JP2008139003A - エジェクタ方式の減圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズルの流路軸と弁棒の軸とのずれを改善できるエジェクタ方式の減圧装置を提供する。
【解決手段】エジェクタ１０は、蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられ、放熱器から流出した高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張するノズル２３と、ノズル２３の通路開度を調節する弁棒２２と、弁棒２２を軸方向に変位させる駆動力を提供するマグネットロータ１５と、弁棒２２を支持し、マグネットロータ１５により軸方向に移動させられて弁棒２２を軸方向に変位させる弁棒支持部材２０と、ノズル２３から噴射される冷媒と蒸発器から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ部２６と、を備えている。弁棒支持部材２０は、弁棒２２をその径方向に移動可能に支持している。
【選択図】図２

Description

本発明は、圧縮機によって圧縮された高圧冷媒を放熱する放熱器、および低圧冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器を有して低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられるエジェクタ方式の減圧装置に関する。

従来のエジェクタ方式の減圧装置としては、放熱器から流出した冷媒を取り込んでその圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズルと、このノズルの絞り開度を調節する弁棒と、この弁棒を軸方向に変位させる駆動部と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。さらに、上記減圧装置の弁棒は、駆動部であるマグネットロータにワッシャを介して保持されており、弁棒とワッシャは電気溶接にて接合されている。

また、弁棒（ニードル弁）を備える減圧装置としては、ソレノイドによってニードル弁を駆動する方式の電子膨張弁が知られている（例えば、特許文献２参照）。この電子膨張弁は、冷媒流入室を設けたボディに側方から冷媒が流入する第１冷媒通路と、ニードル弁の軸方向に伸長する第２冷媒通路と、を備えている。第１冷媒通路は、冷媒流入室の軸心に配置されたニードル弁の弁棒部に対してその径方向に偏位させた状態で配置されている。
特開２００５−６９５９９号公報 特開平８−１５９６１７号公報

しかしながら、上記特許文献１および２に記載の減圧装置においては、ノズルの通路軸と弁棒の軸がずれるようなことが起こった場合には、ノズルと弁棒が接触して擦れ合うことや、弁棒が所定の軸方向最下流部位まで移動できないためにシール性を確保できないことが起こる。また、弁棒を移動させる際の抵抗が大きくなって作動不良が起こってしまうことがある。このようなことが起こると減圧装置が性能を発揮できないという問題があった。

本発明は、上記点に鑑みなされたものであり、ノズルの通路軸と弁棒の軸とのずれに起因する不具合を低減したエジェクタ方式の減圧装置を提供することを目的とする。

本発明のさらに他の目的は、ノズルの通路軸と弁棒の軸とのずれを改善できるエジェクタ方式の減圧装置を提供することにある。

上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。すなわち、第１の発明は、圧縮機（２）によって圧縮された高圧冷媒を放熱する放熱器（３）、および低圧冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器（７）を有して低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられるエジェクタ方式の減圧装置であって、
高圧冷媒を減圧膨張するノズル（２３）と、軸方向に変位して前記ノズル（２３）の通路開度を調節する弁棒（２２）と、弁棒（２２）を軸方向に変位させる駆動力を提供する駆動部（１５）と、弁棒（２２）を支持し、駆動部（１５）により前記軸方向に移動させられて弁棒（２２）を軸方向に変位させる弁棒支持部材（２０）と、ノズル（２３）から噴射される冷媒と蒸発器（７）から吸引した冷媒とを混合させながら昇圧させる昇圧部（２４、２６）とを備えており、弁棒（２２）は弁棒支持部材（２０）に対して変位可能に支持されていることを特徴としている。

この発明によれば、弁棒支持部材によって規定される弁棒の軸が、ノズルの通路軸に対してずれていたとしても、そのずれに起因する不具合を抑えることができる。

この発明によって与えられる変位は、例えば、弁棒支持部材に対して弁棒がその軸まわりに回転すること、弁棒支持部材に対して弁棒の軸が径方向に揺動すること、弁棒支持部材に対して弁棒の軸が径方向に平行移動すること、弁棒支持部材に対して弁棒がその軸方向に沿って進退移動することのいずれかひとつ、または複数の組み合わせを含んでいる。この発明によって与えられる変位は、弁棒がノズルから離座した状態で与えられる変位と、弁棒がノズルに接触した状態で与えられる変位とのいずれかひとつ、または複数の組み合わせを含んでいる。

また、弁棒（２２）は弁棒支持部材（２０）によって径方向に移動可能に支持されることができる。この発明によれば、ノズルに対する弁棒の相対的位置が調整されて芯ずれが吸収されることになり、弁棒自身に自動調芯機能を提供することができ、ノズルに対する弁棒の軸心のずれを改善でき、当該軸心のずれによる不具合を抑えることができる。

また、弁棒（２２）が高圧冷媒の流れによって上記ノズル（２３）の通路軸心に調芯されるように、弁棒（２２）を揺動可能に弁棒支持部材（２０）に連結する連結機構（２７、２８、２９）を備えることが好ましい。この発明によれば、弁棒支持部材の軸心がノズルの通路軸心に対してずれている場合に、弁棒を傾かせてノズルの通路に対する弁棒の相対的位置を調整することができる。

また、駆動部はマグネットロータ（１５）を備えており、弁棒支持部材（２０）はマグネットロータ（１５）の回転にともなって回転し、弁棒支持部材（２０）が回転しながら軸方向に移動するように弁棒支持部材（２０）を径方向に保持するガイド部（１８）を備えることが好ましい。この発明によれば、弁棒支持部材の径方向の動きを規制して軸方向に安定して移動させることができる。

また、駆動部はマグネットロータ（１５）を備えており、弁棒支持部材（２０）はマグネットロータ（１５）の回転にともなって回転しながら軸方向のノズル側に移動し、弁棒支持部材（２０）によって軸方向のノズル側に変位させられた弁棒（２２）がノズル（２３）の通路を閉じる位置にあるとき、弁棒（２２）により閉じられる通路部位におけるノズル（２３）の内径寸法（Ｘ）は弁棒支持部材（２０）と弁棒（２２）とが接触する部位の径方向寸法（Ｙ）よりも大きいことが好ましい。

弁棒がノズルの通路を閉じたときには、さらに弁棒にはマグネットロータによる回転力が弁棒支持部材を介して作用し、弁棒自身が回転してノズルに食いつくようになる。この発明によれば、このような状況になった場合でも、回転中心から力積が働く弁棒の表面までの距離が弁棒により閉じられるノズルの通路部位の方が大きいので、ノズルの通路部位に働くトルク（力のモーメント）が弁棒支持部材から弁棒に働くトルク（力のモーメント）に負けないことになる。この結果、弁棒はノズルの通路内壁に接触した後に回転せず、弁棒支持部材は弁棒に対して空回りすることになり、ノズルに対する弁棒の食いつきが緩和されるという効果を奏する。

また、駆動部はマグネットロータ（１５）を備えており、弁棒支持部材（３４、４３、６０、８０）はマグネットロータ（１５）の回転にともなって回転しながら軸方向のノズル側に移動し、弁棒支持部材によって軸方向のノズル側に変位させられた弁棒（３２、４２、６６、８４）がノズル（２３）の通路を閉じる位置にあるとき、弁棒はマグネットロータ（１５）の回転によって回転される部材（３５、４３、６１、８８）と反ノズル側の端部において点で接触していることが好ましい。

この発明によれば、弁棒がノズルの通路を閉じる状況になった場合でも、弁棒はマグネットロータによる回転力を反ノズル側の端部において点で受けることになるので、マグネットロータによる回転力が弁棒に伝わりにくく、ノズルに対する弁棒の食いつきを緩和することができる。

また、弁棒支持部材（２０、５０）および弁棒（２２、５３）のいずれか一方に、他方の一部が変位可能に収納されている収納部（２９、５５）を設けることが好ましい。この発明によれば、収納部と収納部に収納される部位との間に形成されるクリアランスを調節する設計を実施することにより、弁棒を弁棒支持部材に対して容易に径方向もしくは軸方向に変位可能にすることができ、または揺動可能に構成できる。

また、弁棒支持部材（２０）と当接して支持される上記弁棒（２２）の部位は曲面で形成されていることが好ましい。この発明によれば、弁棒を弁棒支持部材に対してスムーズに運動させることができる。

また、弁棒（４０）の端部（４１）と上記弁棒支持部材（２０）の間に弁棒（４０）と別体の球体（３５）を備えることが好ましい。この発明によれば、弁棒の動きをスムーズにする球体を弁棒と別体に構成することにより、弁棒に球体を形成する必要がないので、弁棒の加工を簡略にできる。

