JP2002318019A - エジェクタサイクル、これに用いる気液分離器、並びにこのエジェクタサイクルを用いた給湯器及び熱管理システム - Google Patents
エジェクタサイクル、これに用いる気液分離器、並びにこのエジェクタサイクルを用いた給湯器及び熱管理システムInfo
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Abstract
績係数を向上させる。 【解決手段】 エジェクタサイクルにおいて、冷媒とし
て二酸化炭素を用い、超臨界域からエジェクタ400に
て減圧膨張させる。これにより、二酸化炭素はフロンに
比べて圧力の変化量ΔPに対する比エンタルピの変化量
Δhの比(=Δh/ΔP)が大きいことに加えて、減圧
膨張時の圧力差が大きくなるので、ノズル410の冷媒
入口とノズル410の冷媒出口での比エンタルピ差(断
熱熱落差)を大きくすることができる。また、超臨界域
おいては、気相冷媒も液相状態と略等しい密度を有して
いるので、エジェクタ400(ノズル410)にて減圧
膨張された冷媒は、液相冷媒も気相冷媒と略同等の速度
まで加速される。このため、エジェクタ400(ノズル
410)でのエネルギ変換効率が高くなり、成績係数が
向上する。
Description
せて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、
膨張エネルギー(通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルでは膨
張弁等の減圧器で捨てられていた運動エネルギ)を圧力
エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させるエジ
ェクタを有するエジェクタサイクルに関するものであ
る。
れる冷媒の脱フロン対策の1つとして、例えば特公平7
−18602号公報に記載のように二酸化炭素を使用し
た蒸気圧縮式冷凍サイクル(以下、冷凍サイクルと略
す。)が提案されている。
冷媒とする冷凍サイクルでは、高圧側圧力を冷媒の臨界
圧力以上まで上昇させる必要があるので、圧縮機で必要
とする動力が大きく、フロンを冷媒とする冷凍サイクル
に比べて、冷凍サイクルの成績係数(効率)が低いと言
う問題がある。
図りつつ、冷凍サイクルの成績係数を向上させることを
目的とする。
成するために、請求項1に記載の発明では、冷媒を吸入
圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐
出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発
させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)
から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)に
て蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギ
ーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(100)の吸入
圧を上昇させるエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷
媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離器(5
00)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧される
前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させること
を特徴とする。
一般的にフロンに比べて圧力の変化量(ΔP)に対する
比エンタルピの変化量(Δh)の比(=Δh/ΔP)が
大きいということに加えて、減圧膨張時の圧力差が大き
くなるので、減圧時に発生する膨張エネルギーをより多
く回収できる。
中間圧(圧縮機の吐出圧より低く、かつ、蒸発器内圧力
より高い圧力)から超臨界圧力まで上昇させるので、圧
縮機にて蒸発器内圧力から超臨界圧力まで上昇させるサ
イクルに比べて圧縮機の消費動力を低減することができ
る。
相状態と略等しい密度を有しているので、エジェクタ
(400)にて減圧膨張された冷媒は、液相冷媒も気相
冷媒と略同等の速度まで加速される。このため、エジェ
クタ(400)でのエネルギ変換効率が高くなり、フロ
ンを冷媒とするエジェクタサイクルに比べて成績係数が
向上する。
効率は約20%〜約30%に対して、二酸化炭素を冷媒
とするエジェクタの効率は約50%となり、効率がフロ
ンの約2倍程度となる。この結果、エジェクタサイクル
の成績係数の向上効果は、フロンを冷媒とする場合が3
0%〜40%であるのに対して、二酸化炭素を冷媒とす
る場合は40%〜60%程度となる以上に述べたよう
に、本発明によれば、超臨界域で使用される冷媒を使用
することによりフロンの使用を廃止しつつ、エジェクタ
サイクルの成績係数(効率)を向上させることができ
る。
(400)にて昇圧された冷媒の圧力を臨界圧力未満に
調整する圧力調整手段(710、720)が設けられて
いることを特徴とする。
力が臨界圧力以上となることを防止できるので、確実に
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離できる。
(400)にて昇圧された冷媒の圧力を気液2相域に調
整する圧力調整手段(710、720)が設けられてい
ることを特徴とする。
冷媒とに分離できる。
(500)は、エジェクタ(400)から流出した冷媒
を気液分離しており、さらに、圧力調整手段(710、
720)は、エジェクタ(400)より冷媒流れ上流側
に設けられていることを特徴とする。
力が臨界圧力以上となることを防止できるので、確実に
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離しつつ、冷媒の流通
抵抗(圧力損失)が増大することを防止できる。
に記載の発明のごとく、エジェクタ(400)から流出
した冷媒を気液分離しており、圧力調整手段(710、
720)は、エジェクタ(400)より冷媒流れ下流側
に設けてもよい。
縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐出
した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発さ
