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技術 エジェクタ式冷凍サイクル

出願人 株式会社デンソー
発明者 押谷洋藤原健一西嶋春幸山田悦久池本徹
出願日 2008年12月9日 (9年9ヶ月経過) 出願番号 2008-312959
公開日 2010年5月20日 (8年3ヶ月経過) 公開番号 2010-112691
状態 特許登録済
技術分野 不可逆サイクルによる圧縮式冷凍機械 気液分離装置、除霜装置、制御または安全装置
主要キーワード 低圧分岐 三方継手 的制御信号 弾性エネルギ 回収エネルギ 流入出口 機械的係合 対象方向
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2010年5月20日)のものです。
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図面 (20)

課題

エジェクタノズル部を通過する駆動流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

冷媒出口がエジェクタ13の冷媒吸引口13b側に接続される吸引側蒸発器16と冷媒吸引口13dとの間に第2圧縮機構21aを設ける。これにより、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であっても、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ので、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高いCOPを発揮させながら安定して作動させることができる。

概要

背景

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、圧縮機吐出冷媒放熱器にて室外空気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損失回収している。

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

概要

エジェクタのノズル部を通過する駆動流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。冷媒出口がエジェクタ13の冷媒吸引口13b側に接続される吸引側蒸発器16と冷媒吸引口13dとの間に第2圧縮機構21aを設ける。これにより、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であっても、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ので、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高いCOPを発揮させながら安定して作動させることができる。

目的

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。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

冷媒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放熱させる放熱器(12)と、前記放熱器(12)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(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)と、前記放熱器(12)から流出した冷媒の流れを分岐可能に構成された第1分岐部(18)と、前記第1分岐部(18)にて分岐された冷媒を減圧膨張させる第1吸引側減圧手段(19)と、前記ディフューザ部(13)から流出した冷媒の流れを分岐可能に構成された第2分岐部(28)と、前記第2分岐部(28)にて分岐された冷媒を減圧膨張させる第2吸引側減圧手段(29)と、前記第1吸引側減圧手段(19)から流出した冷媒、および、前記第2吸引側減圧手段(29)から流出した冷媒のうち、少なくとも一方の冷媒を蒸発させて、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

請求項2

前記第1吸引側減圧手段(19)から流出した冷媒の流れ、および、前記第2吸引側減圧手段(29)から流出した冷媒の流れを合流させて、前記吸引側蒸発器(16)入口側へ流出させる合流部(20)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。

請求項3

前記放熱器(12)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、前記放熱器(12)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。

請求項4

前記高圧側減圧手段(17)は、前記放熱器(12)出口側から前記第1分岐部(18)入口側へ至る冷媒通路に配置されていることを特徴とする請求項3に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項5

前記高圧側減圧手段(17)は、前記第1分岐部(18)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いることを特徴とする請求項3に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項6

前記放熱器(12)から流出した冷媒とサイクル低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(30、31、32、33)を備え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。

請求項7

前記放熱器(12)から流出した冷媒は、前記放熱器(12)出口側から前記第1分岐部(18)入口側へ至る冷媒通路を流通する冷媒であることを特徴とする請求項6に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項8

前記放熱器(12)から流出した冷媒は、前記第1分岐部(18)出口側から前記第1吸引側減圧手段(19)入口側へ至る冷媒通路を流通する冷媒であることを特徴とする請求項6に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項9

前記放熱器(12)は、冷媒を凝縮させる凝縮部(12b)、前記凝縮部(12b)から流出した冷媒の気液を分離する気液分離部(12c)、および、前記気液分離部(12c)から流出した液相冷媒過冷却する過冷却部(12d)を有していることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項10

前記第1、第2吸引側減圧手段(19、29)のうち少なくとも一方は、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9のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項11

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。

請求項12

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11に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項13

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11または12に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項14

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11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。

請求項15

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11ないし14のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項16

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11ないし15のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項17

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、冷媒流路切り替え流路切替手段(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。

請求項18

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17に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項19

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17または18に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項20

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6ないし8、14、18のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項21

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6ないし8、14、18のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項22

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21のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項23

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22のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

請求項24

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23のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。

技術分野

0001

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。

背景技術

0002

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、圧縮機吐出冷媒放熱器にて室外空気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。

