JP5003665B2 - Ejector refrigeration cycle - Google Patents
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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。 The present invention relates to an ejector-type refrigeration cycle having an ejector.
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。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ejector refrigeration cycle having an ejector that functions as a refrigerant decompression unit and a refrigerant circulation unit is known. For example,
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。
For example, in the ejector-type refrigeration cycle of
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。
Further, in the ejector refrigeration cycle of
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。 An outlet-side evaporator that evaporates the refrigerant that has flowed out of the diffuser portion is disposed downstream of the diffuser portion of the ejector, and a fixed throttle that decompresses and expands the refrigerant between the branch portion and the refrigerant suction port of the ejector. The suction side evaporator is arranged so that the refrigerating capacity can be exhibited in both evaporators.
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。 Further, in the ejector refrigeration cycle of Patent Document 3, a branching part for branching the flow of the refrigerant flowing out from the diffuser part is provided on the downstream side of the diffuser part of the ejector, and one of the refrigerants branched at the branching part is supplied to the outflow evaporator. The other refrigerant is caused to flow into the refrigerant suction port side of the ejector through the suction side evaporator. As a result, the refrigerating capacity can be exhibited in both evaporators.
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。 In an ejector applied to this type of ejector-type refrigeration cycle, high-pressure refrigerant is decompressed and expanded at the nozzle portion of the ejector, and the refrigerant on the downstream side of the evaporator is sucked from the refrigerant suction port by the pressure drop of the injected refrigerant. Thus, the loss of kinetic energy at the time of decompression expansion in the nozzle portion is recovered.
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。
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。 However, in this type of ejector-type refrigeration cycle, the suction capacity of the ejector decreases as the flow rate of refrigerant (hereinafter referred to as drive flow) passing through the nozzle portion decreases, so the amount of recovered energy also decreases. End up. For this reason, the above-mentioned COP improvement effect will reduce with the flow volume fall of a drive flow.
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。
For example, in the ejector refrigeration cycle of
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。 When such a decrease in the flow rate of the drive flow occurs, not only the suction capacity of the ejector is reduced and the amount of recovered energy is reduced, but also the liquid-phase refrigerant is hardly supplied from the gas-liquid separator to the evaporator, and the cycle is The refrigeration capacity that can be exerted also decreases. As a result, the COP is significantly reduced as the driving flow rate decreases.
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。 Furthermore, if the suction capability of the ejector is reduced and refrigerant is no longer supplied to the evaporator, the low-pressure refrigerant cannot exhibit the endothermic effect in the evaporator, causing a problem that the cycle breaks down.
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。 This will be described in detail with reference to FIG. FIG. 40 is a Mollier diagram showing the state of the refrigerant in the ejector refrigeration cycle of Patent Document 1 (see FIG. 2 of Patent Document 1). 40 indicates the state of the refrigerant during normal operation, and the broken line indicates the state of the refrigerant when the above-described cycle failure occurs.
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)。 As is clear from FIG. 40, when the pressure difference between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant decreases due to a decrease in the outside air temperature or the like (open arrow X 40 in FIG. 40 ), the suction capacity of the ejector decreases. As a result, when the refrigerant is not supplied to the evaporator, the low-pressure refrigerant cannot exhibit the endothermic effect in the evaporator (open arrow Y 40 in FIG. 40 ).
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。 For this reason, as shown by the broken line in FIG. 40, the amount of heat that the refrigerant can dissipate in the radiator becomes equivalent to the compression work of the compressor. As a result, the amount of heat cannot be substantially transferred from the low pressure side to the high pressure side via the refrigerant, and the cycle fails.
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。
On the other hand, in the ejector type refrigeration cycle of
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。 Therefore, even if the flow rate of the drive flow is reduced due to the reduction in the pressure difference between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant, and the amount of energy recovered by the ejector is reduced, the refrigerant is transferred to the suction side evaporator and the outflow side evaporator by the action of the compressor Can be supplied.
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。
Thereby, cycle failure like the ejector type refrigerating cycle of
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。 Further, in the ejector refrigeration cycle of Patent Document 3, the refrigerant can be caused to flow in an annular manner in the order of compressor → radiator → ejector → outflow side evaporator → compressor. Therefore, even if the flow rate of the driving flow is reduced due to the reduction in the pressure difference between the high-pressure refrigerant and the low-pressure refrigerant, and the suction capacity of the ejector is reduced, the refrigerant can be supplied to the outflow evaporator by the action of the compressor.