せて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)か
ら流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)にて
蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギー
を圧力エネルギーに変換して圧縮機(100)の吸入圧
を上昇させるエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷媒
と液相冷媒とに分離する気液分離器(500)とを備
え、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させ、さらに、気液分離
器(500)は、エジェクタ(400)から流出する前
の冷媒から液相冷媒を分離抽出し、その分離抽出した液
相冷媒を蒸発器(300)側に供給することを特徴とす
る。
に、超臨界域で使用される冷媒を使用することによりフ
ロンの使用を廃止しつつ、エジェクタサイクルの成績係
数(効率)を向上させることができる。
クタ効率が高くなると、圧縮機(100)の圧縮仕事が
小さくなるものの、後述するように、蒸発器(300)
に流入する際の冷媒の比エンタルピが大きくなってしま
い、蒸発器(300)で発生する冷凍能力が小さくなっ
てしまう。
(400)から流出する前の冷媒から液相冷媒を分離抽
出し、その分離抽出した液相冷媒を蒸発器(300)側
に供給するので、圧縮機(100)の圧縮仕事を小さく
(高いエジェクタ効率を維持)しつつ、蒸発器(30
0)に流入する際の冷媒の比エンタルピが大きくなって
しまうことを防止して冷凍能力を大きくすることができ
る。
縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐出
した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発さ
せて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)か
ら流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)にて
蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギー
を圧力エネルギーに変換して圧縮機(100)の吸入圧
を上昇させるエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷媒
と液相冷媒とに分離する第1、2気液分離器(500、
510)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧され
る前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させ、第
1気液分離器(500)は、エジェクタ(400)から
流出する前の冷媒から液相冷媒を分離抽出し、その分離
抽出した液相冷媒を蒸発器(300)側に供給し、さら
に、第2気液分離器(510)は、エジェクタ(40
0)から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離
し、その分離した液相冷媒を蒸発器(300)側に供給
することを特徴とする。
に、超臨界域で使用される冷媒を使用することによりフ
ロンの使用を廃止しつつ、エジェクタサイクルの成績係
数(効率)を向上させながら、冷凍能力を大きくするこ
とができる。
ジェクタ(400)の昇圧部(420、430)の冷媒
出口側にて液相冷媒を分離抽出するように第1気液分離
器(500)を構成することが望ましい。
ジェクタ(400)の冷媒通路断面のうち略中央部にお
いて液相冷媒を分離抽出するように第1気液分離器(5
00)を構成すれば、効率良く液相冷媒を分離抽出する
ことができる。
圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐
出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発
させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)
から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)に
て蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギ
ーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(100)の吸入
圧を上昇させるエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷
媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相
冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、液相冷媒を
蒸発器(300)に供給する気液分離器(500)と圧
縮機(100)の吸入される冷媒を加熱する加熱手段
(800、810、820、830)とを備え、エジェ
クタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨
界圧力以上まで上昇させることを特徴とする。
る冷媒の温度を上昇させることができるので、圧縮機
(100)から吐出される冷媒の温度が上昇し、放熱器
(200)での加熱能力及びサイクルの成績係数を向上
させることができる。
に記載の発明のごとく、放熱器(200)から流出した
冷媒と圧縮機(100)に吸入される冷媒とを熱交換す
るものにて構成してもよい。
に記載の発明のごとく、圧縮機(100)を駆動する駆
動源(Mo)と圧縮機(100)に吸入される冷媒とを
熱交換するものにて構成してもよい。
圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐
出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発
させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)
から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)に
て蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギ
ーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(100)の吸入
圧を上昇させるエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷
媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相
冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、液相冷媒を
蒸発器(300)に供給する気液分離器(500)と、
エジェクタ(400)におけるエネルギの変換効率を制
御するエジェクタ効率制御手段(730)とを備え、エ
ジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒
の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする。
るエネルギの変換効率(エジェクタ効率)を高く維持し
ながら、エジェクタサイクルを運転することができる。
圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐
出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発
させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)
から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)に
て蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギ
ーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(100)の吸入
圧を上昇させるエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷
媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相
冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、液相冷媒を
蒸発器(300)に供給する気液分離器(500)と、
エジェクタ(400)に流入する冷媒流量を調節する流
量調整手段(Mo)と、エジェクタ(400)における
エネルギの変換効率を制御するエジェクタ効率制御手段
(730)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧さ
れる前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させる
ことを特徴とする。
るエネルギの変換効率(エジェクタ効率)を高く維持し
ながら、エジェクタサイクルを運転することができる。
5に記載の発明のように圧縮機(100)の吐出流量を
調節することによりエジェクタ(400)に流入する冷
媒流量を調節してもよい。
エジェクタ(400)における冷媒の昇圧量を調節する
ことでエネルギの変換効率を制御してもよい。
エジェクタ(400)のノズル(40)における冷媒の
減圧膨張量を調節することでエネルギの変換効率を制御
してもよい。
蒸発器(300)に流入する前の冷媒の減圧量を調節す
ることでエネルギの変換効率を制御してもよい。
蒸発器(300)内の温度を調節することでエネルギの
変換効率を制御してもよい。
蒸発器(300)内の圧力を調節することでエネルギの
変換効率を制御してもよい。
放熱器(200)を流通する冷媒流量(Gn)と蒸発器
(300)を流通する冷媒流量(Ge)との比を調節す
ることでエネルギの変換効率を制御してもよい。
エジェクタ(400)にて減圧される前の高圧冷媒の圧
力を調節することでエネルギの変換効率を制御してもよ
い。
請求項1ないし22のいずれか1つに記載のエジェクタ
サイクルの放熱器(200)にて高圧側冷媒と給湯水と
を熱交換することにより給湯水を加熱してもよい。
請求項13ないし15のいずれか1つに記載のエジェク
タサイクルの放熱器(200)にて高圧側冷媒と給湯水
とを熱交換して給湯水を加熱し、さらに、エジェクタ効
率制御手段(730)は、熱交換後の給湯水の温度を調
節することによりエネルギの変換効率を制御してもよ
い。
請求項13ないし15のいずれか1つに記載のエジェク
タサイクルの放熱器(200)にて高圧側冷媒と給湯水
とを熱交換して給湯水を加熱し、さらに、エジェクタ効
率制御手段(730)は、放熱器(200)を流通する
冷媒の温度と給湯水の温度との差を調節することにより
エネルギの変換効率を制御してもよい。
請求項13ないし15のいずれか1つに記載のエジェク
タサイクルの放熱器(200)にて高圧側冷媒と給湯水
とを熱交換して給湯水を加熱し、さらに、エジェクタ効
率制御手段(730)は、高圧冷媒と熱交換する給湯水
の流量を調節することによりエネルギの変換効率を制御
してもよい。
ないし26のいずれか1つに記載の給湯器を有し、蒸発
器(300)を複数個として、これら複数個の蒸発器
(300)のいずれかにて室内の空調を行うことを特徴
とする。
行うことができる。
給湯水を保温貯蔵する貯湯タンク(750)を有してお
り、貯湯タンク(750)に蓄えられた給湯水にて圧縮
機(100)に吸入される冷媒を加熱することを特徴と
する。
る冷媒の温度が次第に上昇していくので、圧縮機(10
0)の消費動力を低減して放熱器(200)での加熱能
力を向上させつつ、エジェクタサイクルの成績係数を向
上させることができる請求項29に記載の発明では、冷
媒を減圧膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機の吸入圧を上昇させるエジェクタを有し、か
つ、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイク
ルに適用され、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、
その分離された液相冷媒を蓄えるタンク部(540)を
備える気液分離器(500)であって、タンク部(54
0)内において、エジェクタ(400)内を流通する冷
媒が下方側から上方側に向けて流通し、かつ、エジェク
タ(400)の冷媒出口部(431)がタンク部(54
0)内の冷媒液面より上方側に位置するように、エジェ