また、弁棒（２２、３２、８４）と弁棒支持部材（２０、３４、８０）の間で弾性変形する弾性部材（２１、３３、９０）を備えたことが好ましい。この発明によれば、ノズル内の圧力の影響を受けるときの、弁棒の軸方向の運動をより円滑にすることができる。

また、弁棒（４６、１１０）を反ノズル方向に付勢する弾性部材（３３、１１９）を備えたことが好ましい。この発明によれば、常にノズルから弁棒を離す方向に力が働いているので、弁棒がノズルの内壁に接触したときに弁棒がノズルに食いついてしまうのを防止することができる。

また、弁棒（４６、１１０）を反ノズル方向に付勢する弾性部材（３３、１１９）を備え、この弾性部材を冷媒が流れる流路から隔てる隔離部材（１１７）を備えたことが好ましい。この発明によれば、弁棒がノズルの内壁に接触したときにノズルに対する弁棒の食いつきを防止するとともに、冷媒流れに影響を及ぼさない弾性部材を提供できる。

また、弁棒（４６）とノズル（２３）の間で弾性変形する弾性部材（３３）を備えることが好ましい。この発明によれば、弾性部材の弾性力が弁棒とノズルの両方に直接的に作用してノズルから弁棒を離す方向に力が働くので、ノズルに対する弁棒の食いつきを緩和することができる。

また、放熱器（３）からの高圧冷媒を弁棒（２２）周辺に導入する冷媒通路（１１）を備え、冷媒通路（１１）は、高圧冷媒の導入方向を弁棒（２２）の軸心に対してずらすように設けられていることが好ましい。

この発明によれば、エジェクタの上流部に流入した流体を旋回させることができるので、液冷媒の流速が増大して沸騰が促進されノズル効率が向上する。また、旋回流が弁棒を調芯させるように作用する。

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一例である。

（第１実施形態）
第１実施形態について図１から図７を用いて説明する。図１は、エジェクタ方式の減圧装置（エジェクタ１０）を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクルの一例を示している。この蒸気圧縮式冷凍サイクル１は、圧縮機２と、この圧縮機２から吐出された高圧冷媒の熱を放熱する放熱器３と、この放熱器３の下流側の高圧冷媒を減圧膨張させる減圧装置としてのエジェクタ１０と、室外空気と液相冷媒とを熱交換させる蒸発器７と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器５と、を備えている。本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いており、圧縮機２により吐出される高圧冷媒は臨界圧力以上となる。図１中の矢印は、サイクル内の冷媒の流れを示している。

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

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

エジェクタ１０は、放熱器３と接続された冷媒通路１１を通って流入した冷媒を減圧膨張させることにより蒸発器７で蒸発させた気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機２の吸入圧力を上昇させる。

気液分離器５は、エジェクタ１０から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える分離手段であり、気液分離器５の気相冷媒部は圧縮機２の吸引側と接続され、気液分離器５の液相冷媒部は蒸発器７に接続されている。液相冷媒部と蒸発器７の間には絞り部６が設けられ、気液分離器５から流出した液相冷媒が減圧されることになる。

次に、本発明に係るエジェクタの一例として、軸方向を鉛直方向に一致させて設置するエジェクタ１０を図２〜図７を用いて説明する。図２はエジェクタ１０の内部構成を示した断面図である。図２に示すように、エジェクタ１０のボディ２５には、放熱器３を流出した冷媒を取り入れるための冷媒通路１１を形成する高圧側冷媒配管と、蒸発器７を流出した冷媒を取り入れるための冷媒通路１２を形成する低圧側冷媒配管と、が接続されている。

ボディ２５の内部には、主として、ノズル２３と、ノズル２３の通路開度を調節する弁棒２２と、弁棒２２を軸方向に変位させる駆動力を提供するマグネットロータ１５と、弁棒２２を支持する弁棒支持部材２０と、混合部２４とが設けられている。エジェクタ１０は、弁棒２２の軸方向が略鉛直方向となるように設置されている。

ボディ２５の一方側（上部側）には、励磁コイル１４を有してステッピングモータで構成されるアクチュエータ１３が設けられ、アクチュエータ１３は駆動部であるマグネットロータ１５に回転力を提供する。ボディ２５の他方側（下部側）には、混合部２４よりも下流で昇圧部をなすディフューザ部２６が設けられている。

弁棒支持部材２０の一方側端部（上端部）１７は、マグネットロータ１５の回転力を弁棒支持部材２０に伝えるプレート１６によって回転可能に保持されており、弁棒支持部材２０はマグネットロータ１５の回転にともなって回転される。弁棒支持部材２０の外周部には雄ねじ部１９が設けられている。弁棒支持部材２０の周囲には、この雄ねじ部１９と螺合する雌ねじ部を備えたガイド部１８が固定されている。弁棒支持部材２０は、雄ねじ部１９が雌ねじ部に対して回転自在にかみ合うことにより、ガイド部１８によって回転可能にラジアル方向に保持されており、回転しながらスムーズに軸方向に変位されることになる。

弁棒支持部材２０の他方側端部（下方側端部）には、弁棒２２が高圧冷媒の流れによってノズル２３の通路軸心に調芯されるように、弁棒２２が弁棒支持部材２０に対して揺動、および径方向に移動の少なくともいずれか一方の運動ができるように、弁棒２２を弁棒支持部材２０に連結する連結機構が備えられている。つまり、弁棒支持部材２２は弁棒２０を揺動可能、および径方向に移動可能の少なくともいずれか一方に支持する。このように弁棒支持部材２２は、一方側端部１７（軸方向上部）にマグネットロータ１５の回転力が伝えられる保持部を有し、軸方向中ほどに雄ねじ部１９を有し、他方側端部（軸方向下部）に連結機構を有している。連結機構は、換言すれば、弁棒２２を弁棒支持部材２０に対して変位可能に、例えば、径方向に移動可能に連結する緩やかな結合手段である。また、連結機構は、弁棒２２が弁棒支持部材２０に対して周方向に回転可能に連結することが好ましい。

このような連結機構を備えることにより、次に挙げる少なくともいずれか一つの作用効果を奏することになる。それは、弁棒２２が軸方向にリフトされ、弁座から離座しているときにノズル２３の通路内で芯ずれを改善するように調芯されること、弁棒２２がノズル２３の通路壁面に接触したときに通路壁面から離れるように移動して調芯されること、弁棒支持部材２０に対して弁棒２２がその周方向に自由であること（弁棒２２が弁棒支持部材２０に対して自由に回転できること）、である。

弁棒２２は、弁棒支持部材２０によって垂下するように支持される先細り形状（テーパ形状）の細い弁体（針状の弁体）であり、ノズル２３の内部通路に当該内部通路の壁面と所定の間隔を設けた状態で、ノズル２３の軸心と弁棒２２の軸心とが略一致するように配置されている。ノズル２３の絞り開度は、アクチュエータ１３の動作により弁棒２２の軸方向位置を変化させることにより調整され、圧力センサで検出される高圧側冷媒の圧力が温度センサにより検出された高圧側の冷媒温度から決定される目標圧力となるように制御される。目標圧力とは、高圧側の冷媒温度に対してエジェクタサイクルの成績係数がもっとも高くなるような高圧側の冷媒圧力である。

ノズル２３は、大径通路と、大径通路が下流側で喉部３０により絞られて形成される小径通路と、小径通路から下流に向けて徐々に通路断面積が大きくなるように形成された拡がり通路と、ノズル２３の最下流端部の冷媒噴出口とを備えている。冷媒通路１１を通って流入した高圧冷媒は、通路面積が小さく絞られた小径通路を通り等エントロピ的に減圧膨張される。弁棒２２の弁棒支持部材２０寄りで軸径の大きい大径軸部は大径通路に配され、弁棒２２先端側のテーパ部分の一部は小径通路に配されている。喉部３０は大径通路が小径通路に変化する境界部の通路全周に渡って形成されている。

冷媒通路１１を通って流入する高圧冷媒は、弁棒２２の上部の周辺に噴き出され、弁棒２２の外周面とノズル２３の上流側の内周面との間に形成された通路を流れ、小径通路に流入する。蒸発器７からの気相冷媒を吸引する吸引部は、冷媒通路１２と接続されており、冷媒噴出口と連通するように配置されている。

混合部２４は、ノズル２３および吸引部の下流側に設けられた流路であり、ノズル２３からの高速度の冷媒流と吸引部からの吸引冷媒とが混合され、さらに下流側でディフューザ部２６と接続されている。このディフューザ部２６は冷媒の通路面積が徐々に大きくなる形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する機能を有する。また、混合部２４とディフューザ部２６とを総称して昇圧部と呼ぶこともできる。ディフューザ部２６の冷媒流れ方向下流側には気液分離器５が接続されている。