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。
Thereby, cycle failure like the ejector type refrigerating cycle of
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。 That is, in an ejector-type refrigeration cycle that uses an ejector as a refrigerant decompression means, if the flow rate fluctuation of the driving flow occurs, the cycle cannot be stably operated while exhibiting a high COP.
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。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to stably operate an ejector refrigeration cycle even when the flow rate fluctuation of the drive flow of the ejector occurs.
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。 In order to achieve the above object, in the first aspect of the present invention, the first compression mechanism (11a) that compresses and discharges the refrigerant, and the heat dissipation that dissipates the high-pressure refrigerant discharged from the first compression mechanism (11a). The refrigerant is sucked from the refrigerant suction port (13b) by the flow of the high-speed jet refrigerant jetted from the radiator (12) and the nozzle portion (13a) that decompresses and expands the refrigerant flowing out from the radiator (12), and the jet refrigerant And the suction refrigerant sucked from the refrigerant suction port (13b) in the diffuser part (13d), the ejector (13) that elevates the refrigerant, and the refrigerant flowing out from the diffuser part (13) is evaporated to perform the first compression A mechanism (11a), an outlet-side evaporator (14) that flows out to the suction side, a first branch portion (18) configured to be able to branch the flow of the refrigerant flowing out of the radiator (12), and a first branch portion ( Branch at 18) A first suction side pressure reducing means (19) for decompressing and expanding the refrigerant, a second branch portion (28) configured to be able to branch the flow of the refrigerant flowing out from the diffuser portion (13), and a second branch portion ( 28) the second suction side decompression means (29) for decompressing and expanding the refrigerant branched in 28), the refrigerant flowing out from the first suction side decompression means (19), and the outflow from the second suction side decompression means (29). The suction side evaporator (16) that evaporates at least one of the refrigerants that have been evaporated and flows to the refrigerant suction port (13b) side, and the suction side evaporator (16) outlet side refrigerant are sucked and compressed. And an ejector-type refrigeration cycle including a second compression mechanism (21a) that discharges the air.
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。
According to this, by branching the flow of the refrigerant only at the first branch part (18) and supplying the refrigerant flowing out from the first suction side pressure reducing means (19) to the suction side evaporator (16), A cycle configuration similar to that of
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。 Further, the refrigerant flow is branched at both the first and second branch portions (18a, 18b), and the refrigerant flowing out from both the first and second suction side decompression means (19, 29) is sucked into the suction side evaporator. The cycle configuration supplied to (16) can be realized. This makes it easier to increase the flow rate of the refrigerant supplied to the suction-side evaporator (16) with respect to the cycle configuration in which the refrigerant is supplied from any one of the suction-side decompression means (19, 29).
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。 And since the 2nd compression mechanism (21a) is provided, even if it switches to any cycle structure, the suction | attraction capability of an ejector (13) can be assisted by the effect | action of a 2nd compression mechanism (21a). Therefore, the refrigerant can be reliably supplied to the suction-side evaporator (16) even if the operating condition is such that the suction capacity of the ejector (13) decreases as the drive flow rate of the ejector (13) decreases. it can.
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。 At this time, the refrigerant can be boosted by the boosting action of the two first and second compression mechanisms (11a, 21a) and the diffuser portion (13d) of the ejector (13). In contrast, the COP can be improved by reducing the driving power of the first and second compression mechanisms (11a, 21a).
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。 That is, by increasing the suction pressure of the first compression mechanism (11a) by the pressure increasing action of the diffuser part (13d), not only the compressor driving power of the first compression mechanism (11a) is reduced, but also the respective first Since the pressure difference between the suction pressure and the discharge pressure of the first and second compression mechanisms (11a, 21a) can be reduced, the compression efficiency of the first and second compression mechanisms (11a, 21a) can be improved.
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。 As a result, even if the flow rate fluctuation of the driving flow occurs and the boosting capability of the diffuser section (13d) decreases, the ejector refrigeration cycle can be stably operated in a state where a high COP is exhibited.
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。 This means that the high / low pressure difference of the cycle is kept large, such as a refrigeration cycle apparatus that reduces the refrigerant evaporation temperature of the suction side evaporator (16) to a very low temperature (for example, about −30 ° C. to −10). It is extremely effective in a refrigeration cycle apparatus that needs to be kept.
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。 According to a second aspect of the present invention, in the ejector refrigeration cycle according to the first aspect, the refrigerant flow that has flowed out of the first suction side pressure reducing means (19) and the second suction side pressure reducing means (29) It is characterized by comprising a merging section (20) that merges the flow of the refrigerant and flows out to the inlet side of the suction side evaporator (16). Thereby, the cycle configuration that increases the flow rate of the refrigerant supplied to the suction side evaporator (16) can be easily realized.
