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Ejector type refrigeration cycle

阅读:100发布:2024-02-27

专利汇可以提供Ejector type refrigeration cycle专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To perform a dehumidifying heating operation with a simple constitution in an ejector type refrigeration cycle comprising a plurality of evaporators. SOLUTION: The second evaporator 19 is mounted on a branch passage 20 branched at an upstream side of an ejector 14, throttle mechanisms 21, 22 are mounted at an upstream side and a downstream side of the second evaporator 19, and in the dehumidifying heating operation, the upstream-side throttle mechanism 21 is kept in an approximate full-opened state of an upstream-side flow channel of the second evaporator 19, and the downstream-side throttle mechanism 22 is kept in a prescribed throttled state, so that the second evaporator 19 is allowed to act as a radiator for a high-pressure refrigerant. COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT,下面是Ejector type refrigeration cycle专利的具体信息内容。

  • ノズル部(14a)から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口(14b)から冷媒を吸引するエジェクタ(14)と、
    前記エジェクタ(14)の下流側に配置され、熱媒体と熱交換する第1熱交換器(15)と、
    前記エジェクタ(14)の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口(14b)に接続される分岐通路(20)と、
    前記分岐通路(20)に配置され、熱媒体と熱交換する第2熱交換器(19)と、
    前記第2熱交換器(19)の上流側に設けられ、絞り開度を調節可能な上流側絞り(21)と、
    前記上流側絞り(21)の絞り開度を調節し、前記第2熱交換器(19)において冷媒が蒸発する第1運転モードと、前記第2熱交換器(19)において冷媒が放熱する第2運転モードとを選択的に提供する制御装置(21d、22d、23、24、25)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。
  • さらに、前記第2熱交換器(19)の下流側に設けられた下流側絞り(14e、22)を備え、
    前記第1運転モードと前記第2運転モードとの両方において、前記第1熱交換器(15)において冷媒が蒸発す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。
  • 前記下流側絞り(14e、22)は、絞り開度を調節可能な絞り機構(22)を備えることを特徴とする請求項2に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
  • 前記下流側絞り(14e、22)は、前記エジェクタ(14)を通る流路により提供される固定絞り(14e)を備えることを特徴とする請求項2に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
  • 前記熱媒体は空調空気であって、
    前記第2熱交換器(19)は前記第1熱交換器(15)と熱交換した後の熱媒体と熱交換するよう配置されており、
    前記第1運転モードは冷房運転を提供し、前記第2運転モードは除湿暖房運転を提供することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
  • 前記制御装置(21d、22d、23、24、25)は、
    前記第1運転モードにおいては、前記上流側絞り(21)の絞り開度を、前記第2熱交換器(19)内の冷媒圧力が前記第1熱交換器(15)内の冷媒圧力より低くなるように調節し、
    前記第2運転モードにおいては、前記上流側絞り(21)の絞り開度を、前記第2熱交換器(19)内の冷媒圧力が前記第1熱交換器(15)内の冷媒圧力より高くなるように調節す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。
  • ノズル部(14a)から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口(14b)から冷媒を吸引するエジェクタ(14)と、
    前記エジェクタ(14)の下流側に接続される第1蒸発器(15)と、
    前記エジェクタ(14)の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口(14b)に接続される分岐通路(20)と、
    前記分岐通路(20)に設けられた第2蒸発器(19)と、
    前記第2蒸発器(19)の上流側および下流側に設けられた上流側絞り機構(21)および下流側絞り機構(22)とを備え、
    前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(19)は、同一通風路(17a)内にて前記第1蒸発器(15)が空気流れ上流側に位置し、前記第2蒸発器(19)が空気流れ下流側に位置するように配置され、
    冷房運転時には、前記上流側絞り機構(21)を所定絞り状態とすることにより、前記上流側絞り機構(21)で減圧された低圧冷媒が前記第2蒸発器(19)で蒸発するようにし、かつ、前記下流側絞り機構(22)を全開近傍の状態とし、
    除湿暖房運転時には、前記上流側絞り機構(21)を全開近傍の状態とすることにより、高圧冷媒が前記第2蒸発器(19)に流入するようにし、かつ、前記下流側絞り機構(22)は所定絞り状態とし、前記下流側絞り機構(22)にて減圧された低圧冷媒が前記冷媒吸引口(14b)に吸引されるようにし、
    一方、前記第1蒸発器(15)は、前記冷房運転時および前記除湿暖房運転時の双方において前記エジェクタ(14)通過後の低圧冷媒が蒸発するようになっていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
  • 前記上流側絞り機構(21)および前記下流側絞り機構(22)は、前記第2蒸発器(19)の上流側および下流側流路を全開する全開機能を果たすように構成されていることを特徴とする請求項7に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
  • ノズル部(14a)から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口(14b)から冷媒を吸引するエジェクタ(14)と、
    前記エジェクタ(14)の下流側に接続される第1蒸発器(15)と、
    前記エジェクタ(14)の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口(14b)に接続される分岐通路(20)と、
    前記分岐通路(20)に設けられた第2蒸発器(19)と、
    前記第2蒸発器(19)の上流側に設けられた絞り機構(21)とを備え、
    前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(19)は、同一通風路(17a)内にて前記第1蒸発器(15)が空気流れ上流側に位置し、前記第2蒸発器(19)が空気流れ下流側に位置するように配置され、
    冷房運転時には、前記絞り機構(21)を所定絞り状態とすることにより、前記絞り機構(21)で減圧された低圧冷媒が前記第2蒸発器(19)で蒸発するようにし、
    除湿暖房運転時には、前記絞り機構(21)を全開近傍の状態とすることにより、高圧冷媒が前記第2蒸発器(19)に流入するようにし、かつ、前記エジェクタ(14)の流路を絞り流路(14e)として前記第2蒸発器(19)通過後の高圧冷媒が減圧されるようにし、
    一方、前記第1蒸発器(15)は、前記冷房運転時および前記除湿暖房運転時の双方において前記エジェクタ(14)通過後の低圧冷媒が蒸発するようになっていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
  • 前記絞り機構(21)は、前記第2蒸発器(19)の上流側流路を全開する全開機能を果たすように構成されていることを特徴とする請求項9に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
  • 说明书全文