クタ(400)をタンク部(540)に内蔵したことを
特徴とする。
冷媒出口部(431)までの大部分を液相冷媒中に浸漬
することができるので、エジェクタ(400)を収納す
るタンク部(540)の上下方向寸法を小さくすること
ができる。
0に記載の発明のごとく、内部を流通する冷媒が鉛直方
向に下方側から上方側に向けて流通するように構成する
ことが望ましい。
(400)の冷媒出口部(431)側には、冷媒出口部
(431)から流出する冷媒を衝突させる衝突壁(54
1)が設けられていることを特徴とする。
出(噴出)する冷媒は、衝突壁(541)に衝して飛散
するが、気相冷媒に比べて密度及び粘度が大きい液相冷
媒は、衝突壁(541)に衝突して張り付くか、又は気
相冷媒に比べて大きく飛散しないため、液相冷媒と気相
冷媒とを効率よく分離することができる。
膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとと
もに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮
機の吸入圧を上昇させるエジェクタ(400)を有し、
かつ、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧
力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイ
クルに適用され、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離
し、その分離された液相冷媒を蓄えるタンク部(54
0)を備える気液分離器(500)であって、エジェク
タ(400)の冷媒出口部(431)がタンク部(54
0)内の冷媒液面より上方側に位置し、かつ、冷媒出口
部(431)から噴出する冷媒がタンク部(540)の
内壁に衝突するように、エジェクタ(400)をタンク
部(540)に内蔵したことを特徴とする。
うに衝突壁(541)を設けることなく、液相冷媒と気
相冷媒とを効率よく分離することができるので、気液分
離器(500)の製造原価低減を図りつつ、液相冷媒と
気相冷媒とを効率よく分離することができる。
項33に記載の発明のごとく、エジェクタ(400)の
冷媒出口部(431)から略水平方向に冷媒が噴出する
ように構成することが望ましい。
(400)は、放熱器(200)から流出した高圧冷媒
の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減
圧加速させるノズル(410)と、ノズル(410)か
ら噴射する高い速度の冷媒流とこの冷媒流により吸引さ
れた蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒とを混合す
る混合部(420)と、ノズル(410)から噴射する
冷媒と蒸発器(300)から吸引した冷媒とを混合させ
ながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒
の圧力を昇圧させるディフューザ(430)とを有して
構成されており、エジェクタ(400)のうち、少なく
ともノズル(410)は、タンク部(540)外に位置
していることを特徴とする。
ェクタ(400)においては、減圧膨張された温度の低
い冷媒が流通することとなるので、タンク部(540)
内の液相冷媒が蒸発してしまうことを防止でき、蒸発器
(300)に十分な量の液相冷媒を供給することができ
る。
タンク部(540)のうち、蒸発器(300)側に接続
される液相冷媒の出口に、この出口から流出する液相冷
媒を減圧する絞り手段(600)を一体的に設けること
が望ましい。
圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐
出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発
させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)
から流出した高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギ
ーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズル(410)、
及びノズル(410)から噴射する冷媒と蒸発器(30
0)から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギ
ーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させる
昇圧部(420、430)を有するエジェクタ(40
0)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を
蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側
に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)とを備えるエジェクタサイクルにおい
て、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるとともに、エジェ
クタ(400)の形状をサイクルの運転状況に応じて変
化させることを特徴とする。
態によらず、高いエジェクタ効率を維持しつつ、サイク
ルを運転することができる。
における加熱度が大きくなると、蒸発器(300)に流
入する冷媒流量(Ge)が大きくなる。一方、エジェク
タ(400)でのポンプ仕事量が一定であることから、
冷媒流量(Ge)が大きくなって流量比(α)が大きく
なると、これに応じてエジェクタ(400)での昇圧
(ΔP)が減少していく。このため、エジェクタ(40
0)におけるエネルギ変換効率(以下、エジェクタ効率
ηeと呼ぶ。)が最大となる加熱度が存在する。
0)を流通する冷媒流量(Gn)に対する蒸発器(30
0)を流通する冷媒流量(Ge)の比(=Ge/Gn)
を言う。
媒を吸入圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(10
0)から吐出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、
冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器
(200)から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器
