、高圧側減圧手段として、絞り開度（弁開度）を外部からの電気的制御信号によって調整可能な電気式膨張弁を採用してもよい。さらに、高圧側減圧手段として、可変絞り機構を採用することなく、固定絞り３９、５９と同様の構成の固定絞り機構を採用してもよい。さらに、第１〜第７、第９〜第１２、第１４〜第１６、第１８〜第２０実施形態において、高圧側減圧手段を廃止してもよい。

また、第８、第１３、第１７実施形態のように、超臨界冷凍サイクルを構成する場合には、高圧側減圧手段として、高圧側冷媒圧力を、放熱器１２、第１放熱器１２１、第１、第２熱交換器のうち放熱器として機能する熱交換器の出口側の高圧側冷媒温度に基づいてＣＯＰが略最大となるように決定される目標高圧に調整する圧力制御弁を採用してもよい。

このような圧力制御弁としては、具体的に、放熱器として作用する熱交換器の出口側に設けられた感温部を有し、この感温部の内部に放熱器として作用する熱交換器出口側の高圧冷媒の温度に対応した圧力を発生させ、感温部の内圧と放熱器として作用する熱交換器出口側の冷媒圧力とのバランスで弁開度を機械的機構により調整する構成等を採用できる。

（４）上述の各実施形態における高圧側減圧手段および各低圧側減圧手段として、冷媒を体積膨張させて減圧させるとともに、冷媒の圧力エネルギを機械的エネルギに変換して出力する膨張機を採用してもよい。このような膨張機としては、具体的に、スクロール型、ベーン型、ローリングピストン型といった容積型圧縮機構を採用できる。

そして、容積型圧縮機構を圧縮機構として用いる場合の冷媒流れに対して逆流させるように冷媒を流すことで、冷媒を体積膨張させて減圧させながら、機械的エネルギを出力させることができる。例えば、膨張機として回転式の容積型圧縮機構を採用すれば、機械的エネルギとして回転エネルギを出力させることができる。

さらに、膨張機から出力された機械的エネルギを、例えば、第１、第２圧縮機構の補助動力源として利用すれば、エジェクタ式冷凍サイクル１０全体としてのエネルギ効率を向上させることができる。また、膨張機から出力された機械的エネルギを、外部機器の動力源として利用してもよい。

例えば、外部機器として発電機を採用すれば、電気エネルギを得ることができる。また、外部機器としてフライホイールを採用すれば、膨張機から出力された機械的エネルギを運動エネルギとして蓄えることができる。また、外部機器として発条装置（ぜんまいばね）を採用すれば、膨張機から出力された機械的エネルギを弾性エネルギとして蓄えることもできる。

（５）上述の第１〜第１３実施形態に対して、第１圧縮機１１の吸入側に、第１４〜第１８実施形態と同様の流出側気液分離器としてのアキュムレータ５５を設けてもよい。これにより、アキュムレータにて分離された気相冷媒のみを第１圧縮機構１１ａへ供給することができ、第１圧縮機構１１ａの液圧縮の問題を回避できる。

同様に、上述の第１〜第１８実施形態に対して、第２０実施形態と同様の吸引側気液分離器５５ａを配置してもよい。これにより、吸引側気液分離器にて分離された気相冷媒のみを第２圧縮機構２１ａへ供給することができ、第２圧縮機構２１ａの液圧縮の問題を回避できる。

（６）上述の第１〜第１３実施形態では、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６にて異なる冷却対象空間（冷蔵庫内空間、冷凍庫内空間）を冷却する例を説明したが、同一の冷却対象空間を冷却するようにしてもよい。この場合は、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６を一体構造に組み付けて、送風ファンから送風された空気を流出側蒸発器１４→吸引側蒸発器１６の順に通過させることが望ましい。

その理由は、前述の如く、吸引側蒸発器１６の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）は、流出側蒸発器１４の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも低くなるからである。つまり、送風ファンからの送風空気を上記の如く通過させることで、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６の冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を確保して、効率的に送風空気を冷却できる。

また、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６を一体構造に組み付ける具体的手段として、例えば、双方の蒸発器１４、１６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もよい。さらに、ボルト締め等の機械的係合手段によって一体的に結合する構成でもよい。

また、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６として、フィンアンドチューブタイプの熱交換器を採用し、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６のフィンを共通化し、冷媒を通過させるチューブのパス構成（流路構成）で、２つの蒸発器に分割する構成としてもよい。

さらに、流出側蒸発器１４および吸引側蒸発器１６にて同一の冷凍庫内を冷却するように構成すると、送風空気流れの下流側の配置される吸引側蒸発器１６の冷媒蒸発温度が着霜の生じる温度（０℃以下）になる。これに対して、流出側蒸発器１４における冷媒蒸発温度を調整することで、吸引側蒸発器１６に流入する送風空気の絶対湿度を予め低下させることができる。