    本発明は、冷媒減圧手段および冷媒循環手段の役割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における除湿暖房機能に関する。

    従来、除湿暖房運転を可能としたエジェクタ式冷凍サイクルは特許文献1に記載されている。

    特開2003−207218号公報

    ところで、上記特許文献1のものでは、通常の冷房運転時に、エジェクタ下流側に位置する気液分離器内に溜まる液相冷媒を第1蒸発器→全開状態の絞り機構→第2蒸発器の順に直列に通過した後にエジェクタの冷媒吸引口に吸引させるサイクル構成になっているので、除湿暖房運転時に第2蒸発器を高圧側放熱器として作用させるために、第2蒸発器への冷媒流れを逆転して、放熱器下流側の高圧冷媒が第2蒸発器へ直接流入するようにしている。

    この結果、除湿暖房運転のために2つの三方弁と1つの絞り機構とを設ける必要があり、サイクル構成が複雑となる。

    本発明は、上記点に鑑み、複数の熱交換器を備えるエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、簡素な構成にて少なくとも1つの熱交換器の機能を切り替えて運転可能とすることを目的とする。

    本発明は上記目的を達成するため案出されたものであり、ノズル部(14a)から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口(14b)から冷媒を吸引するエジェクタ(14)と、
    前記エジェクタ(14)の下流側に配置され、熱媒体と熱交換する第1熱交換器(15)と、
    前記エジェクタ(14)の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口(14b)に接続される分岐通路(20)と、
    前記分岐通路(20)に配置され、熱媒体と熱交換する第2熱交換器(19)と、
    前記第2熱交換器(19)の上流側に設けられ、絞り開度を調節可能な上流側絞り(21)と、
    前記上流側絞り(21)の絞り開度を調節し、前記第2熱交換器(19)において冷媒が蒸発する第1運転モードと、前記第2熱交換器(19)において冷媒が放熱する第2運転モードとを選択的に提供する制御装置(21d、22d、23、24、25)とを備えることを第1の特徴としている。

    これによると、第2熱交換器(19)の運転状態が、冷媒蒸発による冷媒への吸熱と、冷媒からの放熱とに切り替えられる。 しかも、エジェクタ(14)と第1、第2熱交換器(15、19)との接続を過剰に複雑化することがない。