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。 According to a third aspect of the present invention, in the ejector refrigeration cycle according to the first or second aspect, the radiator (12) is disposed in the refrigerant passage from the outlet side to the nozzle portion (13a) inlet side, and the radiator ( 12) A high-pressure side decompression means (17) for decompressing and expanding the refrigerant flowing out from 12) is provided.
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。 According to this, the refrigerant flowing into the nozzle part (13a) can be depressurized by the action of the high-pressure side depressurizing means (17) until it becomes a gas-liquid two-phase refrigerant. Therefore, compared with the case where the liquid refrigerant is introduced into the nozzle part (13a), the boiling of the refrigerant in the nozzle part (13a) can be promoted to improve the nozzle efficiency.
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。 As a result, the amount of pressure increase in the diffuser section (13d) can be increased to further improve the COP. In addition, nozzle efficiency is energy conversion efficiency at the time of converting the pressure energy of a refrigerant | coolant into a kinetic energy in a nozzle part (13a).
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。 Further, by configuring the high-pressure side pressure reducing means (17) with a variable throttle mechanism, it is possible to change the flow rate of the refrigerant flowing into the nozzle portion (13a) according to the cycle load fluctuation. As a result, the ejector-type refrigeration cycle can be operated while exhibiting a high COP even if load fluctuation occurs.
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。
Specifically, the high pressure side pressure reducing means (17) is arranged in the refrigerant passage extending from the radiator (12) outlet side to the first branch portion (18) inlet side as in the invention described in
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。 According to a sixth aspect of the present invention, in the ejector refrigeration cycle according to any one of the first to fifth aspects, the internal heat that exchanges heat between the refrigerant that has flowed out of the radiator (12) and the low-pressure side refrigerant of the cycle. It is characterized by having an exchanger (30, 31, 32, 33). According to this, the enthalpy difference (refrigeration capacity) between the enthalpy of the inlet side refrigerant and the enthalpy of the outlet side refrigerant can be increased and the COP can be improved.
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。
Specifically, the refrigerant that has flowed out of the radiator (12) flows through the refrigerant passage from the radiator (12) outlet side to the first branch portion (18) inlet side, as in the seventh aspect of the invention. The refrigerant may be a refrigerant or a refrigerant that circulates through a refrigerant passage from the first branch portion (18) outlet side to the first suction side pressure reducing means (19) inlet side as in the invention described in
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。
In invention of Claim 9, in the ejector-type refrigerating cycle as described in any one of
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。 According to this, since the supercooled refrigerant with low enthalpy can be caused to flow into the outflow side evaporator (14) and the suction side evaporator (16), the outflow side evaporator (14) and the suction side evaporator ( 16) The enthalpy difference (refrigeration capacity) between the enthalpy of the inlet-side refrigerant and the enthalpy of the outlet-side refrigerant can be expanded, and COP can be improved.
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。 According to a tenth aspect of the present invention, in the ejector refrigeration cycle according to any one of the first to ninth aspects, at least one of the first and second suction side decompression means (19, 29) is a refrigerant. The expander is characterized in that it is decompressed by volume expansion and converts the pressure energy of the refrigerant into mechanical energy and outputs it.
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。 According to this, the energy efficiency as the whole ejector-type refrigeration cycle can be improved by effectively utilizing the mechanical energy output from the expander.
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。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(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。
(First embodiment)
An example in which the ejector refrigeration cycle of the present invention is applied to a refrigeration / refrigeration apparatus will be described with reference to FIGS. This freezing / refrigeration apparatus cools the inside of the refrigerator, which is the cooling target space, to a low temperature of about 0 to 10 ° C., and further cools the inside of the freezer, which is another cooling target space, to an extremely low temperature of about −30 to −10 ° C. To do. FIG. 1 is an overall configuration diagram of an
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。
In the ejector-
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。
The first
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。
A
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。
In the
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。
Further, a receiver (liquid receiver) as a high-pressure side gas-liquid separator that separates the gas-liquid refrigerant flowing out of the
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。
A
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。
One refrigerant outlet of the
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。
The temperature
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。
A
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。
More specifically, the
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。
Further, a mixing
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。
The
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。
The basic configuration of the
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。
Furthermore, the
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。
Therefore, the refrigerant flowing into the
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。
The
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。
The
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。
The second
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。
Furthermore, the second
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。
Further, as described above, the first
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。
The outlet side of the first and second
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。
Furthermore, in the
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。
Therefore, the refrigerant that has flowed into the merging
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。
A suction-
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。
Therefore, the heat exchange target fluid in the suction side evaporator 16 is freezer air. The
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。
The suction port of the
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。
Further, as described above, the
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。
A control device (not shown) includes a known microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like and peripheral circuits thereof. This control device performs various calculations and processes based on the control program stored in the ROM, and controls the operation of the various
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。
Therefore, this control device functions as a first discharge capacity control means for controlling the operation of the first
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。 In addition, the control device is provided with a detection value of a sensor group (not shown) such as an outside air sensor that detects the outside air temperature, an inside temperature sensor that detects the inside temperature of the refrigerator and the inside temperature of the freezer, an operation switch that operates the refrigerator, and the like. Various operation signals of an operation panel (not shown) are input.