図３は、弁棒２２および弁棒支持部材２０の関係を図示した部分的断面図である。図３に示すように、弁棒２２は弁棒支持部材２０と互いの軸心方向が一致するように配置されている。弁棒２２の弁棒支持部材２０側で最上部に位置する端部２７は、弁棒支持部材２０の弁棒２２側で下方端部に形成される収納部２９に収納されて軸方向に対して支持されている。この構成により、弁棒２２は軸方向の移動が規制されて軸方向に脱落しないように保持される。

収納部２９の径方向内面間の距離は、端部２７の径方向の外形寸法よりも長くなっている。これにより端部２７は、収納部２９内で変位可能であり、収納部２９に配置された状態でその表面が収納部２９の径方向内面に衝突するまで径方向に移動することができる。また、端部２７は、収納部２９に配置された状態でその軸方向端面が収納部２９の反ノズル側に位置する底面に衝突するまで軸方向に移動することができる。収納部２９の径方向に形成される内面は、曲面や平面で形成されており、収納部２９を形作る空間は、例えば、円筒状、角柱状である。

端部２７は、端部２７よりも外形寸法の小さい首部を介して弁棒２２の大径軸部と一体化されており、弁棒２２に削りだし加工を施すことにより形成される。例えば、端部２７は球体（ボール）、首部は当該球体の直径寸法よりも軸径寸法が小さいシャフトで形成することができる。

弁棒支持部材２０の最下方端部には、弁棒２２が垂下された状態で端部２７の表面に当接し、弁棒２２の重力に抗して端部２７を上方に向けて支える腕部２８が設けられている。腕部２８と当接して支えられる端部２７の部位は、曲面で形成されていることが好ましく、例えば、端部２７は、その軸方向中部が略円筒状の形状であり、さらに腕部２８に当接して支えられる軸方向下部が曲面で形成され、後述する弾性部材２１と当接する軸方向上部が球体状のドームで形成されている。

腕部２８は、その断面が弁棒支持部材２０の下方端部の両外側から内側に向かって対向するように略水平方向（弁棒支持部材２２のラジアル方向）に突出する形状であり、対向する腕部２８の端面間には、所定の隙間が形成されている。この隙間は、収納部２９の下方に位置しており、さらに弁棒２２の端部２７の外形寸法よりも小さい。このため、端部２７は、当該隙間に首部を位置させた状態でその下部を腕部２８に支えられることにより収納部２９から脱落しないように保持されている。さらに端部２７は、腕部２８の対向する端面間（隙間）で首部が径方向に移動可能な範囲内で移動することができる。

端部２７、腕部２８、および収納部２９は、弁棒２２を弁棒支持部材２０に揺動、および径方向に移動の少なくともいずれか一方の運動ができるように、連結する連結機構を構成している。弁棒２２が弁棒支持部材２０に対して揺動する場合は、弁棒２２は端部２７が腕部２８に当接しながら端部２７を支点としてノズル２３内で揺動することになる。

弁棒２２が弁棒支持部材２０に対して径方向に移動する場合は、腕部２８の対向する端面間で首部が移動可能な範囲で、あるいは収納部２９の径方向内面間で端部２７が移動可能な範囲で、弁棒２２はノズル２３内で可能な限り移動することができる。腕部２８に当接して支えられる端部２７の軸方向下部が曲面で形成されている場合には、端部２７が腕部２８に当接しつつ斜め上方にずり上がりながら移動して、弁棒２２は径方向に平行移動することになる。

弁棒支持部材２０は、図３の奥行き側および手前側の少なくともいずれか一方の側面に、当該隙間および収納部２９と連通する開口部を備えている。腕部２８の対向する端面には軸方向に伸張する所定幅の溝が形成されている。この溝は、腕部２８の対向する端面の軸方向下端部から収納部２９に至るまで延設されている。当該溝の収納部２９側における周方向形状は端部２７の外形形状に沿う形状であることが好ましい。端部２７は、当該溝に載置されることにより収納部２９内で保持される。収納部２９はＴスローカッターで弁棒支持部材２０を加工することによって形成される。弁棒２２の端部２７を収納部２９に設置するときには、首部および端部２７をこの開口部に挿入し、腕部２８の対向する端面間に首部を位置させた状態で端部２７を当該溝に載置する。端部２７を当該溝に載置することにより、当該溝が端部２７の外周を両側から挟むように位置し、端部２７が径方向に移動することが規制されることになる。

弁棒支持部材２０の内部には、収納部２９よりも径方向寸法が小さい凹部が収納部２９に連通して上方に設けられている。この凹部には、弾性部材２１が安定した状態で設けられている。凹部の深さは弾性部材２１の自然長よりも小さく形成されている。この弾性部材２１は、弁棒２２の端部２７と当該凹部の底面の両方に当接してその軸方向寸法が自然長よりも小さくなる状態で設置されている。弾性部材２１は弁棒２２の軸方向の変位に応じて端部２７と弁棒支持部材２０の間で軸方向に弾性変形して弁棒２２に対して軸方向に弾性力を作用させる。この構成により、マグネットロータ１５が弁棒支持部材２０を軸方向に移動させる駆動力をそのまま弁棒２２に伝達することができる。弾性部材２１は、例えば、スプリングばね、板状ばねなどの金属から形成されるものや、エラストマーなどの弾性材料で形成される部材で構成することができる。

マグネットロータ１５が提供する駆動力により弁棒支持部材２０がガイド部１８に保持されながら回転して軸方向下方（軸方向ノズル２３側）に移動すると、弁棒２２が軸方向下方に変位する。そして、弁棒２２の変位量が大きかったり、弁棒２２の軸とノズル２３の流路軸がずれていたりする場合には、弁棒２２がノズル２３の流路内壁面に対して食いついたり、弁棒２２が磨耗したりすることがある。

このとき、弁棒２２には弾性部材２１により軸方向下方に押される力に反発する軸方向上方への力が働き、弁棒２２の端部２７は軸方向上方に移動し、ついには収納部２９の底面や凹部の開口端部に当接することになる。

端部２７は、上述のように軸方向上部が球体状のドームで形成されているので、収納部２９の底面とは接触せず、凹部の開口端部と線接触することになる。このように端部２７の接触面積が小さく、さらに弁棒２２は弁棒支持部材２０に対してその周方向に自由で回転可能に支持されているので、弁棒２２が弁棒支持部材２０の回転とは無関係に運動することになり、弁棒支持部材２０の回転トルクが弁棒２２に伝達することを抑制でき、弁棒２２の食いつきや磨耗の助長を防止することができる。

この実施形態の連結機構は、弁棒２２を弁棒支持部材２０に対して変位可能に支持するものであり、弁棒２２がノズルから離座している状態と、弁棒２２がノズルに着座している状態との両方のときに、弁棒支持部材２０に対して弁棒２２の軸が径方向に揺動することを許容している。連結機構は、球状の端部２７を中心として、弁棒支持部材２０に対して弁棒２２の軸が揺動することを許容している。連結機構は、弁棒２２がノズルに接触している状態のときに、弁棒支持部材２０に対して弁棒２２がその軸方向に沿ってわずかに進退移動することを許容している。さらに、連結機構は、弁棒２２がノズルに接触した状態のときに、弁棒支持部材２０に対して弁棒２２がその軸まわりに回転することを許容している。

このようにして弁棒２２は、弁棒支持部材２０によって軸方向にその移動を規制されつつ、ノズル２３の通路開度を調節する部位が径方向（ラジアル方向）に移動可能に、さらに揺動可能に支持されている。また、弁棒２２は、弁棒２２を軸方向に変位させる駆動力が提供される弁棒支持部材２０に対して、軸方向以外の方向について自由に運動できるように構成してもよい。弁棒２２は、弁棒支持部材２０に当接して支えられる部位を略支点として、そのテーパ部がラジアル方向（軸方向に対して垂直な方向）に変位するように自由に運動可能である。また、弁棒２２は、その軸方向が鉛直方向に対して傾くような姿勢で揺動することができ、例えば、弁棒支持部材２０に当接して支えられる部位を略支点として振り子のように運動することができる。