    冷媒の蒸発は、冷媒への吸熱を生じる。 冷媒の蒸発は、冷房運転においては空調空気などの熱媒体を冷却する作用として、ヒートポンプ運転においては熱源空気などの熱媒体から熱を汲み上げ作用として表れ、把握されうる。 冷媒の放熱は、冷媒の凝縮あるいは冷媒の過冷却により提供される。 冷媒からの放熱は、空調空気などの熱媒体を加熱する作用、あるいは熱交換器そのものを加熱する作用として表れ、把握されうる。

    本発明では上記第1の特徴において、さらに、前記第2熱交換器(19)の下流側に設けられた下流側絞り(14e、22)を備え、
    前記第1運転モードと前記第2運転モードとの両方において、前記第1熱交換器(15)において冷媒が蒸発するようになっている。

    これによると、第1運転モードにおいては、第1、第2熱交換器(15、19)が両方とも蒸発器として機能して高い冷却能を発揮でき、第2運転モードにおいては、第1熱交換器(15)を蒸発器として機能させながら、第2熱交換器(19)において放熱させることができる。 例えば、除湿暖房や第2熱交換器(19)の除霜に利用することができる。

    本発明では、上記下流側絞り(14e、22)を、具体的には絞り開度を調節可能な絞り機構(22)にて構成すればよい。

    これによると、第2熱交換器(19)の運転状態に応じた絞り開度を提供することができる。

    本発明では、上記下流側絞り(14e、22)を、エジェクタ(14)を通る流路により提供される固定絞り(14e)で構成してもよい。

    これによると、簡単な構成で第2熱交換器(19)内の冷媒圧力と第1熱交換器(15)内の冷媒圧力とに差を与えることができる。

    本発明では、上記第1の特徴において、熱媒体は空調空気であって、
    前記第2熱交換器(19)は前記第1熱交換器(15)と熱交換した後の熱媒体と熱交換するよう配置されており、
    前記第1運転モードは冷房運転を提供し、前記第2運転モードは除湿暖房運転を提供する。

    これによると、冷房運転と、除湿暖房運転とを、エジェクタまわりの接続を複雑化することなく提供することができる。

    本発明では、上記第1の特徴において、前記制御装置(21d、22d、23、24、25)は、前記第1運転モードにおいては、前記上流側絞り(21)の絞り開度を、前記第2熱交換器(19)内の冷媒圧力が前記第1熱交換器(15)内の冷媒圧力より低くなるように調節し、
    前記第2運転モードにおいては、前記上流側絞り(21)の絞り開度を、前記第2熱交換器(19)内の冷媒圧力が前記第1熱交換器(15)内の冷媒圧力より高くなるように調節する。

    これによると、第1運転モードにおいては、第1熱交換器(15)と第2熱交換器(19)とをともに蒸発器として機能させながら、それらの間に冷媒圧力の差を与えて優れた冷却機能を発揮させることができる。

    第2運転モードにおいては、第1運転モードとは異なる放熱機能を第2熱交換器(19)に発揮させながら、第1熱交換器(15)においては低圧冷媒による冷却機能を発揮させることができる。 第1熱交換器(15)と第2熱交換器(19)との間の冷媒圧力の差は、上流側絞り(21)の絞り開度の差と、エジェクタ(14)の作用とにより、あるいは場合によってはさらに下流側絞り(14e、22)の作用が加わって実現される。

    次に、本発明では、ノズル部(14a)から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口(14b)から冷媒を吸引するエジェクタ(14)と、
    前記エジェクタ(14)の下流側に接続される第1蒸発器(15)と、
    前記エジェクタ(14)の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口(14b)に接続される分岐通路(20)と、
    前記分岐通路(20)に設けられた第2蒸発器(19)と、
    前記第2蒸発器(19)の上流側および下流側に設けられた上流側絞り機構(21)および下流側絞り機構(22)とを備え、
    前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(19)は、同一通風路(17a)内にて前記第1蒸発器(15)が空気流れ上流側に位置し、前記第2蒸発器(19)が空気流れ下流側に位置するように配置され、
    冷房運転時には、前記上流側絞り機構(21)を所定絞り状態とすることにより、前記上流側絞り機構(21)で減圧された低圧冷媒が前記第2蒸発器(19)で蒸発するようにし、かつ、前記下流側絞り機構(22)を全開近傍の状態とし、
    除湿暖房運転時には、前記上流側絞り機構(21)を全開近傍の状態とすることにより、高圧冷媒が前記第2蒸発器(19)に流入するようにし、かつ、前記下流側絞り機構(22)は所定絞り状態とし、前記下流側絞り機構(22)にて減圧された低圧冷媒が前記冷媒吸引口(14b)に吸引されるようにし、
    一方、前記第1蒸発器(15)は、前記冷房運転時および前記除湿暖房運転時の双方において前記エジェクタ(14)通過後の低圧冷媒が蒸発するようになっていることを第2の特徴としている。