これにより、吸引側蒸発器１６における着霜の発生を抑制できる。さらに、着霜による送風空気の流通が妨げられることが防止できるので、吸引側蒸発器１６のフィンピッチ等を縮小して、吸引側蒸発器１６の小型化を図ることもできる。このことは、第１８実施形態においても同様である。

（７）上述の第１〜第８実施形態では、高負荷運転時に高圧分岐運転モードに切り替え、通常運転時に低圧分岐運転モードに切り替え、さらに、低負荷運転時に同時分岐運転モードに切り替えるようにしているが、もちろん、各運転モードの切り替えは、これに限定されない。

例えば、高負荷運転時に高圧分岐運転モードに切り替え、通常運転時に同時分岐運転モードに切り替え、さらに、低負荷運転時に低圧分岐運転モードに切り替えるようにしてもよい。つまり、エジェクタ式冷凍サイクル１０を作動させる際に、いずれかの運転モードのうち最も高いサイクル効率を発揮できる運転モードに切り替えればよい。

また、同時分岐運転モードを実現することなく、高圧分岐運転モードと低圧分岐運転モードとを切り替えるサイクル構成としてもよい。この場合は、第１、第２分岐部１８、２８を三方弁で構成して冷媒流路を切り替えるようにしてもよい。

さらに、第１、第２吸引側減圧手段として、固定絞り３９、５９と同様の固定絞り機構を採用して、第１、第２分岐部１８、２８と第１、第２吸引側減圧手段との間あるいは第１、第２吸引側減圧手段の下流側に流路を開閉する電磁弁（開閉弁）を設けてもよい。

（８）上述の各実施形態の内部熱交換器３０〜３７では、高圧側冷媒流路における冷媒流れ方向と低圧側冷媒流路における冷媒流れ方向について言及していないが、高圧側冷媒流路における冷媒流れ方向と低圧側冷媒流路における冷媒流れ方向が同一方向となる並向流としてもよいし、高圧側冷媒流路における冷媒流れ方向と低圧側冷媒流路における冷媒流れ方向が異なる方向となる対向流としてもよい。また、第２６、第２７実施形態において、サイクルの低圧側冷媒を第２圧縮機２１吸入冷媒としてもよい。

（９）上述の実施形態では、第１、第２圧縮機構１１ａ、２１ａのみを備えるエジェクタ式冷凍サイクル１０、４０、５０について説明したが、さらに、追加の圧縮機構を設けてもよい。例えば、第１実施形態の吸引側蒸発器１６に対して、並列的に追加の蒸発器を配置して、この蒸発器から流出した冷媒のみを吸入して圧縮するように追加の圧縮機構を設けてもよい。

（１０）上述の実施形態では、本発明のエジェクタ式冷凍サイクル１０を冷凍・冷蔵装置および冷凍機に適用した例を説明したが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、エジェクタ式冷凍サイクル１０を、その他の定置用の冷凍サイクル装置、車両用空調装置等に適用してもよい。

（１１）上述の実施形態では、吸引側蒸発器１６を利用側熱交換器として、放熱器１２を大気側へ放熱する室外熱交換器として構成しているが、逆に、吸引側熱交換器１６を大気等の熱源から吸熱する室外側熱交換器として構成し、放熱器１２を空気あるいは水等の被加熱冷媒を加熱する室内側熱交換器として構成するヒートポンプサイクルとしてもよい。

１１、１２ 第１、第２圧縮機
１１ａ、２１ａ 第１、第２圧縮機構
１１ｂ、２１ｂ 第１、第２電動モータ
１２ 放熱器
１２ｂ、１２２ｂ 凝縮部
１２ｃ、１２２ｃ 気液分離部
１２ｄ、１２２ｄ 過冷却部
１３ エジェクタ
１３ａ ノズル部
１３ｂ 冷媒吸引口
１３ｄ ディフューザ部
１４ 流出側蒸発器
１６ 吸引側蒸発器
１７、５７ 温度式膨張弁
１８、２８、３８ 第１、第２、第３分岐部
１９、２９ 第１、第２電気式膨張弁
２０ 合流部
２７ 圧力制御弁
３０〜３７ 内部熱交換器
３９、５９ 固定絞り
５１、５２ 第１、第２熱交換器
５３、５４ 第１、第２電気式四方弁
５５ アキュムレータ
１２１、１２２ 第１、第２放熱器

Claims (14)