例えば、エジェクタ１０の各部品の精度が適切でない場合や、組み立て過程の不備などといった何らかの原因により、ノズル２３の軸またはノズル２３の通路軸と弁棒支持部材２０の軸（弁棒支持部材２０の雄ねじ部１９の軸）とがずれていたり、その他弁棒支持部材２０や弁棒２２の軸方向が傾いて配置されたりすることがある。この場合には、図４に示すように、弁棒２２がノズル２３に接触した状態になり、弁棒２２はノズル２３の喉部３０を支点にして配置される。図４は、エジェクタ１０において弁棒支持部材２０の軸がずれて配置され、弁棒２２がノズル２３（喉部３０）に接触した状態を示した断面図である。

弁棒２２は、図４に示すような状態であっても、上下に変位する弁棒支持部材２０によって弁棒２２が径方向に移動可能に、揺動可能に支持されているため、喉部３０を支点にしてノズル２３の流路空間で移動することができる。このようにして弁棒２２は、ノズル２３の通路壁面に接触したときに通路壁面から離れるように移動して調芯される。

弁棒２２の端部２７は特に球面に形成されることで、弁棒２２は径方向に、あるいは端部２７を中心とした周方向により円滑に運動可能となる。弁棒２２の運動が円滑になることにより、弁棒２２がノズル２３の流路を形成する内壁面に当接して当該流路を閉弁するような状態において、マグネットロータ１５により伝達される弁棒支持部材２０の駆動トルクがノズル２３に対する弁棒２２の回転トルクとして伝達して、ともずり状態になること、食い込みや磨耗が発生すること、当該流路のシール性の低下などを防止できる。

マグネットロータ１５が一方向に回転し続けると、この回転にともなって弁棒支持部材２０が回転しながら軸方向に変位し、これによって弁棒２０もノズル側に変位してノズル２３の通路を閉じる位置に移動する。弁棒２２がこの位置にありノズル２３の通路を閉弁するようなとき、図５に示すように、弁棒２２によって閉じられる通路部位におけるノズル２３の内径寸法Ｘは、弁棒支持部材２０と弁棒２２とが接触する部位の径方向寸法Ｙよりも大きい寸法である。

ノズル２３の内径寸法Ｘはノズル２３の喉部３０が描く円の直径であり、喉部３０に嵌挿される弁棒２２の先端側のテーパ部分における径寸法でもある。径方向寸法Ｙは、弁棒２２の端部２７の反ノズル側と収納室２９とが接触する部位の径方向寸法である。

このようにノズル２３の内径寸法Ｘを、弁棒支持部材２０と弁棒２２とが接触する部位の径方向寸法Ｙよりも大きい寸法となるようにノズル２３を形成することにより、弁棒２２がノズル２３の通路を閉弁するような状況になった場合でも、回転中心から力積が働く弁棒２２の表面までの距離が径方向寸法Ｙの部位よりも内径寸法Ｘの通路部位の方が大きくなる。このため、トルクの作用により、弁棒２２のテーパ部分に働くトルク（力のモーメント）が弁棒支持部材２０から弁棒２２に働くトルク（力のモーメント）に負けないことになり、弁棒２２はノズル２３の通路を閉弁した後にそれ以上回転せず、弁棒支持部材２０は弁棒２２に対して空回りし、弁棒２２の食いつきが食い止められる。

次に、弁棒２２および弁棒支持部材２０の変形例である弁棒５０および弁棒支持部材５３の構成を図６を用いて説明する。図６に示す変形例は、弁棒５０の端部５２を弁棒支持部材５３に設けた収納部５５に変位可能に収納して支持する構成である。弁棒支持部材５３は、弁棒５０の軸方向の運動を緩衝する弾性部材５４と、首部５１を挟んで弁棒５０の端部５２の反ノズル側端面と当接する腕部５６とを備えている。弾性部材５４は上述の弾性部材２１と同様の構成部品であり、腕部５６は腕部２８と同様の構成を備えている。

次に、ノズル２３の流路における圧力バランスを利用した弁棒２２の自動調芯作用を、ノズル２３の流路の圧力と弁棒２２との関係を示した図７を用いて説明する。図７は説明の便宜上、冷媒通路面積が変化するノズル２３の流路部分と弁棒２２との関係のみを図示したものである。

図７に示すように、弁棒２２の外周面は、上記何らかの原因により、喉部３０よりも下流域で冷媒流れのマッハ領域が形成されるマッハ部３１においてノズル２３の流路内壁面との距離が周方向に不均等になることがある。この場合、当該距離が短い方（図４の上側）を流れる冷媒の圧力は、長い方（図４の下側）を流れる冷媒の圧力よりも高くなる。

このときマッハ部３１を流れる冷媒は圧力バランスをとろうとするため、弁棒２２には圧力が高い方の冷媒から弁棒２２の軸心に向かう外力が働き、弁棒２２のテーパ部は、弁棒２２が弁棒支持部材２０に当接して支えられる部位を略支点として当該距離を周方向に均等に近づけるように（自動調芯方向に）移動することになる。この作用により、エジェクタ１０単体としての性能、特に昇圧性能が高められることになる。また、マッハ部３１は影響長さが長いので、弁棒２２をノズル２３の流路軸向きに戻すモーメント効果は大きい。

このように弁棒２２の径方向の位置は、マッハ部３１において常に冷媒の圧力バランスをとる作用力が弁棒２２に働く。ゆえに、弁棒２２が弁棒支持部材２０によって径方向に移動可能に、揺動可能に支持される構成とあいまって、弁棒２２が軸方向に上下（リフト）されるときにノズル２３の通路内で芯ずれを改善するように調芯されること（自動調芯性能）が促進される。出願人は、可視化実験によりこの作用効果を確認している。

本実施形態は、弁棒支持部材２０が弁棒２２を径方向に移動可能に、または揺動可能に支持する連結機構を採用していることにより、ノズル２３に対する弁棒２２の相対的位置が調整されて芯ずれが吸収されることになり、ノズル２３に対する弁棒２２の軸心のずれを改善でき、当該軸心のずれによる不具合を抑えることができる。この構成により、弁棒２２が軸方向に上下（リフト）されるときにノズル２３の通路内で芯ずれを改善するように調芯されること、弁棒２２がノズル２３の通路壁面に接触したときに通路壁面から離れるように移動して調芯されること、および弁棒２２が弁棒支持部材２０に対して自由に回転できること、の少なくともいずれか一つの作用効果を奏するものである。

また、弁棒２２の端部２７を球体状に形成するとともに、端部２７を収納部２９に配置して腕部２８で支えることにより、弁棒２２が高圧冷媒の流れによってノズル２３の通路軸心に調芯されるように、弁棒２２を揺動可能に弁棒支持部材２０に連結する連結機構を構成している。

この構成を採用した場合には、弁棒支持部材２０の軸心がノズル２３の通路軸心に対してずれている場合に、弁棒２２の周囲を流れる冷媒が圧力バランスしようと弁棒２２に作用することを利用して、弁棒２２を揺動させて弁棒支持部材２０に対して傾かせることにより、ノズル２３の通路に対する弁棒２２の相対的位置を調整することができる。特に、弁棒２２が弁棒支持部材２２に揺動支持されることにより、弁棒２０をごく小さく傾けることでノズル２３の通路軸と弁棒２０の軸とのずれを改善することができる。

また、エジェクタ１０は、駆動部構成部品としてマグネットロータ１５を備え、このマグネットロータ１５の回転にともなって弁棒支持部材２０を回転させ、弁棒支持部材２０が回転しながら軸方向に移動するように弁棒支持部材２０を径方向に保持するガイド部１８を備えている。この構成を採用した場合には、弁棒支持部材２０の径方向の動きを規制して軸方向に安定して移動させることができる。

また、弁棒支持部材２０は、弁棒２２が軸方向に脱落しないように弁棒２２の端部２７が収納される収納部２９を備えている。この構成を採用した場合には、弁棒２２を軸方向に安定して保持することができる。

また、弁棒支持部材２０と当接して支持される弁棒２２の部位は、球面などの曲面で形成されている。この構成を採用した場合には、弁棒２２の接触面積を小さくしたり、接触部の滑りを円滑にしたりすることができ、弁棒２２を弁棒支持部材２０に対してスムーズに運動させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では弁棒および弁棒支持部材の他の構成について図８を用いて説明する。図８は、本実施形態における弁棒３２および弁棒支持部材３４の構成を示した部分的断面図である。なお、本実施形態のエジェクタを適用する蒸気圧縮式冷凍サイクルは、第１実施形態で説明したサイクルと同様である。

弁棒３２および弁棒支持部材３４は、第１実施形態に対して、弁棒３２の端部３８と弁棒支持部材３４の間に球体３５を備えている点、弁棒支持部材３４の最下方端部にかしめ加工を施した点、および弾性部材の配置箇所が、主に異なっている。本実施形態は、その他の構成については第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を有している。