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。
Next, the operation of the present embodiment in the above configuration will be described with reference to the Mollier diagram of FIG. When the operation switch of the operation panel is turned on, the control device operates the first and second
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)。
When the control device sets the first
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)。
When the control device sets the first
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)。
When the control device places both the first and second
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。 Moreover, each said operation mode is switched based on the refrigerating capacity or external temperature required for a cycle. In this embodiment, during normal operation where normal refrigeration capacity is required, switching to the low pressure branch operation mode requires higher refrigeration capacity than during normal operation, and the flow rate of refrigerant circulating in the cycle is greater than during normal operation. During high load operation, switch to high pressure branch operation mode.
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。 In addition, it does not require refrigeration capacity than during normal operation, the refrigerant flow circulating in the cycle is lower than during normal operation, or when the outside air temperature is lower than a predetermined reference temperature, When the high / low pressure difference of the cycle becomes smaller than a predetermined pressure difference, the simultaneous branching operation mode is switched.
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。
The low-pressure branch operation mode, gas refrigerant (a 2 points in FIG. 2) of the high-temperature high-pressure state discharged from the
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。
At this time, since the first
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)。
The intermediate-pressure refrigerant flowing out of the
Further, the refrigerant injected from the
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。
The refrigerant that has flowed out of the
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)。
Refrigerant flowing into the discharge side evaporator 14 from the
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。
On the other hand, the refrigerant that has flowed into the second
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。
Then, the refrigerant flowing out from the suction side evaporator 16 is sucked into the
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。
Note that the compression efficiency means that the increase amount ΔH1 is actually calculated when the increase amount of the enthalpy of the refrigerant when the refrigerant is isentropically compressed by the first and
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。
For example, when the rotation speed and the pressure increase amount (pressure difference between the discharge pressure and the suction pressure) of the first and
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)。
Further, as described above, the refrigerant discharged from the
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。
Next, in the high-pressure branch operation mode, similarly to the low-pressure branch operation mode, the refrigerant discharged from the
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)。
The high-pressure refrigerant that has flowed into the temperature-
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)。
In this operation mode, since the second
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)。
On the other hand, the high-pressure refrigerant that has flowed into the first
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。
At this time, the valve opening degree (throttle opening degree) of the first
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)。
The refrigerant that has flowed into the suction-
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)。
Next, in the simultaneous branch operation mode, similarly to the high pressure branch operation mode, the refrigerant that has flowed out of the
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)。
In the
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)。
The refrigerant that has flowed out from the
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。
Then, the flow of the refrigerant flowing out of the second
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)。
Further, the refrigerant flowing out of the suction side evaporator 16 is compressed by the
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。
Since the
(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。
(A) In any of the operation modes, since the refrigerant flow is divided in at least one of the
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。
At this time, the refrigerant evaporation pressure of the
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。
Therefore, the refrigerant evaporation pressure (refrigerant evaporation temperature) of the suction side evaporator 16 can be made sufficiently lower than the refrigerant evaporation pressure (refrigerant evaporation temperature) of the
(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。
(B) In any operation mode, since the second compressor 21 (
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。
At this time, since the pressure of the refrigerant can be increased by the pressure increasing action of the two first and
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。
That is, not only can the drive power of the
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。
Furthermore, in the present embodiment, the first and second
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。
As a result, the ejector refrigeration cycle can be stably operated in a state in which a high COP is exhibited even if the flow rate fluctuation of the driving flow occurs and the boosting capability of the
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。 This is because, for example, the high / low pressure difference of the cycle is largely maintained as in the refrigeration cycle apparatus that reduces the refrigerant evaporation temperature of the suction side evaporator 16 to an extremely low temperature such as −30 to −10 ° C. as in the present embodiment. This is extremely effective in a refrigeration cycle apparatus that needs to be prepared.