    この第2の特徴によると、エジェクタ(14)上流側で分岐された分岐通路(20)に第2蒸発器(19)を設けているから、分岐通路(20)の上流側から下流側へ向かう一方向に冷媒を流したまま、上流側絞り機構(21)および下流側絞り機構(22)の開度切替によって第2蒸発器(19)を低圧側吸熱器として作用させる場合(冷房運転時)と高圧側放熱器として作用させる場合(除湿暖房運転時)とを切り替えることができる。

    このため、従来技術のような2個の三方弁を必要とせずに、簡潔なサイクル構成にて除湿暖房運転が可能なエジェクタ式冷凍サイクルを提供できる。

    そして、冷房運転時には下流側絞り機構(22)を第2蒸発器(19)の下流側流路の全開近傍の状態にするから、下流側絞り機構(22)での圧損を小さくして第2蒸発器(19)の冷却能力を良好に発揮できる。

    また、除湿暖房運転時には下流側絞り機構(22)を所定絞り状態として、下流側絞り機構(22)にて減圧された低圧冷媒を冷媒吸引口(14b)に吸引させるから、除湿暖房運転時に第1蒸発器(15)の冷媒蒸発圧力が吸引冷媒流によって上昇するという不具合が発生せず、第1蒸発器(15)の冷却(除湿)能力を良好に発揮できる。

    上記第2の特徴において、上流側絞り機構(21)および下流側絞り機構(22)は、具体的には第2蒸発器(19)の上流側および下流側流路を全開する全開機能を果たすように構成することが好ましい。

    次に、本発明では、ノズル部(14a)から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口(14b)から冷媒を吸引するエジェクタ(14)と、
    前記エジェクタ(14)の下流側に接続される第1蒸発器(15)と、
    前記エジェクタ(14)の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口(14b)に接続される分岐通路(20)と、
    前記分岐通路(20)に設けられた第2蒸発器(19)と、
    前記第2蒸発器(19)の上流側に設けられた絞り機構(21)とを備え、
    前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(19)は、同一通風路(17a)内にて前記第1蒸発器(15)が空気流れ上流側に位置し、前記第2蒸発器(19)が空気流れ下流側に位置するように配置され、
    冷房運転時には、前記絞り機構(21)を所定絞り状態とすることにより、前記絞り機構(21)で減圧された低圧冷媒が前記第2蒸発器(19)で蒸発するようにし、
    除湿暖房運転時には、前記絞り機構(21)を全開近傍の状態とすることにより、高圧冷媒が前記第2蒸発器(19)に流入するようにし、かつ、前記エジェクタ(14)の流路を絞り流路(14e)として前記第2蒸発器(19)通過後の高圧冷媒が減圧されるようにし、
    一方、前記第1蒸発器(15)は、前記冷房運転時および前記除湿暖房運転時の双方において前記エジェクタ(14)通過後の低圧冷媒が蒸発するようになっていることを第3の特徴としている。

    第3の特徴によると、前述の第2の特徴における上流側絞り機構(21)に相当する絞り機構(21)を第2蒸発器(19)の上流側に設けているだけで、第2の特徴における下流側絞り機構(22)は設けていない。

    その代わりに、第3の特徴ではエジェクタ(14)の流路を絞り流路(14e)として構成し、除湿暖房運転時には、この絞り流路(14e)にて第2蒸発器(19)通過後の高圧冷媒が減圧されるようにしている。

    従って、除湿暖房運転時に第1蒸発器(15)の冷媒蒸発圧力が吸引冷媒流によって上昇するという不具合が発生せず、第1蒸発器(15)の冷却(除湿)能力を良好に発揮できる。 しかも、エジェクタ(14)自体に構成した絞り流路(14e)にて減圧作用を発揮できるから、第2蒸発器(19)下流側の絞り機構(22)を廃止でき、サイクル構成をより一層簡素化できる。