図８に示すように、弁棒３２は弁棒支持部材３４と互いの軸心方向が一致するように配置されている。弁棒３２の弁棒支持部材３４側で最上部に位置する端部３８は、弁棒支持部材３４の弁棒３２側で下方端部に形成される収納部に収納されて軸方向に対して支持されている。この構成により、弁棒３２は軸方向の移動が規制されて軸方向に脱落しないように保持される。

端部３８は、端部３８よりも外形寸法の小さい首部を介して弁棒３２の大径軸部と一体化されている。弁棒支持部材３４は、軸方向端面が開口した略円筒体であり、その最下方端部は弁棒３２の端部３８を下方から支える環状のスペーサ３９を備えている。スペーサ３９は、その内環の径寸法が端部３８の外径寸法よりも大きく、かしめ部３７により外周部が押圧されて固定されている。かしめ部３７はその断面形状が弁棒支持部材３４の最下方端部の両外側から内側に向かって突出する形状でかしめ加工されている。弁棒３２は、弁棒３２の首部を環状のスペーサ３９の内側に位置させた状態で、端部３８の下部をスペーサ３９に支えられることにより収納部から脱落しないように保持されている。

端部３８と収納部の底面との間には、端部３８の上端面３６に載置された球体３５が設けられている。端部３８がスペーサ３９に当接して支えられている状態では、球体３５の表面と収納部の底面との間には所定の隙間が形成されている。球体３５は、マグネットロータ１５の回転によって弁棒支持部材３４とともに回転させられる部材である。

弁棒支持部材３２の首部の周囲には弾性部材３３が安定した状態で設けられている。弾性部材３３は、スペーサ３９と弁棒３２の大径軸部天面の両方に当接して設置され、弁棒３２の軸方向の変位に応じてスペーサ３９と弁棒３２の大径軸部端部の間で軸方向に弾性変形し、弁棒３２に対して軸方向に弾性力を作用させる。スペーサ３９と弁棒３２の大径軸部天面との距離は、弾性部材３３の自然長よりも小さく形成されている。この構成により、マグネットロータ１５が弁棒支持部材３４を軸方向に移動させる駆動力をそのまま弁棒３２に伝達することができる。

弾性部材３３は、例えば、軸心位置に首部を配する形態で配置されるスプリングばね、板状ばねなどの金属から形成されるものや、エラストマーなどの弾性材料で形成される部材で構成することができる。このようにして弁棒３２は、弁棒支持部材３４によって軸方向にその移動を規制されつつ、ノズル２３の通路開度を調節する部位が径方向に移動可能に支持されている。

マグネットロータ１５が提供する駆動力により弁棒支持部材３４が軸方向に移動したときに、弁棒３２の変位量が大きかったり、弁棒３２の軸とノズル２３の流路軸がずれていたりする場合には、弁棒３２がノズル２３の流路内壁面に対して食いついたり、磨耗したりすることがある。

このとき、弁棒３２には弾性部材３３により軸方向下方（軸方向ノズル２３側）に押される力に反発する軸方向上方への力が働き、弁棒３２の端部３８は軸方向上方に移動し、ついには上端部３６が球体３５に当接することになる。端部３８と球体３５の接触は点接触であるので、端部３８の接触面積が小さいため、弁棒支持部材３４の回転トルクが弁棒３２に伝達することを抑制でき、弁棒３２の食いつきや磨耗の助長を防止することができる。

収納部の径方向内面間の距離は、端部３８の径方向の外形寸法よりも長くなっている。これにより端部３８は、収納部に配置された状態でその表面が収納部の径方向内面に衝突するまで径方向に平行移動することができる。さらに端部３８は、弁棒３２の首部がスペーサ３９の内環壁面間で径方向に移動可能な範囲内で平行移動することができる。このようにして弁棒３２はノズル２３内で可能な限り平行移動することができる。

弁棒３２の端部３８を収納部に設置するときには、あらかじめ、スペーサ３９と弁棒３２の大径軸部端部の間に弾性部材３３を配置し、端部３８と弾性部材３３の間にスペーサ３９を配置しておく。そして、収納部に球体３５を配置した状態で端部３８を収納部に軸方向に挿入し、スペーサ３９を所定の位置に設けた後、かしめ部３７を形成するかしめ加工を行う。

このように本実施形態では、弁棒３２の端部３８と弁棒支持部材３４の間に別体に構成した球体３５を備えることにより、弁棒３２の動きをスムーズにする球体を弁棒３２に形成しないため、弁棒３２の加工を簡略にできる。

（第３実施形態）
第３実施形態では弁棒および弁棒支持部材の他の構成について図９を用いて説明する。図９は、本実施形態における弁棒４０および弁棒支持部材２０の構成を示した部分的断面図である。なお、本実施形態のエジェクタを適用する蒸気圧縮式冷凍サイクルは、第１実施形態で説明したサイクルと同様である。

弁棒４０および弁棒支持部材２０は、第１実施形態に対して、弁棒４０の端部４１と弁棒支持部材２０の間に別体である球体３５（第２実施形態と同様）を備えている点、および腕部２８が支えている端部４１の部位が球面でなく平面である点が主に異なっている。本実施形態は、その他の構成については第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を有している。

図９に示すように、弁棒４０は弁棒支持部材２０と互いの軸心方向が一致するように配置されている。弁棒４０の弁棒支持部材２０側で最上部に位置する端部４１は、弁棒支持部材２０の弁棒４０側で下方端部に形成される収納部に収納されて軸方向に対して支持されている。この構成により、弁棒４０は軸方向の移動が規制されて軸方向に脱落しないように保持される。

端部４１は、端部４１よりも外形寸法の小さい首部を介して弁棒４０の大径軸部と一体化されており、弁棒４０を削りだし加工して形成される。端部４１は、その下部を腕部２８によって下方から支えられることにより収納部から脱落しないように保持されている。端部４１は腕部２８によって径方向には移動可能に支えられている。

収納部の径方向内面間の距離は、端部４１の径方向の外形寸法よりも長くなっている。これにより端部４１は、収納部に配置された状態でその表面が収納部の径方向内面に衝突するまで径方向に平行移動することができる。このようにして弁棒４０はノズル２３内で可能な限り平行移動することができる。

端部４１と弁棒支持部材２０の収納部の底面との間には、端部４１の上端面に載置されるように球体３５が設けられている。弁棒支持部材２０の内部で収納部よりも上方に形成された凹部または溝部には、第１実施形態と同様に、弾性部材２１が安定した状態で設けられている。弁棒４０の端部４１を収納部に設置するときには、第１実施形態と同様に行うものである。

上記実施形態と同様に、弁棒４０がノズル２３の流路に食いついたり接触したりしたときに、弁棒４０は軸方向上方に移動して球体３５と接触する。このとき、端部４１と球体３５の接触は点接触であり、球体３５と凹部の開口端部との接触は線接触（第１実施形態と同様）であるので、これらの接触面積がともに小さいため、弁棒支持部材２０の回転トルクが弁棒４０に伝達することを抑制でき、弁棒４０の食いつきや磨耗の助長を防止することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態では弁棒および弁棒支持部材の他の構成について図１０を用いて説明する。図１０は、本実施形態における弁棒４２および弁棒支持部材４３の構成を示した部分的断面図である。なお、本実施形態のエジェクタを適用する蒸気圧縮式冷凍サイクルは、第１実施形態で説明したサイクルと同様である。

弁棒４２および弁棒支持部材４３は、第２実施形態に対して、弁棒４２の端部３８と弁棒支持部材４３の間に球体を備えていない点が、主に異なっている。本実施形態は、その他の構成については第２実施形態と同様であり、同様の作用効果を有している。

図１０に示すように、弁棒４２は弁棒支持部材４３と互いの軸心方向が一致するように配置されている。弁棒４２の端部３８と弁棒支持部材４３の収納部の底面との間には、球体を設けず、代わりに端部３８の天面の一部に球面部を形成している。その他の構成及び作用効果は、第２実施形態同様である。

上記実施形態と同様に、弁棒４２がノズル２３の流路に食いついたり接触したりしたときに、弁棒４２の端部３８は軸方向上方に移動して収納部の底面と接触する。このとき、端部３８の球面部と収納部の底面との接触は点接触であるので、接触面積が小さいため、弁棒支持部材４３の回転トルクが弁棒４２に伝達することを抑制でき、弁棒４２の食いつきや磨耗の助長を防止することができる。

（第５実施形態）
第５実施形態では弁棒および弁棒支持部材の他の構成について図１１を用いて説明する。図１１は本実施形態における弁棒６６および弁棒支持部材６０の構成を示した部分的断面図である。なお、本実施形態のエジェクタを適用する蒸気圧縮式冷凍サイクルは、第１実施形態で説明したサイクルと同様である。