(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。
(C) In the low pressure branch operation mode, the refrigerant flow rate G1 flowing from the
(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。
(D) In the high pressure branch operation mode and the simultaneous branch operation mode, the
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。
That is, since the flow of the refrigerant passing through the evaporator such as the
(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。
(E) In the simultaneous branching operation mode, it is possible to realize a cycle configuration in which the refrigerant flowing out from both the first
(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。
(F) Since the accumulator as the outflow side gas-liquid separator can be eliminated on the suction side of the
(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。
(G) Since the temperature
(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。
(H) Since the decompressed and expanded refrigerant at a temperature expansion valve 17 (c 2 points in FIG. 2) is a gas-liquid two-phase state, and flows into the gas-liquid two-phase refrigerant to the
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。
Therefore, the boiling of the refrigerant in the
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。
Furthermore, since the refrigerant passage area of the
(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。
(Second Embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 3, the arrangement of the temperature
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。
Next, the operation of the
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。
When the ejector
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。
In the high-pressure branch operation mode and the simultaneous branch operation mode, the high-pressure refrigerant that has flowed into the first
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。 Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effects as (A) to (H) of the first embodiment can be obtained.
(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。
(Third embodiment)
In this embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 5, internal heat that causes the refrigerant flowing out of the
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。
The
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。
In addition, as a specific configuration of the
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。
Further, a configuration in which the refrigerant pipes forming the high-pressure side
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。
Next, when the
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。
Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effects as (A) to (H) of the first embodiment can be obtained. Furthermore, compared to the first embodiment, the enthalpy of the refrigerant flowing into the
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。
As a result, since the enthalpy difference between the enthalpy of the inlet side refrigerant and the enthalpy of the outlet side refrigerant of the
(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。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 7, internal heat that causes the refrigerant flowing out of the
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。
The
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。
More specifically, the refrigerant that has flowed out of the
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。
Next, when the
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。
Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effects as (A) to (H) of the first embodiment can be obtained. Furthermore, since the enthalpy difference between the enthalpy of the inlet side refrigerant and the enthalpy of the outlet side refrigerant of the
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。
Furthermore, in the present embodiment, in the
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。
Thereby, the further COP improvement effect can be acquired. The reason is that the amount of recovered energy in the
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。
This will be described in more detail. As the enthalpy of the refrigerant flowing into the
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。
Accordingly, as the enthalpy of the refrigerant flowing into the
(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。
(Fifth embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 9, internal heat that causes the refrigerant flowing out of the
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。
The
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。
More specifically, the refrigerant that has flowed out of the
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。
Next, when the
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。
Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effects as (A) to (H) of the first embodiment can be obtained. Furthermore, since the enthalpy difference between the enthalpy of the inlet side refrigerant and the enthalpy of the outlet side refrigerant of the
(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。
(Sixth embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 11, internal heat that causes the refrigerant flowing out of the
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。
The
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。
More specifically, the refrigerant that has flowed out of the
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。
Next, when the
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。 Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effects as (A) to (H) of the first embodiment can be obtained. Furthermore, the same COP improvement effect as in the fourth embodiment can be obtained.
(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。
(Seventh embodiment)
In the present embodiment, an example in which the configuration of the
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。
Specifically, the
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。
When the ejector
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。
Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effects as (A) to (H) of the first embodiment can be obtained. Furthermore, with respect to the first embodiment, the enthalpy of the refrigerant flowing into the
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。
As a result, since the enthalpy difference between the enthalpy of the inlet side refrigerant and the enthalpy of the outlet side refrigerant of the
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。
Furthermore, for example, as in the case of using the
(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。
(Eighth embodiment)
In each of the above-described embodiments, an example in which a normal chlorofluorocarbon refrigerant is employed as the refrigerant and a subcritical refrigeration cycle is configured has been described. However, in this embodiment, carbon dioxide is employed as the refrigerant, and the
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)。
Next, the operation of the
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)。
The refrigerant that has flowed out of the
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。
On the other hand, in the high-pressure branch operation mode and the simultaneous branch operation mode, the supercritical high-pressure refrigerant that has flowed out from the
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。
Further, in the supercritical refrigeration cycle, the high-pressure side refrigerant pressure is higher than that in the subcritical refrigeration cycle, so the high-low pressure difference in the cycle (the pressure difference between point b 16 and point d 16 in FIG. 16) increases, and the
(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。
(Ninth embodiment)
In the
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。
The
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。
Furthermore, in the ejector
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。 Moreover, the high pressure side gas-liquid separation which isolate | separates the gas-liquid of the refrigerant | coolant which flowed out from the 1st, 2nd heat radiator 121,122, respectively and stored the excess liquid phase refrigerant | coolant in the exit side of the 1st, 2nd heat radiator 121,122. You may provide the receiver (liquid receiver) as a container. Then, the saturated liquid phase refrigerant separated from the receiver may be led to the downstream side.