    なお、冷房運転時には第2蒸発器(19)上流側の絞り機構(21)の減圧作用が支配的となるように絞り機構(21)の絞り開度を設定することにより、絞り流路(14e)での圧損発生に伴う冷房運転時の悪影響を抑制できる。

    上記第3の特徴において、絞り機構(21)は、具体的には第2蒸発器(19)の上流側流路を全開する全開機能を果たすように構成することが好ましい。

    上記した第2の特徴および第3の特徴において、「全開近傍の状態」とは、各流路の全開状態だけでなく、各流路の断面積よりも若干量小さい断面積にて各流路を開口する状態を含む意味である。

    なお、上記各手段および特許請求の範囲の各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

    (第1実施形態)
    図1は、本発明の第1実施形態によるエジェクタ式冷凍サイクル10を備えた空調装置を示している。

    エジェクタ式冷凍サイクル10には冷媒を吸入、圧縮する圧縮機11が備えられ、本実施形態では、この圧縮機11をプ−リ12、ベルト等を介して図示しない駆動源(例えばエンジン)により回転駆動するようになっている。 なお、圧縮機11として回転数調整が可能な電動圧縮機を使用してもよい。

    この圧縮機11の冷媒流れ下流側には放熱器13が配置されている。 放熱器13は圧縮機12から吐出された高圧冷媒と図示しない冷却ファンにより送風される外気(室外空気)との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却する。 なお、本実施形態の冷凍サイクル10は高圧圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界サイクルを構成するので、放熱器13は高圧冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器として作用する。

    放熱器13よりもさらに冷媒流れ下流側部位には、エジェクタ14が配置されている。
    このエジェクタ14は冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用によって冷媒輸送を行う冷媒循環手段としての役割を兼ねる。

    エジェクタ14には、放熱器13から流入する高圧冷媒の通路面積を小さく絞って、高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部14aと、ノズル部14aの冷媒噴出口と連通するように配置され、後述する第2蒸発器19下流側から冷媒を吸引する冷媒吸引口14bが備えられている。

    さらに、ノズル部14aおよび冷媒吸引口14bの下流側部位には、ノズル部14aからの噴出冷媒流と冷媒吸引口14bからの吸引冷媒流とを混合する混合部14cが配置され、この混合部14cの下流側に昇圧部をなすディフューザ部14dが配置されている。 このディフューザ部14dは冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する作用を果たす。

    エジェクタ14のディフューザ部14dから流出した冷媒は、本発明の第1熱交換器である第1蒸発器15に流入する。 第1蒸発器15の冷媒下流側は圧縮機11の吸入側に接続される。 第1蒸発器15は、室内空調ユニット16のケース17によって構成される通風路17a内に配置される。 より具体的には、通風路17aのうち、室内空調ユニット16の送風機18の吹出直後の上流側部位に第1蒸発器15が配置される。

    そして、通風路17aのうち第1蒸発器15の下流側部位に、本発明の第2熱交換器である第2蒸発器19が配置される。 なお、第1、第2蒸発器15、19はろう付け等により一体の熱交換器構造に構成してもよい。 第1、第2蒸発器15、19を通過した空気は、図示しない吹出口を通して空調対象の室内へ吹き出す。

    一方、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10には、放熱器13とエジェクタ14との間の部位で分岐される分岐通路20が形成されている。 Zはこの分岐通路20の分岐点である。 この分岐通路20の下流側はエジェクタ14の冷媒吸引口14bに接続される。

    この分岐通路20に第2蒸発器19および第1、第2絞り機構21、22が配置されている。 第1絞り機構21は第2蒸発器19の上流側に配置され、第2絞り機構22は第2蒸発器19の下流側に配置される。

    本実施形態では、第1、第2絞り機構21、22として全開機能を持つ電気制御式の可変絞り機構を用いている。 図2は第1、第2絞り機構21、22の具体例を示す概略断面図であって、第1、第2絞り機構21、22には、固定絞りを構成する絞り穴21a、22aと、分岐通路20を全開するための全開用穴部21b、22bとを開口した可動板部材21c、22cが備えられている。

    ここで、分岐通路20を全開するとは、第1、第2絞り機構21、22が配置される部位の流路(配管)の断面積を全面的に開口することである。 従って、全開用穴部21b、22bはこの流路(配管)断面積相当の口径を持つように設計されている。 これにより、第1、第2絞り機構21、22が全開機能を果たすようになっている。