弁棒６６および弁棒支持部材６０は、第１実施形態に対して、弁棒支持部材６０と一体であり弁棒６６の頭部６７に向かって突出する円筒部を有し、この円筒部の先端に球面部６１を有している点が、主に異なっている。本実施形態は、その他の構成については第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を有している。

図１１に示すように、弁棒６６は弁棒支持部材６０と互いの軸心方向が一致するように配置されている。弁棒支持部材６０の最下方端部には、弁棒６６が垂下された状態でその頭部６７の首部６９寄り表面に当接し、弁棒６６の重力に抗して頭部６７を上方に向けて支える腕部６４が設けられている。腕部６４と当接して支えられる頭部６７の部位６８は、曲面で形成されている。頭部６７はその軸方向中部が略円筒状の形状であり、反ノズル側の端面が弁棒６６の軸心と直交する平面で形成されている。

弁棒支持部材６０は、頭部６７を変位可能に収納する収納部６３を備えている。収納部６３は第１実施形態の収納部２９と同様の構成であり、同様の働きをする。

弁棒支持部材６０は、収納部６３の反ノズル側に位置する底面６５からさらに反ノズル側にへこんで形成された凹部６２を備えている。弁棒６６の頭部６７に向かって突出する弁棒支持部材６０の円筒部は凹部６２に位置し、その先端は凹部６２から収納部６３が形成する空間に突出した球面部６１である。球面部６１は、マグネットロータ１５の回転によって弁棒支持部材６０とともに回転させられる部材である。

円筒部にはその周囲を囲むように弾性部材７１が設けられている。弾性部材７１は、凹部６２の反ノズル側の底面と頭部６７の反ノズル側の端面との間で弾性変形するように配置されている。

収納部６３の径方向内面間の距離は、頭部６７の径方向の外形寸法よりも長くなっている。これにより頭部６７は、収納部６３内で変位可能であり、収納部６３に配置された状態でその表面が収納部６３の径方向内面に衝突するまで径方向に移動することができる。収納部６３の径方向に形成される内面は、曲面や平面で形成されており、収納部６３を形作る空間は、例えば、円筒状、角柱状である。さらに頭部６７は、腕部６４の対向する端面間（隙間）で首部６９が径方向に移動可能な範囲内で移動することができる。

弁棒６６は、収納部６３に配置された状態でその反ノズル側の端面が円筒部の球面部６１に衝突するまで、弾性部材の７１の弾性力に抗しながら反ノズル側に移動することができる。弁棒６６がノズル２３の通路を閉弁していない通常の状態において、弁棒６６の反ノズル側の端面と円筒部の球面部６１との間の軸方向距離は、弁棒６６の大径部と首部６９の間に形成された肩部７０と、弁棒支持部材６０のノズル側端面との間の軸方向距離よりも短くなっている。

この距離関係により、弁棒６６がノズル２３の流路に接触したときに、弁棒６６の頭部６７は軸方向上方に移動して円筒部の球面部６１と接触することになる。このとき、頭部６７と腕部６４との接触は解除され、頭部６７と球面部６１との接触は点接触であるので、接触面積が小さいため、弁棒支持部材６０の回転トルクが弁棒６６に伝達することを抑制でき、弁棒６６の食いつきや磨耗の助長を抑制することができる。

（第６実施形態）
第６実施形態では弁棒および弁棒支持部材の他の構成について図１２を用いて説明する。図１２は本実施形態における弁棒８４および弁棒支持部材８０の構成を示した部分的断面図である。なお、本実施形態のエジェクタを適用する蒸気圧縮式冷凍サイクルは、第１実施形態で説明したサイクルと同様である。

弁棒８４および弁棒支持部材８０は、第５実施形態に対して、弁棒８４の頭部８５の形状が球体である点、および弁棒支持部材８０の円筒部の代わりに頭部８５と弾性部材９０との間にプレート８８を備えた点が、主に異なっている。本実施形態は、その他の構成については第５実施形態と同様であり、同様の作用効果を有している。

図１２に示すように、弁棒８４は弁棒支持部材８０と互いの軸心方向が一致するように配置されている。弁棒支持部材８０の最下方端部には、弁棒８４が垂下された状態でその頭部８５の首部８６寄り表面に当接し、弁棒８４の重力に抗して頭部８５を上方に向けて支える腕部８３が設けられている。腕部８３と当接して支えられる頭部８５の部位は、曲面で形成されている。

弁棒支持部材８０は、頭部８５を変位可能に収納する収納部８２を備えている。収納部８２は第１実施形態の収納部２９と同様の構成であり、同様の働きをする。

弁棒支持部材８０は、収納部８２の反ノズル側に位置する底面８１からさらに反ノズル側にへこんで形成された凹部を備えている。弾性部材９０は、凹部の反ノズル側の底面とプレート８８の反ノズル側の端面８９との間で弾性変形するように配置されている。

収納部８２の径方向内面間の距離は、頭部８５の径方向の外形寸法よりも長くなっている。これにより頭部８５は、収納部８２内で変位可能であり、収納部８２に配置された状態でその表面が収納部８２の径方向内面に衝突するまで径方向に移動することができる。収納部８２の径方向に形成される内面は、曲面や平面で形成されており、収納部８２を形作る空間は、例えば、円筒状、角柱状である。さらに頭部８５は、腕部８３の対向する端面間（隙間）で首部８６が径方向に移動可能な範囲内で移動することができる。

弁棒８４は、収納部８２に配置された状態でプレート８８の反ノズル側の端面８９が収納部８２の反ノズル側の底面８１に衝突するまで、弾性部材の９０の弾性力に抗しながら反ノズル側に移動することができる。弁棒６６がノズル２３の通路を閉弁していない通常の状態において、プレート８８の反ノズル側の端面８９と底面８１との間の軸方向距離は、弁棒８４の大径部と首部８６の間に形成された肩部８７と、弁棒支持部材８０のノズル側端面との間の軸方向距離よりも短くなっている。プレート８８は、マグネットロータ１５の回転によって弁棒支持部材８０とともに回転させられる部材である。

この距離関係により、弁棒８４がノズル２３の流路に接触したときに、弁棒８４の頭部８５と当接しているプレート８８は軸方向上方に移動して底面８１と接触することになる。このとき、頭部８５と腕部８３との接触は解除され、頭部８５と弁棒支持部材８０と一体化しているプレート８８との接触は点接触であるので、接触面積が小さいため、弁棒支持部材８０とプレート８８とが一体となって回転しても弁棒支持部材８０の回転トルクが弁棒８４に伝達することを抑制でき、弁棒８４の食いつきや磨耗の助長を抑制することができる。

（第７実施形態）
第７実施形態では弁棒および弁棒支持部材の他の構成について図１３を用いて説明する。図１３は本実施形態における弁棒１０７および弁棒支持部材１００の構成を示した部分的断面図である。なお、本実施形態のエジェクタを適用する蒸気圧縮式冷凍サイクルは、第１実施形態で説明したサイクルと同様である。

弁棒１０７および弁棒支持部材１００は、第５実施形態に対して、弁棒支持部材６０の円筒部を備えていない点、および弁棒１０７の首部１０６の表面が軸心に向かってへこむ湾曲面で形成されている点が、主に異なっている。本実施形態はその他の構成については第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を有している。

図１３に示すように、弁棒１０７は弁棒支持部材１００と互いの軸心方向が一致するように配置されている。弁棒支持部材１００の最下方端部には、弁棒１０７が垂下された状態でその頭部１０４の首部１０６寄りの部位１０５に当接し、弁棒１０７の重力に抗して頭部１０４を上方に向けて支える腕部１０３が設けられている。腕部１０３と当接して支えられる頭部１０４の部位１０５は、曲面で形成されている。弁棒支持部材１００は、頭部１０４を変位可能に収納する収納部１０２を備えている。収納部１０２は第１実施形態の収納部２９と同様の構成であり、同様の働きをする。

弁棒支持部材１００は、収納部１０２の反ノズル側に位置する底面１０１からさらに反ノズル側にへこんで形成された凹部を備えている。弾性部材１０９は、凹部の反ノズル側の底面と頭部１０４の反ノズル側の端面１０１との間で弾性変形するように配置されている。

収納部１０２の径方向内面間の距離は、頭部１０４の径方向の外形寸法よりも長くなっている。これにより頭部１０４は、収納部１０２内で変位可能であり、収納部１０２に配置された状態でその表面が収納部１０２の径方向内面に衝突するまで径方向に移動することができる。収納部１０２の径方向に形成される内面は、曲面や平面で形成されており、収納部１０２を形作る空間は、例えば、円筒状、角柱状である。さらに頭部１０４は、腕部１０３の対向する端面間（隙間）で首部１０６が径方向に移動可能な範囲内で移動することができる。