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。
On the outlet side of the
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。
On the other hand, a fixed
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。
Next, the operation of the present embodiment in the above configuration will be described with reference to the Mollier diagram of FIG. When the operation switch of the operation panel is turned on, the control device operates the first and second
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)。
The high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant discharged from the
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。
Here, in this embodiment, the flow rate ratio Gr1 / Gr2 between the refrigerant flow rate Gr1 flowing into the
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)。
Refrigerant flowing into the
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。
At this time, since the heat exchange capability of the
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。
The refrigerant that has flowed out of the
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)。
The intermediate-pressure refrigerant flowing out of the
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)。
Refrigerant flowing out of the
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。
On the other hand, the refrigerant that has flowed out of the
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。
Then, the refrigerant that has flowed out of the suction side evaporator 16 is sucked into the
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。
Since the
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。
Furthermore, since the heat dissipation performance of the
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。
Moreover, since the heat exchange capability of the
(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。
(10th Embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 19, heat is exchanged between the refrigerant flowing out of the
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。
The
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。
Next, when the
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。
Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effect as in the ninth embodiment can be obtained. Furthermore, the enthalpy of the refrigerant flowing into the suction side evaporator 16 can be reduced by the action of the
(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。
(Eleventh embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 21, heat is exchanged between the refrigerant flowing out of the
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。
The
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。
Next, when the
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。
Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effect as in the ninth embodiment can be obtained. Furthermore, by the action of the
(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。
(Twelfth embodiment)
In the present embodiment, an example in which the configuration of the
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。
Specifically, the basic configuration of the
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。
When the
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。 Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effect as in the ninth embodiment can be obtained. Furthermore, since the enthalpy of the refrigerant flowing into the suction side evaporator 16 can be reduced, the enthalpy difference between the enthalpy of the inlet side refrigerant and the enthalpy of the outlet side refrigerant of the suction side evaporator 16 is increased to increase the refrigerating capacity. Therefore, COP can be further improved.
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。
Furthermore, similarly to the seventh embodiment, for example, the refrigerant evaporation pressure (refrigerant evaporation temperature) in the suction-
(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。
(13th Embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 25, the temperature
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)。
When the ejector
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。
The supercritical high-pressure refrigerant flowing out from the
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。
Therefore, also in the configuration of this embodiment, the same effects as (A), (B), (D), and (F) of the first embodiment can be obtained. Furthermore, as in the eighth embodiment, it is possible to obtain a COP improvement effect by increasing the amount of recovered energy in the
(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。
(14th Embodiment)
In the present embodiment, an example in which the ejector refrigeration cycle of the present invention is applied to a refrigeration apparatus will be described. FIG. 27 is an overall configuration diagram of the
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。
The ejector-
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。
The operation mode is switched by switching the refrigerant flow path of the
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。
The first electric four-
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。
The
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。
On the other hand, the second electric four-
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。
Further, in the present embodiment, a temperature
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。
The temperature
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。
The first and
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。
The
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。
Next, the operation of the present embodiment in the above configuration will be described with reference to the Mollier diagram of FIG. In the
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。
a. First Operation Mode In the first operation mode, the control device operates the first and second
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。
Further, the control device simultaneously performs between the outlet side of the
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。
Thereby, as shown by the solid line arrow in FIG. 27, the
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。
Therefore, the refrigerant compressed by the
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。
Refrigerant flowing into the
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。
The refrigerant that has flowed out of the
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)。
The intermediate-pressure refrigerant flowing out of the
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)。
Further, the refrigerant injected from the
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。
The refrigerant flowing from the
On the other hand, the liquid-phase refrigerant that has flowed out from the liquid-phase refrigerant outlet of the
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。
Then, the refrigerant flowing out of the
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。
Therefore, in the first operation mode of the present embodiment, the refrigerant discharged from the
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。
b. Second Operation Mode In the second operation mode, the control device operates between the outlet side of the
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。
Thereby, as shown by the broken line arrow in FIG. 27, the
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。
Therefore, in the second operation mode of the present embodiment, contrary to the first operation mode, the refrigerant discharged from the
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。
Since the
(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。
(Fifteenth embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 29, with respect to the ejector-
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。
The basic configuration of the
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。
Next, when the
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。
Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effect as that of the fourteenth embodiment can be obtained. Furthermore, in any of the operation modes, the enthalpy of the refrigerant flowing into the heat exchanger acting as an evaporator of the first and
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。 Thereby, since the enthalpy difference between the enthalpy of the inlet side refrigerant and the enthalpy of the outlet side refrigerant of the heat exchanger acting as an evaporator can be increased to increase the refrigeration capacity, the COP can be further improved.