    そして、可動板部材21c、22cを分岐通路20の横断方向(冷媒流れ方向aと直交方向)に移動可能に配置し、この可動板部材18cを電磁ソレノイド、サーボモータ等により構成される電気式アクチュエータ21d、22dにより駆動するようになっている。 なお、図2(a)は絞り穴18aが絞りとして作用する絞り状態を示し、図2(b)は全開用穴部18bによって分岐通路20が全開される全開状態を示す。

    第1、第2絞り機構21、22の電気式アクチュエータ21d、22dは空調用制御装置23によって制御される。 空調用制御装置23はマイクロコンピュータ等により構成されるもので、周知のごとく予め設定され記憶されているプログラムに基づいて空調センサ群24の検出信号、空調操作パネル25の操作信号等に対して所定の演算処理を行って、空調機器の作動を制御する。

    空調用制御装置23は、第1、第2絞り機構21、22の他に、送風機18、放熱器13の冷却ファン(図示せず)、圧縮機11等の作動を制御する。 なお、本実施形態では、電気式アクチュエータ21d、22d、空調用制御装置23、空調センサ群24、および空調操作パネル25により本発明の制御装置を構成している。

    次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。 空調操作パネル25の操作信号、あるいは空調センサ群24の検出信号等に基づいて空調用制御装置23が冷房運転を判定すると、空調用制御装置23の制御出力にて第1絞り機構21を図2(a)の絞り状態にし、第2絞り機構22を図2(b)の全開状態にする。

    また、空調用制御装置23の制御出力にて圧縮機11、送風機18および放熱器冷却ファン(図示せず)をそれぞれ作動状態にする。 これにより、圧縮機11で圧縮されて高温高圧状態となった冷媒は放熱器13に流入して外気により冷却され凝縮する。 放熱器13から流出した高圧液冷媒は、エジェクタ14の入口側へ向かう流れと、分岐通路20を流れる流れとに分岐される。

    ここで、分岐通路20の第1絞り機構21が空調用制御装置23の制御出力にて図2(a)の状態に操作されるので、絞り穴21aが分岐通路20中に位置する。 このため、絞り穴21aが絞りとして作用するので、分岐通路17を流れる冷媒は、第1絞り機構21で減圧されて低圧状態となる。

    この低圧冷媒は第2蒸発器19において送風機18の送風空気から吸熱して蒸発する。 これにより、第2蒸発器19が冷却能力を発揮する。 第2蒸発器19から流出した気相冷媒はエジェクタ14の冷媒吸引口14bへ吸引される。 ここで、第2蒸発器19下流側に位置する第2絞り機構22は図2(b)に示す全開状態に操作されているので、第2絞り機構22は減圧作用を発揮せず、そのため、第2蒸発器19下流側の低圧冷媒は第2絞り機構22を最小圧損で通過する。

    一方、放熱器13下流側の高圧液冷媒の一部はエジェクタ14に流入し、ノズル部14aで減圧され膨張する。 従って、ノズル部14aで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、冷媒は高速度となってノズル噴出口から噴出する。 この際に生じるノズル噴出口付近の圧力低下により、冷媒吸引口14bから第2蒸発器19通過後の気相冷媒を吸引する。

    ノズル部14aから噴出した高速度の冷媒と冷媒吸引口14bに吸引された冷媒は、ノズル部14a下流側の混合部14cで混合してディフューザ部14dに流入する。 このディフューザ部14dでは通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギーが圧力エネルギーに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。

    エジェクタ14のディフューザ部14dから流出した冷媒は第1蒸発器15に流入する。 第1蒸発器15では、送風機18の吹出直後の空気から低圧冷媒が吸熱して蒸発するので、第1蒸発器15でも送風空気を冷却できる。 第1蒸発器15通過後の気相冷媒は、圧縮機11に吸入、圧縮され、再びサイクル内を循環する。

    ところで、第1蒸発器15の冷媒蒸発圧力はディフューザ部14dで昇圧した後の圧力であり、一方、第2蒸発器19の出口側はエジェクタ14の冷媒吸引口14bに接続されているから、ノズル部14aでの減圧直後の最も低い圧力を第2蒸発器19に作用させることができる。