首部１０６は、その頭部１０４側および大径部側がその間の中間部よりも太くなるように形成されている。中間部から頭部１０４側および中間部から大径部側の根元部にかけては、その表面が末広がりの湾曲面を呈するように徐々に大径化して形成されている。

弁棒１０７は、収納部１０２に配置された状態でその首部１０６の根元部が収納部１０２の反ノズル側の底面に衝突するまで、弾性部材の１０９の弾性力に抗しながら反ノズル側に移動することができる。弁棒１０７がノズル２３の通路を閉弁していない通常の状態において、首部１０６の根元部と収納部１０２の反ノズル側の底面との間の軸方向距離Ｃ１は、頭部１０４のノズル側端面１０８と収納部１０２の底面１０１との間の軸方向距離Ｃ２よりも短くなっている。

この距離関係により、弁棒１０７がノズル２３の流路に接触したときに、首部１０６の根元部は収納部１０２の反ノズル側の底面と接触することになる。このとき、頭部１０４と腕部１０３との接触は解除され、弁棒１０７は、湾曲面で形成されている首部１０６の根元部で腕部１０３のノズル側端部と接触する。このため、弁棒１０７は、径方向に移動可能または揺動可能に支持されることになる。

また、首部１０６の根元部と腕部１０３のノズル側端部との接触は、線接触であり、接触面積が小さいため、弁棒支持部材１００の回転トルクが弁棒１０７に伝達することを抑制でき、弁棒１０７の食いつきや磨耗の助長を抑制することができる。

（第８実施形態）
第８実施形態では、ボディ４４内部に形成する流路に旋回流の冷媒流れを形成する旋回流形成手段を備えたエジェクタについて図１４および図１５を用いて説明する。図１４は、旋回流形成手段の構成を示した一部破断した模式的断面図である。図１５は、図１４における切断面をＸＶ方向からみた模式的断面図である。

旋回流形成手段は、放熱器３からの高圧冷媒を弁棒２２周辺に導入する冷媒通路１１と、弁棒２２との位置関係によって構成される。冷媒通路１１は、高圧冷媒の導入方向を弁棒２２の軸心に対してずらすように設けられており、高圧冷媒は、弁棒２２の外周面との間で流路を形成するノズル２３の内周面に沿うように弁棒２２周辺に導入される。さらに高圧冷媒の導入方向が弁棒２２の軸方向に対して斜め下方となるように冷媒通路１１を配置してもよい。

さらに具体的には、冷媒通路１１は、図１４および図１５に示すように弁棒２２の軸心方向に対して略直交する方向に冷媒が流入する流路であり、この軸心に対して弁棒２２の径方向にずらした位置に設けられている。

冷媒通路１１からボディ４４の内部に流入した冷媒は、ボディ４４の内壁面に沿って円弧を描くように流れながら弁棒２２の軸心に近づいていく。そして、弁棒２２の周りを旋回し、さらに弁棒２２とノズル２３の内周面との間の流路において螺旋状流れを形成しながら混合部２４に向けてノズル２３内を下降していく。

図１６は、本実施形態の旋回流形成手段によって形成される旋回流（図１６の破線）の速度ベクトルについて模式的に示した斜視図である。冷媒流路１１を通ってエジェクタ１０内の弁棒２２周辺に流入した気液二相冷媒は、図１６に示すように、弁棒２２の半径方向外方に働く遠心力を受けながら流路内を斜め下方に向けて弁棒２２の周囲を旋回するように移動して実際の速度ベクトルＶを有する冷媒流れが形成される。このとき、液冷媒が主に旋回することになる。これは液冷媒が慣性力の影響を受けやすいからである。

ここで、速度ベクトルＶは、流路軸方向の速度ベクトル成分Ｖ１と、流路の半径方向の速度ベクトル成分Ｖ２との合力である。また、旋回流発生の有無にかかわらず流路を流れる冷媒流量は同じであるので、速度ベクトル成分Ｖ１は旋回しない流れの流路軸方向の速度ベクトル成分と等しい。つまり、旋回流発生時における実際の冷媒速度の絶対値Ｖは、旋回流の非発生時における流路軸方向の冷媒速度の絶対値に比較して大きくなる。

したがって、旋回流が発生するときは、流路内の相対的な冷媒流速が大きくなり、流路内壁面（ノズル２３の内周面）からの擾乱を受けやすく、ノズル２３の内部で液冷媒の沸騰が促進されることになる。その結果、ノズル２３で回収できる膨張損失エネルギーが増加してノズル効率が向上する。さらに、この旋回流生成手段により形成された旋回流は、弁棒２２の周囲を螺旋状に進行する旋回流であるので、ノズル２３内通路に対する弁棒２２の相対的位置を、換言すれば、ノズル２３内通路の軸心に対する弁棒２２の軸心の位置を同軸に近づけるように、適切に修正する作用をし、弁棒２２の自動調芯作用を助けることができる。

本実施形態のエジェクタは、放熱器３からの高圧冷媒を弁棒２２周辺に導入する冷媒通路１１を備えており、この冷媒通路１１は、高圧冷媒の導入方向を弁棒２２の軸心に対してずらすように設けられている。この構成を採用することにより、エジェクタの上流部に流入する高圧冷媒を旋回させることができ、また、旋回流が弁棒２２を調芯させるように作用し、液冷媒の流速が増大して沸騰が促進されノズル効率およびエジェクタ効率を向上することができる。

（第９実施形態）
第９実施形態では弁棒および弁棒支持部材の他の構成について図１７を用いて説明する。図１７は、本実施形態における弁棒４６および弁棒支持部材２０の構成を示した部分的断面図である。なお、本実施形態のエジェクタを適用する蒸気圧縮式冷凍サイクルは、第１実施形態で説明したサイクルと同様である。

弁棒４６および弁棒支持部材２０は、第１実施形態に対して、弁棒４６とノズル２３の間で弾性変形する弾性部材３３を備えた点が主に異なっている。本実施形態は、その他の構成については第１実施形態と同様であり、同様の作用効果を有している。

図１７に示すように、弁棒４６は弁棒支持部材２０と互いの軸心方向が一致するように配置されている。弁棒４６は、端部２７よりもノズル２３側にフランジ部４７を備えている。フランジ部４７は大径軸部よりも大きな外径寸法を有しており、その下面とノズル２３の天面部との間には、自然長よりも短い寸法で弾性変形した状態の弾性部材３３が設けられている。

弾性部材３３は、弁棒４６の軸方向の変位に応じてフランジ部４７とノズル２３の間で軸方向に弾性変形し、弁棒４６に対して軸方向に直接的に弾性力を作用させる。

本実施形態のエジェクタは、弁棒４６とノズル２３の間で弾性変形する弾性部材３３を備えることにより、弾性部材３３の弾性力が弁棒４６とノズル２３の両方に直接的に作用するため、ノズル２３の流路内壁面に対する弁棒４６の食いつきが発生しても、これを解消する方向（図１７の鉛直上方）に弾性力が作用して食いつきの発生を抑制することができる。

（第１０実施形態）
第１０実施形態ではエジェクタの他の構成について図１８を用いて説明する。図１８は本実施形態における弁棒１１０周辺の構成を示した部分的断面図である。なお、本実施形態のエジェクタを適用する蒸気圧縮式冷凍サイクルは、第１実施形態で説明したサイクルと同様である。

本実施形態のエジェクタは、第９実施形態に対して、弁棒１１０を反ノズル方向に付勢する弾性部材１１９を冷媒流路から隔てる隔離部材１１７を備えた点が、主に異なっている。本実施形態はその他の構成については第９実施形態と同様であり、同様の作用効果を有している。

図１８に示すように、弁棒１１０は、弁棒支持部材１１４の収納部１１６に変位可能に収納される頭部１１１と、頭部１１１と大径部を連結する首部１１２と、大径部の首部１１２寄りで径方向外方に突出するフランジ部１１３とを備えている。フランジ部１１３のノズル側端面と隔離部材１１７のノズル側内壁との間には弁棒１１０を反ノズル方向に付勢する弾性部材１１９が配設されている。また、弁棒支持部材１１４のノズル側端面１１５とフランジ部１１３との間の軸方向距離は、弾性部材１１９の弾性力により弁棒１１０が反ノズル方向に十分に移動できるような寸法で設定されている。