0003

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。

0004

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。

0005

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。

0006

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。

0007

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損失回収している。

0008

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

発明が解決しようとする課題

0009

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。

0010

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縮小して、エジェクタの駆動流の流量が低下してしまう。

0011

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。

0012

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。

0013

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。

0014

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)。

0015

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。

0016

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。

0017

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。

0018

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。

0019

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。

0020

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。

0021

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。

0022

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。

課題を解決するための手段

0023

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を放熱させる放熱器(12)と、放熱器(12)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、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)と、放熱器(12)から流出した冷媒の流れを分岐可能に構成された第1分岐部(18)と、第1分岐部(18)にて分岐された冷媒を減圧膨張させる第1吸引側減圧手段(19)と、ディフューザ部(13)から流出した冷媒の流れを分岐可能に構成された第2分岐部(28)と、第2分岐部(28)にて分岐された冷媒を減圧膨張させる第2吸引側減圧手段(29)と、第1吸引側減圧手段(19)から流出した冷媒、および、第2吸引側減圧手段(29)から流出した冷媒のうち、少なくとも一方の冷媒を蒸発させて、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。

0024

これによれば、第1分岐部(18)のみにて冷媒の流れを分岐して、第1吸引側減圧手段(19)から流出した冷媒を吸引側蒸発器(16)に供給することで、特許文献2と同様のサイクル構成を実現できる。また、第2分岐部(28)のみにて冷媒の流れを分岐して、第2吸引側減圧手段(29)から流出した冷媒のみを吸引側蒸発器(16)に供給することで、特許文献3と同様のサイクル構成を実現できる。

0025

さらに、第1、第2分岐部(18a、18b)の双方で冷媒の流れを分岐して、第1、第2吸引側減圧手段(19、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、いずれか一方の吸引側減圧手段(19、29)から冷媒を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。

0026

そして、第2圧縮機構(21a)を備えているので、いずれのサイクル構成に切り替えたとしても、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、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。

0027

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。

0028

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。

0029

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。

0030

このことは、例えば、吸引側蒸発器(16)の冷媒蒸発温度極低温(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。

0031

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、第1吸引側減圧手段(19)から流出した冷媒の流れ、および、第2吸引側減圧手段(29)から流出した冷媒の流れを合流させて、吸引側蒸発器(16)入口側へ流出させる合流部(20)を備えることを特徴とする。これにより、上述の吸引側蒸発器(16)へ供給される冷媒流量を増加させるサイクル構成を容易に実現できる。

0032

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、放熱器(12)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、放熱器(12)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。

0033

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。

0034

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。

0035

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。

0036

具体的には、高圧側減圧手段(17)は、請求項4に記載の発明のように、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配置されていてもよいし、請求項5に記載の発明のように、第1分岐部(18)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いてもよい。

0037

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、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、31、32、33)を備えることを特徴とする。これによれば、流出側蒸発器(14)および吸引側蒸発器(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。

0038

具体的に、放熱器(12)から流出した冷媒は、請求項7に記載の発明のように、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ってもよいし、請求項8に記載の発明のように、第1分岐部(18)出口側から第1吸引側減圧手段(19)入口側へ至る冷媒通路を流通する冷媒であってもよい。

0039

請求項9に記載の発明では、請求項1ないし8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、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)、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)を有していることを特徴とする。

0040

これによれば、過冷却されたエンタルピの低い冷媒を流出側蒸発器(14)および吸引側蒸発器(16)へ流入させることができるので、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(冷凍能力)を拡大して、COPを向上できる。

0041

請求項10に記載の発明では、請求項1ないし9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、第2吸引側減圧手段(19、29)のうち少なくとも一方は、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。

0042

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。

0043

また、請求項11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)にて分岐された一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。

0044

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。

0045

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。

0046

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、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。

0047

請求項12に記載の発明では、請求項11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。

0048

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。

0049

請求項13に記載の発明では、請求項11または12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、請求項3に記載の発明と同様に、ノズル効率を向上させて、COPを向上できる。

0050

請求項14に記載の発明では、請求項11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。

0051

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。

0052

請求項15に記載の発明では、請求項11ないし14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。

0053

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。

0054

請求項16に記載の発明では、請求項11ないし15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、請求項10に記載の発明と同様に、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。

0055

また、請求項17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。

0056

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。

0057

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。

0058

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。

0059

請求項18に記載の発明では、請求項17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、13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。

0060

請求項19に記載の発明では、請求項17または18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。

0061

ここで、請求項6ないし8、14、18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、具体的に、サイクルの低圧側冷媒は、請求項20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21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。