    これにより、第1蒸発器15の冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)よりも第2蒸発器19の冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)を低くすることができる。

    本実施形態では、冷媒蒸発温度が高い第1蒸発器15をケース17内の空気流れの上流側に配置し、冷媒蒸発温度が低い第2蒸発器19を空気流れの下流側に配置しているから、空気流れと冷媒流れが対向流の関係になって、第1蒸発器15および第2蒸発器19の双方で冷媒と空気との温度差を確保できる。

    よって、第1、第2蒸発器15、19の組み合わせにて空気を効率よく冷却できる。 第1、第2蒸発器15、19通過後の冷風を室内へ吹き出して室内を冷房できる。

    一方、空調操作パネル25の操作信号、あるいは空調センサ群24の検出信号等に基づいて空調用制御装置23が除湿暖房運転を判定すると、空調用制御装置23の制御出力にて第1絞り機構21を図2(b)の全開状態にし、第2絞り機構22を図2(b)の絞り状態にする。

    これにより、第1絞り機構21は減圧作用を行わないので、放熱器下流側の高圧液冷媒が高圧状態のまま第2蒸発器19に流入する。 これにより、第2蒸発器19はケース17内の空気流れと高圧液冷媒とを熱交換して空気流れに放熱する放熱器として作用するので、ケース17内の空気流れを第2蒸発器19によって加熱できる。

    第2蒸発器19において放熱した高圧液冷媒は、絞り状態にある第2絞り機構22により減圧され低圧の気液2相状態となる。 この低圧冷媒はエジェクタ14の冷媒吸引口14bに吸引され、ノズル14a通過後の低圧冷媒と混合部14cで混合する。 この混合後の冷媒流はディフューザ部14dで昇圧した後に、第1蒸発器15に流入する。 第1蒸発器15では、送風機18の吹出直後の空気から低圧冷媒が吸熱して蒸発するので、第1蒸発器15によって送風空気を冷却できる。

    このように、空気流れ上流側の第1蒸発器15が空気流れの冷却器(冷媒吸熱器)として作用すると同時に、空気流れ下流側の第2蒸発器19が空気流れの加熱器(冷媒放熱器)として作用するため、第1蒸発器15で冷却され除湿された空気を第2蒸発器19で加熱できる。 これにより、除湿暖房機能を発揮できる。 すなわち、冷房熱負荷が低い春秋の中間期において、空調対象の室内を除湿暖房された空調風にて快適に空調できる。

    しかも、本実施形態によると、第2蒸発器19の上流側の第1絞り機構21を全開機能付きの絞り機構とし、第2蒸発器19の下流側に第2絞り機構22を追加するだけで、簡素な構成にて冷房運転と除湿暖房運転の切替を実行できる。

    (第2実施形態)
    図3は第2実施形態によるエジェクタ式冷凍サイクル10を備えた空調装置を示すもので、第2実施形態では第1実施形態の第1絞り機構21に相当する絞り機構21のみを第2蒸発器19の上流側に設け、第1実施形態の第2絞り機構22は廃止している。

    その代わりに、エジェクタ14において冷媒吸引口14bからノズル部14aの噴出直後の部位(換言すると混合部14cの入口部)に至る流路を絞り流路14eとして構成している。

    つまり、第2実施形態によると、除湿暖房運転時には第1実施形態と同様に、第2蒸発器19の上流側の絞り機構21を全開状態にする。 これにより、絞り機構21は減圧作用を行わないので、放熱器下流側の高圧液冷媒が高圧状態のまま第2蒸発器19に流入する。

    この結果、第2蒸発器19はケース17内の空気流れと高圧液冷媒とを熱交換して空気流れに放熱する冷媒放熱器として作用するので、ケース17内の空気流れを第2蒸発器19によって加熱できる。

    そして、この第2蒸発器19で放熱した高圧液冷媒は、エジェクタ14の冷媒吸引口14bに吸引され、エジェクタ14内部の絞り流路14eにて減圧され、低圧の気液2相状態となる。 この低圧の気液2相冷媒はノズル部14aを通過して減圧された低圧の気液2相冷媒と混合部14cで混合し、ディフューザ部14dで昇圧した後に、第1蒸発器15に流入する。