前述の第１実施形態から第７実施形態において弁棒支持部材の腕部等が何らかの原因により破損等したときには、冷媒の圧力差により弁棒がノズル２３の通路を閉弁する方向に力を受ける。本実施形態においては、このような破損が起こっても、この力を予測してこれよりも大きな弾性力を有する弾性部材１１９を備えることにより、弁棒１１０による閉弁状態を回避可能なエジェクタを提供することができる。

隔離部材１１７は、弁棒１１０の一部、ブランジ部１１３、および弾性部材１１９の周囲を取り囲むように配される筒状体であり、放熱器３からの冷媒の流れに対して抵抗となる部材を流路から除くことができる。隔離部材１１７のノズル側に位置する軸心側の内壁面１１８と弁棒１１０との間には、環状の隙間が設けられている。弁棒１１０は、この環状隙間を利用して径方向に変位可能となり、揺動可能に支持されている。

本実施形態のエジェクタは弁棒１１０を反ノズル方向に付勢する弾性部材１１９を冷媒が流れる流路から隔てる隔離部材１１７を備えた構成により、弁棒１１０がノズル２３の内壁に接触したときにノズル２３に対する弁棒１１０の食いつきを防止でき、さらに、冷媒流れに影響を及ぼさない弾性部材１１９が得られる。

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

上記実施形態におけるエジェクタ方式の減圧装置は、車両用空調装置や、給湯機用または室内空調用のヒートポンプサイクルに適用することができる。また、その設置場所は車両のような移動体でもよいし、定位置に置かれた固定体でもよい。

また、上記実施形態においては、冷媒の種類を二酸化炭素としているが、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、二酸化炭素などの蒸気圧縮式の超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルのいずれにも適用することができる。

また、上記実施形態におけるエジェクタは、軸方向が略鉛直方向に配置された弁棒を備えるものであるが、これに限定されるものではなく、例えば、弁棒の軸方向が略水平方向に配置される構成や、弁棒の軸方向が斜めになるように配置される構成であってもよい。

すべての実施形態のエジェクタに適用できる蒸気圧縮式冷凍サイクルの一例を示した模式図である。 第１実施形態のエジェクタの内部構成を示した断面図である。 第１実施形態のエジェクタにおける弁棒および弁棒支持部材の構成を示した部分的断面図である。 第１実施形態のエジェクタにおいて弁棒がノズルに接触した状態を示した断面図である。 第１実施形態のエジェクタにおいて弁棒がノズルの内壁に接触してノズル通路を閉弁する状態を示した断面図である。 第１実施形態のエジェクタにおける弁棒および弁棒支持部材の変形例の構成を示した部分的断面図である。 第１実施形態のエジェクタにおいてノズルの流路の圧力と弁棒との関係を示した概念図である。 第２実施形態のエジェクタにおける弁棒および弁棒支持部材の構成を示した部分的断面図である。 第３実施形態のエジェクタにおける弁棒および弁棒支持部材の構成を示した部分的断面図である。 第４実施形態のエジェクタにおける弁棒および弁棒支持部材の構成を示した部分的断面図である。 第５実施形態のエジェクタにおける弁棒および弁棒支持部材の構成を示した部分的断面図である。 第６実施形態のエジェクタにおける弁棒および弁棒支持部材の構成を示した部分的断面図である。 第７実施形態のエジェクタにおける弁棒および弁棒支持部材の構成を示した部分的断面図である。 第８実施形態のエジェクタにおける旋回流形成手段の構成を示した一部破断した模式的断面図である。 図１４における切断面をＸＶ方向からみた模式的断面図である。 第８実施形態の旋回流形成手段によって形成された旋回流の速度ベクトルを示した説明図である。 第９実施形態のエジェクタにおける弁棒および弁棒支持部材の構成を示した部分的断面図である。 第１０実施形態のエジェクタにおける弁棒周辺の構成を示した部分的断面図である。

符号の説明

２…圧縮機
３…放熱器
７…蒸発器
１１…冷媒通路
１５…マグネットロータ（駆動部）
１８…ガイド部
２０、３４、４３、５０、６０、８０…弁棒支持部材
２１、３３、９０、１１９…弾性部材
２２、３２、４０、４２、４６、５３、６６、８４、１１０…弁棒
２３…ノズル
２４…混合部（昇圧部）
２６…ディフューザ部（昇圧部）
２７…端部（連結機構）
２８…腕部（連結機構）
３８、４１…端部
２９、５５…収納部（連結機構）
３５…球体
１１７…隔離部材

Claims (14)

1. 圧縮機（２）によって圧縮された高圧冷媒を放熱する放熱器（３）、および低圧冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器（７）を有して低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍サイクルに用いられるエジェクタ方式の減圧装置であって、
   高圧冷媒を減圧膨張するノズル（２３）と、
   軸方向に変位して前記ノズル（２３）の通路開度を調節する弁棒（２２）と、
   前記弁棒（２２）を軸方向に変位させる駆動力を提供する駆動部（１５）と、
   前記弁棒（２２）を支持し、前記駆動部（１５）により前記軸方向に移動させられて前記弁棒（２２）を軸方向に変位させる弁棒支持部材（２０）と、
   前記ノズル（２３）から噴射される冷媒と前記蒸発器（７）から吸引した冷媒とを混合させながら昇圧させる昇圧部（２４、２６）とを備え、
   前記弁棒（２２）は前記弁棒支持部材（２０）に対して変位可能に支持されていることを特徴とするエジェクタ方式の減圧装置。
2. 前記弁棒（２２）は前記弁棒支持部材（２０）によって径方向に移動可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
3. 前記弁棒（２２）が前記高圧冷媒の流れによって前記ノズル（２３）の通路軸心に調芯されるように、前記弁棒（２２）を揺動可能に前記弁棒支持部材（２０）に連結する連結機構（２７、２８、２９）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方式の減圧装置。
4. 前記駆動部はマグネットロータ（１５）を備えており、
   前記弁棒支持部材（２０）は前記マグネットロータ（１５）の回転にともなって回転し、
   さらに、前記弁棒支持部材（２０）が回転しながら軸方向に移動するように前記弁棒支持部材（２０）を径方向に保持するガイド部（１８）を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
5. 前記駆動部はマグネットロータ（１５）を備えており、
   前記弁棒支持部材（２０）は前記マグネットロータ（１５）の回転にともなって回転しながら軸方向のノズル側に移動し、
   前記弁棒支持部材（２０）によって軸方向のノズル側に変位させられた前記弁棒（２２）が前記ノズル（２３）の通路を閉じる位置にあるとき、前記弁棒（２２）により閉じられる通路部位における前記ノズル（２３）の内径寸法（Ｘ）は、前記弁棒支持部材（２０）と前記弁棒（２２）とが接触する部位の径方向寸法（Ｙ）よりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
6. 前記駆動部はマグネットロータ（１５）を備えており、
   前記弁棒支持部材（３４、４３、６０、８０）は前記マグネットロータ（１５）の回転にともなって回転しながら軸方向のノズル側に移動し、
   前記弁棒支持部材によって軸方向のノズル側に変位させられた前記弁棒（３２、４２、６６、８４）が前記ノズル（２３）の通路を閉じる位置にあるとき、前記弁棒は前記マグネットロータ（１５）の回転によって回転される部材（３５、４３、６１、８８）と反ノズル側の端部において点で接触していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
7. 前記弁棒支持部材（２０、５０）および前記弁棒（２２、５３）のいずれか一方に、他方の一部が変位可能に収納されている収納部（２９、５５）を設けることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
8. 前記弁棒支持部材（２０）と当接して支持される前記弁棒（２２）の部位は曲面で形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
9. 前記弁棒（４０）の端部（４１）と前記弁棒支持部材（２０）の間に前記弁棒（４０）と別体の球体（３５）を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
10. 前記弁棒（２２、３２、８４）と前記弁棒支持部材（２０、３４、８０）の間で弾性変形する弾性部材（２１、３３、９０）を備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
11. 前記弁棒（４６、１１０）を反ノズル方向に付勢する弾性部材（３３、１１９）を備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
12. 前記弾性部材（３３、１１９）を冷媒が流れる流路から隔てる隔離部材（１１７）を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
13. 前記弁棒（４６）と前記ノズル（２３）の間で弾性変形する弾性部材（３３）を備えたことを特徴とする請求項１１に記載のエジェクタ方式の減圧装置。
14. 前記高圧冷媒を前記弁棒（２２）周辺に導入する冷媒通路（１１）を備え、
    前記冷媒通路（１１）は、前記高圧冷媒の導入方向を前記弁棒（２２）の軸心に対してずらすように設けられていることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のエジェクタ方式の減圧装置。

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