(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、
膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(1
00)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(400)と、
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給
し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器
(500)と、放熱器(200)とエジェクタ(40
0)との間の冷媒通路に設けられ、蒸発器(300)の
冷媒出口側における冷媒加熱度に基づいて開度を変化さ
せる制御弁(731)とを備え、エジェクタ(400)
にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで
上昇させることを特徴とするので、高いエジェクタ効率
ηeを維持しながらエジェクタサイクルを運転すること
ができる。
を通過する冷媒は、飽和液線を跨ぐようにして減圧され
るため、ノズルの途中で冷媒が気液二相状態となり、ノ
ズルの喉部(ノズル内において最も断面積が小さくなる
部位)の壁面近傍において冷媒が沸騰する。一方、ノズ
ルの内壁から離れた中央部においては、冷媒が沸騰し難
いため、冷媒の液滴を微粒化することが難しく、エジェ
クタ効率ηeの低下をもたらす要因となっている。
弁(731)とノズル(エジェクタ)との2段にて減圧
される(絞られる)こととなるので、初段のノズル(こ
の例では、制御弁(731))にて冷媒を一度沸騰さ
せ、二段目のノズル(この例では、ノズル)の入口部に
て冷媒を拡大させて圧力を回復させることにより、沸騰
核を生成させたまま二段目のノズルにて沸騰させること
ができる。
の沸騰を促進することができるので、ノズル(410)
の内壁から離れた中央部においても冷媒を沸騰させるこ
とができる。延いては、冷媒の液滴を微粒化することが
できるので、エジェクタ効率ηeを向上させることがで
きる。
熱器(200)を流通する冷媒流量(Gn)が小さくな
る。一方、エジェクタ(400)でのポンプ仕事量が一
定であることから、冷媒流量(Gn)が小さくなって流
量比(α)が大きくなると、これに応じてエジェクタ
(400)での昇圧(ΔP)が減少していく。このた
め、エジェクタ効率ηeが最大となる高圧側圧力が存在
する。
媒を吸入圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(10
0)から吐出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、
冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器
(200)から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器
(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、
膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(1
00)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(400)と、
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給
し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器
(500)と、放熱器(200)とエジェクタ(40
0)との間の冷媒通路に設けられ、エジェクタ(40
0)にて減圧される前の冷媒温度に基づいて高圧側圧力
を制御する制御弁(732)とを備え、エジェクタ(4
00)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以
上まで上昇させることを特徴とするので、高いエジェク
タ効率ηeを維持しながらエジェクタサイクルを運転す
ることができる。
2)とノズル(エジェクタ)との2段にて減圧される
(絞られる)こととなるので、請求項37に記載の発明
と同様に、冷媒の液滴を微粒化することができ、エジェ
クタ効率ηeを向上させることができる。
圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐
出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発
させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)
から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)に
て蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギ
ーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(100)の吸入
圧を上昇させるエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷
媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相
冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、液相冷媒を
蒸発器(300)に供給する気液分離器(500)と、
放熱器(200)とエジェクタ(400)との間の冷媒
通路に設けられ、蒸発器(300)内の圧力に基づいて
開度を変化させる制御弁(733)とを備え、エジェク
タ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界
圧力以上まで上昇させることを特徴とする。
変動しても、この変動に応じて開度を制御することによ
り、エジェクタ効率ηeを高く維持することが可能とな
る。
2)とノズル(エジェクタ)との2段にて減圧される
(絞られる)こととなるので、請求項37に記載の発明
と同様に、冷媒の液滴を微粒化することができ、エジェ
クタ効率ηeを向上させることができる。
制御弁(731〜733)とエジェクタ(400)とを
一体化してもよい。
制御弁(731〜733)とノズル(410)とを一体