(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。
(Sixteenth embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 31, with respect to the
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。
The basic configuration of the
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。
Next, when the ejector-
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。 Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effect as that of the fourteenth embodiment can be obtained. Further, in any operation mode, due to the action of the internal heat exchanger 37, the enthalpy difference between the enthalpy of the inlet side refrigerant and the enthalpy of the outlet side refrigerant of the heat exchanger acting as an evaporator is the same as in the fifteenth embodiment. COP can be further improved because the refrigerating capacity can be increased by expanding.
(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。
(17th Embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 33, the temperature
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)。
When the ejector-
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。
The supercritical high-pressure refrigerant that has flowed out of the heat exchanger acting as a radiator among the first and
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。
Therefore, also in the configuration of the present embodiment, the same effect as that of the fourteenth embodiment can be obtained. Furthermore, as in the eighth embodiment, it is possible to obtain a COP improvement effect by increasing the amount of recovered energy in the
(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。
(Eighteenth embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 35 and the Mollier diagram of FIG. 36, with respect to the
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。
Operating the ejector-
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。
At this time, in the
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。
Thereby, in this embodiment, while being able to acquire the same effect as 1st Embodiment, the store | warehouse | chamber in the refrigerator which preserve | saves food, a drink, etc. at the low temperature of 0 to 10 degreeC with the
(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。
(Nineteenth embodiment)
In the present embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 37, an
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。
The
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)。
When the
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。
Other operations are the same as those in the ninth embodiment. Therefore, in this embodiment, not only can the cooling action be exhibited by the suction-
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。
Furthermore, the COP improvement effect by not reducing the enthalpy of the refrigerant | coolant which flows in into the
(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。
(20th embodiment)
In this embodiment, as shown in the overall configuration diagram of FIG. 39, an
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。
The suction-side gas-
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。
Therefore, when the ejector
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。
Furthermore, the problems of the liquid compression of the first and
(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。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows.
(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。
(1) In the above-described embodiment, the first and
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。
For example, the first and
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。
Thereby, the 1st,
(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。
(2) In the above-described embodiment, an example in which an electric compressor is adopted as the first and
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。 For example, you may employ | adopt the variable capacity type compressor which can adjust refrigerant | coolant discharge capability with the change of discharge capacity | capacitance by using an engine etc. as a drive source. In this case, the discharge capacity changing means becomes the discharge capacity changing means. Moreover, you may use the fixed capacity type compressor which adjusts a refrigerant | coolant discharge capability by changing the connection with a drive source intermittently by the interruption of an electromagnetic clutch. In this case, the electromagnetic clutch becomes the discharge capacity changing means.
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。
Further, the first and
(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。
(3) In the above-described embodiment, the fixed
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。
In the first to seventh and ninth to twelfth embodiments described above, the temperature is adjusted so that the degree of superheat of the refrigerant on the outlet side of the
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。 Furthermore, an electric expansion valve that can adjust the throttle opening (valve opening) by an external electric control signal may be employed as the high pressure side pressure reducing means. Furthermore, a fixed throttle mechanism having the same configuration as the fixed throttles 39 and 59 may be adopted as the high pressure side pressure reducing means without using the variable throttle mechanism. Furthermore, in the first to seventh, ninth to twelfth, fourteenth to sixteenth, and eighteenth to twentieth embodiments, the high pressure side pressure reducing means may be eliminated.
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。
Further, when the supercritical refrigeration cycle is configured as in the eighth, thirteenth, and seventeenth embodiments, the high-pressure side refrigerant pressure is changed to the
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。 As such a pressure control valve, specifically, it has a temperature sensing part provided on the outlet side of the heat exchanger that acts as a radiator, and a heat exchanger that acts as a radiator inside the temperature sensing part A configuration in which a pressure corresponding to the temperature of the high-pressure refrigerant on the outlet side is generated, and the valve opening is adjusted by a mechanical mechanism in accordance with the balance between the internal pressure of the temperature sensing portion and the refrigerant pressure on the outlet side of the heat exchanger acting as a radiator, etc. Can be adopted.
(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。 (4) As the high-pressure side decompression unit and each low-pressure side decompression unit in each of the above-described embodiments, an expander that expands and decompresses the refrigerant and converts the refrigerant pressure energy into mechanical energy and outputs it is adopted. May be. As such an expander, specifically, a volume type compression mechanism such as a scroll type, a vane type, or a rolling piston type can be employed.