    この第1蒸発器15では、送風機18の吹出直後の空気から低圧冷媒が吸熱して蒸発するので、第1蒸発器15によって送風空気を冷却できる。

    以上のごとく、第2実施形態においても空気流れ上流側の第1蒸発器15にて空気流れを冷却、除湿し、この第1蒸発器15通過後の冷風を空気流れ下流側の第2蒸発器19にて加熱できる。 よって、第2実施形態では、除湿暖房運転をより一層簡素な構成に実行できる。

    なお、第2実施形態の冷房運転時には、第2蒸発器19の上流側の絞り機構21を図2(a)の絞り状態とする。 これにより、放熱器下流側の高圧液冷媒が絞り機構21にて減圧されて、低圧の気液2相状態となる。 この低圧冷媒が第2蒸発器19内に流入して、空気流れから吸熱して蒸発することにより、第2蒸発器19が冷却能力を発揮する。

    なお、第2蒸発器19を通過した低圧の気相冷媒はエジェクタ14の冷媒吸引口14bに吸引されエジェクタ14内部の絞り流路14eを通過し、その後に、ノズル部14a通過後の低圧の気液2相冷媒と混合する。 この混合後の低圧冷媒はディフューザ部14dで昇圧した後に、第1蒸発器15に流入し、蒸発する。 これにより、第1蒸発器15が冷却能力を発揮する。

    第2実施形態では、冷房運転時に第2蒸発器19上流側の絞り機構21の減圧作用が支配的となるように絞り機構21の絞り開度が設定してある。 これにより、絞り流路14eでの圧損発生に伴う冷房運転時の悪影響を抑制できる。

    (他の実施形態)
    なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下述べるごとく種々変形可能である。

    (1)上述の実施形態では、図2に示すように全開機能付き絞り機構21、22として、固定絞りを構成する絞り穴21a、22aと、分岐通路20を全開するための全開用穴部21b、22bとを開口した可動板部材21c、22cを電気式アクチュエータ21d、22dにより駆動する形式のものを用いているが、例えば、固定絞りと、この固定絞りのバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する電磁弁とを絞り機構21、22に設け、電磁弁を開弁してバイパス通路を開口することにより、分岐通路20の全開機能を発揮するようにしてもよい。

    また、他の例として、固定絞りと、この固定絞りのバイパス通路と、この固定絞りとバイパス通路を切り替える三方電磁弁とを絞り機構21、22に設け、三方電磁弁にてバイパス通路を開口することにより、分岐通路20の全開機能を発揮するようにしてもよい。 ここで、バイパス通路が分岐通路20の配管口径相当の断面積を持つように設計することはもちろんである。

    さらに、他の例として、全開機能付き絞り機構21、22として、弁体開度をサーボモータ等の電気式アクチュエータにより連続的に変化させる弁機構を用い、この電気式弁機構にて分岐通路20の全開機能を発揮するようにしてもよい。
    (2)上述の実施形態では、サイクル内に気液分離器を用いていない構成例を示したが、第1蒸発器15の出口側と圧縮機12の吸入側との間に気液分離器を配置し、この気液分離器内にて冷媒の気液を分離して、気相冷媒を圧縮機12に吸入させるようにしてもよい。
    (3)上述の実施形態では、冷媒の種類を特定しなかったが、冷媒としてはフロン系冷媒、HC(炭化素)系冷媒、二酸化炭素(CO 2 )などを使用できる。 なお、二酸化炭素のようにサイクル高圧圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界サイクルでは、圧縮機12の吐出冷媒が放熱器13では凝縮せず超臨界状態のまま放熱する。
    (4)上述の実施形態において、エジェクタ14として、第1蒸発器15の出口冷媒過熱度などを検知してエジェクタ14のノズル14aの冷媒流路面積、つまり流量を調節する可変流量型のエジェクタを使用してもよい。

    本発明の第1実施形態によるエジェクタ式冷凍サイクルを示すサイクル構成図である。

    第1実施形態における全開機能付き絞り機構の概略作動説明図である。

    第2実施形態によるエジェクタ式冷凍サイクルを示すサイクル構成図である。

    符号の説明

    11…圧縮機、13…放熱器、14…エジェクタ、14a…ノズル部、
    14b…冷媒吸引口、14d…ディフューザ部(昇圧部)、15…第1蒸発器、
    17a…通風路、19…第2蒸発器、20…分岐通路、21…上流側絞り機構、
    22…下流側絞り機構。

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