化してもよい。
圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐
出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発
させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)
から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)に
て蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギ
ーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(100)の吸入
圧を上昇させるエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷
媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相
冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、液相冷媒を
蒸発器(300)に供給する気液分離器(500)と、
気液分離器(500)と蒸発器(300)との間の冷媒
通路に設けられ、蒸発器(300)の冷媒出口側におけ
る冷媒加熱度に基づいて開度を変化させる制御弁(73
1)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧される前
の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを
特徴とする。
様に、高いエジェクタ効率ηeを維持しながらエジェク
タサイクルを運転することができる。
請求項37に記載の発明より小さくすることができるの
で、制御弁(731)の小型化及び製造原価低減を図る
ことができる。
圧縮する圧縮機(100)と、圧縮機(100)から吐
出した冷媒を冷却する放熱器(200)と、冷媒を蒸発
させて吸熱する蒸発器(300)と、放熱器(200)
から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)に
て蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギ
ーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(100)の吸入
圧を上昇させるエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷
媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相
冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、液相冷媒を
蒸発器(300)に供給する気液分離器(500)と、
気液分離器(500)と蒸発器(300)との間の冷媒
通路に設けられ、蒸発器(300)内の圧力に基づいて
開度を変化させる制御弁(733)とを備え、エジェク
タ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界
圧力以上まで上昇させることを特徴とする。
様に、高いエジェクタ効率ηeを維持しながらエジェク
タサイクルを運転することができる。
請求項37に記載の発明より小さくすることができるの
で、制御弁(731)の小型化及び製造原価低減を図る
ことができる。
00)に吸入される冷媒と放熱器(200)出口側の冷
媒とを熱交換する熱交換器(800)を備えることを特
徴とする。
流入する冷媒が冷却されるので、エジェクタ(400)
のノズルにおける膨張エネルギが減少し、ノズルから流
出する冷媒の流速が低下するとともに、ノズル出口にお
ける冷媒の乾き度が低下する。
タ(400)に吸引される吸引冷媒の流量が増大して吸
引冷媒の流速が増大するので、ノズルから吹き出す駆動
冷媒の流速ろ吸引冷媒の流速との速度差が小さくなる。
したがって、吸引冷媒と駆動冷媒とが混合する際に発生
する渦に伴う損失(渦損失)が小さくなるので、エジェ
クタ効率ηeが向上する。
膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとと
もに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮
機の吸入圧を上昇させるエジェクタを有し、かつ、エジ
ェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の
臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイクルに適用
され、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離
された液相冷媒を蓄えるタンク部(551)を備える気
液分離器(500)であって、タンク部(551)内に
おいて、エジェクタ(400)内を流通する冷媒が下方
側から上方側に向けて流通するようにエジェクタ(40
0)を配置するとともに、タンク本体(551)の一部
がエジェクタ(400)のディフィーザ(430)の一
部を構成するようにしたことを特徴とする。
ディフィーザ(430)を構成する場合に比べて、十分
な大きさの冷媒通路を有するディフィーザ(430)を
構成することができる。
利用して十分な大きさの冷媒通路を有するディフィーザ
(430)を構成しているので、エジェクタ(400)
の性能を向上させつつ、エジェクタ(400)を搭載す
るためのペースを削減してエジェクタサイクルの設置性
を向上させることができる。
ディフィーザ(430)には、タンク本体(511)の
接触してディフィーザ(430)を位置決めする突起部
(433)を設けることが望ましい。
膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとと
もに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮
機の吸入圧を上昇させるエジェクタを有し、かつ、エジ
ェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の
臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイクルに適用