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。 Then, by flowing the refrigerant so as to flow backward with respect to the refrigerant flow when the positive displacement compression mechanism is used as the compression mechanism, mechanical energy can be output while the refrigerant is volume-expanded and depressurized. For example, if a rotary positive displacement compression mechanism is employed as an expander, rotational energy can be output as mechanical energy.
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。
Furthermore, if the mechanical energy output from the expander is used as an auxiliary power source for the first and second compression mechanisms, for example, the energy efficiency of the
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。 For example, if a generator is adopted as an external device, electric energy can be obtained. Moreover, if a flywheel is employ | adopted as an external apparatus, the mechanical energy output from the expander can be stored as a kinetic energy. Moreover, if a stroking device (spring spring) is employed as an external device, the mechanical energy output from the expander can be stored as elastic energy.
(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。
(5) In contrast to the first to thirteenth embodiments described above, an
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。
Similarly, a suction side gas-
(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。
(6) In the above-described first to thirteenth embodiments, the example in which different cooling target spaces (refrigerator space, freezer space) are cooled by the
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。
This is because the refrigerant evaporation pressure (refrigerant evaporation temperature) of the suction side evaporator 16 is lower than the refrigerant evaporation pressure (refrigerant evaporation temperature) of the outflow side evaporator 14 as described above. That is, by passing the blown air from the blower fan as described above, a temperature difference between the refrigerant evaporation temperature of the
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。
Further, as a specific means for assembling the
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。
Further, as the
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。
Further, when the
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。
Thereby, generation | occurrence | production of the frost in the suction side evaporator 16 can be suppressed. Furthermore, since the flow of the blast air due to frost formation can be prevented, the fin pitch and the like of the suction side evaporator 16 can be reduced to reduce the size of the
(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。 (7) In the first to eighth embodiments described above, the high-pressure branch operation mode is switched during high load operation, the low-pressure branch operation mode is switched during normal operation, and the simultaneous branch operation mode is switched during low load operation. Of course, switching of each operation mode is not limited to this.
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。
For example, the high-pressure branch operation mode may be switched during high-load operation, the simultaneous branch operation mode during normal operation, and the low-pressure branch operation mode during low-load operation. That is, when operating the ejector-
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。
Moreover, it is good also as a cycle structure which switches a high voltage | pressure branch operation mode and a low voltage | pressure branch operation mode, without implement | achieving simultaneous branch operation mode. In this case, the first and
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。
Further, as the first and second suction side pressure reducing means, a fixed throttle mechanism similar to the fixed throttles 39 and 59 is adopted, and the first and
(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。
(8) In the
(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。
(9) In the above-described embodiment, the
(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。
(10) In the above-described embodiment, the example in which the
(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) In the above-described embodiment, the suction side evaporator 16 is configured as a use side heat exchanger, and the
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
11, 12 1st,
Claims (10)
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、
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(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。 A first compression mechanism (11a) for compressing and discharging the refrigerant;
A radiator (12) for radiating heat from the high-pressure refrigerant discharged from the first compression mechanism (11a);
The refrigerant is sucked from the refrigerant suction port (13b) by the flow of the high-speed jet refrigerant jetted from the nozzle part (13a) for decompressing and expanding the refrigerant flowing out of the radiator (12), and the jetted refrigerant and the refrigerant suction An ejector (13) that pressurizes the mixed refrigerant with the suction refrigerant sucked from the port (13b) at the diffuser section (13d);
An outflow side evaporator (14) for evaporating the refrigerant flowing out of the diffuser section (13) and flowing out to the suction side of the first compression mechanism (11a);
A first branch portion (18) configured to be able to branch the flow of the refrigerant flowing out of the radiator (12);
First suction side decompression means (19) for decompressing and expanding the refrigerant branched in the first branch section (18);
A second branch part (28) configured to be able to branch the flow of the refrigerant flowing out of the diffuser part (13);
A second suction side decompression means (29) for decompressing and expanding the refrigerant branched in the second branch section (28);
At least one of the refrigerant that has flowed out of the first suction side pressure reducing means (19) and the refrigerant that has flowed out of the second suction side pressure reducing means (29) is evaporated, and the refrigerant suction port (13b) A suction-side evaporator (16) that flows out to the side;
An ejector-type refrigeration cycle comprising: a suction unit evaporator (16) and a second compression mechanism (21a) for sucking, compressing and discharging the outlet side refrigerant.
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