1. 冷媒を圧縮して吐出する第１圧縮機構（１１ａ）と、
   前記第１圧縮機構（１１ａ）から吐出された高圧冷媒の流れを分岐する分岐部（３８）と、
   前記分岐部（３８）にて分岐された一方の冷媒を放熱させる第１放熱器（１２１）と、
   前記第１放熱器（１２１）から流出した冷媒を減圧膨張させるノズル部（１３ａ）から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒を冷媒吸引口（１３ｂ）から吸引して、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（１３ｂ）から吸引された吸引冷媒との混合冷媒をディフューザ部（１３ｄ）にて昇圧するエジェクタ（１３）と、
   前記分岐部（３８）にて分岐された他方の冷媒を放熱させる第２放熱器（１２２）と、
   前記第２放熱器（１２２）から流出した冷媒を減圧膨張させる吸引側減圧手段（３９）と、
   前記吸引側減圧手段（３９）から流出した冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸引口（１３ｂ）側へ流出させる吸引側蒸発器（１６）と、
   前記吸引側蒸発器（１６）出口側冷媒を吸引して、圧縮して吐出する第２圧縮機構（２１ａ）とを備えることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
2. 前記ディフューザ部（１３）から流出した冷媒を蒸発させて、前記第１圧縮機構（１１ａ）吸入側へ流出させる流出側蒸発器（１４）を備え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. 前記第１放熱器（１２１）出口側から前記ノズル部（１３ａ）入口側へ至る冷媒通路に配置されて、前記第１放熱器（１２１）から流出した冷媒を減圧膨張させる高圧側減圧手段（１７）を備え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。
4. 前記第２放熱器（１２２）から流出した冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（３４、３５）を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
5. 前記第２放熱器（１２２）は、冷媒を凝縮させる凝縮部（１２２ｂ）、前記凝縮部（１２２ｂ）から流出した冷媒の気液を分離する気液分離部（１２２ｃ）、および、前記気液分離部（１２２ｃ）から流出した液相冷媒を過冷却する過冷却部（１２２ｄ）を有し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. 前記吸引側減圧手段（３９）は、冷媒を体積膨張させて減圧させるとともに、冷媒の圧力エネルギを機械的エネルギに変換して出力する膨張機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つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
7. 冷媒を圧縮して吐出する第１圧縮機構（１１ａ）と、
   前記第１圧縮機構（１１ａ）から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
   冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる第１、第２熱交換器（５１、５２）と、
   冷媒を減圧膨張させるノズル部（１３ａ）から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒を冷媒吸引口（１３ｂ）から吸引して、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口（１３ｂ）から吸引された吸引冷媒との混合冷媒をディフューザ部（１３ｄ）にて昇圧するエジェクタ（１３）と、
   前記ディフューザ部（１３ｄ）から流出した冷媒の気液を分離する流出側気液分離器（５５）と、
   冷媒を圧縮して、前記冷媒吸引口（１３ｂ）側へ吐出する第２圧縮機構（２１ａ）と、
   冷媒流路を切り替える流路切替手段（５３、５４）とを備え、
   前記流路切替手段（５３、５４）は、
   第１運転モード時に、前記第１圧縮機構（１１ａ）吐出冷媒を前記放熱器（１２）→前記第１熱交換器（５１）→前記ノズル部（１３ａ）の順に流すとともに、前記流出側気液分離器（５５）から流出した液相冷媒を前記第２熱交換器（５２）→前記第２圧縮機構（２１ａ）→前記冷媒吸引口（１３ｄ）の順に流すように冷媒流路を切り替え、
   第２運転モード時に、前記第１圧縮機構（１１ａ）吐出冷媒を前記放熱器（１２）→前記第２熱交換器（５２）→前記ノズル部（１３ａ）の順に流すとともに、前記流出側気液分離器（５５）から流出した液相冷媒を前記第１熱交換器（５１）→前記第２圧縮機構（２１ａ）→前記冷媒吸引口（１３ｄ）の順に流すように冷媒流路を切り替えることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
8. 前記ノズル部（１３ａ）へ流入する冷媒を減圧膨張させる高圧側減圧手段（５７）を備えることを特徴とする請求項７に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
9. 前記ノズル部（１３ａ）上流側の高圧冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器（３６、３７）を備えることを特徴とする請求項７または８に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
10. 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記第１圧縮機構（１１ａ）へ吸入される冷媒であることを特徴とする請求項４または９に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
11. 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記第２圧縮機構（２１ａ）へ吸入される冷媒であることを特徴とする請求項４または９に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
12. 前記第１圧縮機構（１１ａ）の冷媒吐出能力を変更する第１吐出能力変更手段（１１ｂ）と、
    前記第２圧縮機構（２１ａ）の冷媒吐出能力を変更する第２吐出能力変更手段（２１ｂ）とを備え、
    前記第１吐出能力変更手段（１１ｂ）および前記第２吐出能力変更手段（２１ｂ）は、それぞれ独立して前記第１圧縮機構（１１ａ）および前記第２圧縮機構（２１ａ）の冷媒吐出能力を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項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。
13. 前記第１圧縮機構（１１ａ）および前記第２圧縮機構（２１ａ）は、同一のハウジング内に収容されて、一体的に構成されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
14. 前記第１圧縮機構（１１ａ）は、冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧させることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

Images