0062

請求項22に記載の発明では、請求項1ないし21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。

0063

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。

0064

請求項23に記載の発明では、請求項1ないし22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。

0065

請求項24に記載の発明のように、請求項1ないし23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。

0066

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。

発明を実施するための最良の形態

0067

(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。

0068

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。

0069

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。

0070

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。

0071

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。

0072

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。

0073

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、管径の異なる配管接合して構成してもよいし、金属ブロック樹脂ブロック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。

0074

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。

0075

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。

0076

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。

0077

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。

0078

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。

0079

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。

0080

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。

0081

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。

0082

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。

0083

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。

0084

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。

0085

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。

0086

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。

0087

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。

0088

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。

0089

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。

0090

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。

0091

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。

0092

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。

0093

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。

0094

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。

0095

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

0096

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。

0097

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。

0098

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。

0099

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)。

0100

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)。

0101

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)。

0102

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。

0103

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。

0104

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。

0105

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。

0106

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)。

0107

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。

0108

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)。

0109

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。

0110

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。

0111

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。

0112

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。

0113

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)。

0114

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。

0115

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)。

0116

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)。

0117

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)。

0118

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。

0119

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)。

0120

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→c2点→d2点→e2点→f2点)。

0121

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)。

0122

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)。

0123

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。

0124

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)。

0125

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。

0126

(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。

0127

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。

0128

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。

0129

(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。

0130

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。

0131

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。

0132

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。

0133

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。

0134

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。

0135

(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。

0136

(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。

0137

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。

0138

(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。

0139

(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。

0140

(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。

0141

(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。

0142

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。

0143

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。

0144

(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。

0145

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。

0146

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。

0147

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。

0148

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。

0149

(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。

0150

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。

0151

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。

0152

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。

0153

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。

0154

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。

0155

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。

0156

(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。

0157

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。

0158

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。

0159

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。

0160

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。

0161

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。

0162

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。

0163

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。

0164

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。

0165

(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。

0166

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。

0167

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。

0168

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。

0169

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。

0170

(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。

0171

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。

0172

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。

0173

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。

0174

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。

0175

(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。

0176

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。

0177

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。

0178

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。

0179

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。

0180

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。

0181

(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。

0182

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)。

0183

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)。

0184

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→hα6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。

0185

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。

0186

(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。

0187

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。

0188

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。

0189

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。

0190

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。

0191

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。

0192

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。

0193

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)。

0194

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。

0195

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)。

0196

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。

0197

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。

0198

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)。

0199

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)。

0200

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。

0201

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。

0202

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。

0203

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。

0204

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。

0205

(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。

0206

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。

0207

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。

0208

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。

0209

(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。

0210

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。

0211

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。

0212

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。

0213

(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。

0214

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。

0215

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。

0216

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。

0217

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。

0218

(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。

0219

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)。

0220

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。

0221

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。

0222

(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。

0223

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。

0224

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。

0225

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。

0226

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。

0227

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。

0228

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。

0229

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。

0230

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。

0231

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。

0232

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。

0233

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。

0234

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。

0235

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。

0236

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。

0237

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。

0238

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。

0239

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)。

0240

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)。

0241

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。

0242

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。

0243

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。

0244

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。

0245

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。

0246

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。

0247

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。

0248

(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。

0249

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。

0250

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。

0251

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。

0252

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。

0253

(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。

0254

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。

0255

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。

0256

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。

0257

(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。

0258

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a34点→b34点→b’34点)。

0259

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。

0260

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。

0261

(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。

0262

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。

0263

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。

0264

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。

0265

(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。

0266

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。

0267

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)。

0268

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。

0269

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。

0270

(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。

0271

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。

0272

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。

0273

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。

0274

(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。

0275

(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。

0276

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。

0277

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。

0278

(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。

0279

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。

0280

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。

0281

(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。

0282

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。

0283

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。

0284

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。

0285

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。

0286

(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。

0287

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。

0288

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、外部機器動力源として利用してもよい。

0289

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。

0290

(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。

0291

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。

0292

(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。

0293

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。

0294

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。

0295

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。

0296

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。

0297

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。

0298

(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。

0299

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。

0300

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。

0301

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開閉する電磁弁開閉弁)を設けてもよい。

0302

(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。

0303

(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。

0304

(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。

0305

(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。

図面の簡単な説明

0306

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。

符号の説明

0307

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

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