され、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離
された液相冷媒を蓄えるタンク部(540)を備える気
液分離器(500)であって、タンク部(540)内に
おいて、エジェクタ(400)内を流通する冷媒が下方
側から上方側に向けて流通するようにエジェクタ(40
0)を配置するとともに、エジェクタ(400)のディ
フィーザ(430)の冷媒出口より冷媒流れ下流側に
て、冷媒の流通方向を下方側に向かう向きから上方側に
向かう向きに転向させるように構成したことをを特徴と
する。
に、ディフィーザ(430))での圧力損失を最小限に
抑制しつつ、冷媒の出入口を気液分離器(500)の上
方側に集中させることが可能となる。
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。
本発明に係るエジェクタサイクルを二酸化炭素を冷媒と
する車両用空調装置に適用したものであり、図1は本実
施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
せず。)から駆動力を得て冷媒を吸入圧縮する圧縮機で
あり、200は圧縮機100から吐出した冷媒と室外空
気とを熱交換して冷媒を冷却する放熱器(ガスクーラ)
である。
を熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより冷凍能
力を発揮する蒸発器であり、400は放熱器200から
流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器300にて蒸発し
た気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力
エネルギーに変換して圧縮機100の吸入圧を上昇させ
るエジェクタである。
から流出した高圧冷媒の圧力エネルギー(圧力ヘッド)
を速度エネルギー(速度ヘッド)に変換して冷媒を減圧
膨張させるノズル410、ノズル410から噴射する高
い速度の冷媒流(ジェット流)により蒸発器300にて
蒸発した気相冷媒を吸引する混合部420、及びノズル
410から噴射する冷媒と蒸発器300から吸引した冷
媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギー
に変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ430
等からなるものである。
媒が流入するとともに、その流入した冷媒を気相冷媒と
液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離器であり、
分離された気相冷媒は圧縮機100に吸引され、分離さ
れた液相冷媒は蒸発器300側に吸引される。
発器300側に吸引される液相冷媒を減圧する第1減圧
器(絞り手段)であり、この第1減圧器600により蒸
発器300内の圧力(蒸発圧力)確実に低下させてい
る。
べる。
00から気相冷媒が圧縮機100に吸入され、圧縮され
た冷媒が放熱器200に吐出される。そして、放熱器2
00にて冷却された冷媒は、エジェクタ400のノズル
410にて減圧膨張して蒸発器300内の冷媒を吸引す
る。
ノズル410から吹き出す冷媒とは、混合部420にて
混合しながらディフィーザ430にてその動圧が静圧に
変換されて気液分離器500に戻る。
内の冷媒が吸引されるため、蒸発器300には気液分離
器500から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、
室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。
タサイクルの作動を示すp−h線図であり、図2に示す
番号は図1に示す番号の位置における冷媒の状態を示す
ものである。
Pは、混合部420及びディフューザ430での効率に
よってその絶対値は変化するものの、ノズル410の冷
媒入口(図2の2で示す点)とノズル410の冷媒出口
(図2の3で示す点)での比エンタルピ差(断熱熱落
差)が大きくなるほど、大きくなる。
べる。
用しているので、図2に示すように、エジェクタ400
(ノズル410)にて減圧される前の冷媒圧力を圧縮機
100にて冷媒の臨界圧力以上(超臨界域)まで昇圧し
てから減圧膨張させることとなる。
なるので、ノズル410の冷媒入口(図2の2で示す
点)とノズル410の冷媒出口(図2の3で示す点)で
の比エンタルピ差(断熱熱落差)を大きくすることがで
きる。延いては、減圧時に発生する膨張エネルギーをよ
り確実に回収できるので、吸入圧上昇分ΔPを大きくす
ることができ、エジェクタサイクルの成績係数(効率)
を向上させることができる。
液相状態と略等しい密度を有しているので、エジェクタ
400(ノズル410)にて減圧膨張された冷媒は、液
相冷媒も気相冷媒と略同等の速度まで加速される。この
ため、エジェクタ400(ノズル410)でのエネルギ
変換効率が(フロンの約2倍程度と)高くなるので、減
圧時に発生する膨張エネルギーをより確実に回収でき
る。したがって、吸入圧上昇分ΔPを大きくすることが
できるので、エジェクタサイクルの成績係数(効率)を
向上させることができる。
酸化炭素の等エントロピ線は、フロンに比べて、圧力の
変化量(ΔP)に対する比エンタルピの変化量(Δh)
の比(=Δh/ΔP)が大きいので、エジェクタ400
にて減圧膨張させたときに、フロンを冷媒とするエジェ
クタサイクルに比べてノズル410の冷媒入口とディフ
ューザ430の冷媒入口での比エンタルピ差(断熱熱落
差)を大きくすることができる。
ば、二酸化炭素を冷媒としてフロンの使用を廃止しつ
つ、エジェクタサイクルの成績係数(効率)を向上させ
ることができる。
サイクルの成績係数(COP)及び冷凍能力(冷房能
力)と高圧側圧力(エジェクタ400(ノズル410)
にて減圧される前の冷媒圧力)との関係を示すものであ
り、図3から明らかなように、高圧側圧力を上昇させる
ほど、冷凍能力が増大するものの、過度に高圧側圧力を
上昇させると、成績係数が悪化するので、成績係数が最
大となる高圧側圧力を維持するように、エジェクタ40
0(ノズル410)の形状及び大きさ、並びに圧縮機1
00の吐出流量等を制御調整することが望ましい。
イクルでは、前述のごとく、エジェクタ400にて膨張
エネルギーを回収して圧縮機100の吸入圧を上昇させ
て圧縮機100の駆動力の低減を図っているが、高圧側
の冷媒圧力が超臨界以上と高いので、ディフューザ43
0の出口側での冷媒圧力が臨界圧力以上となるおそれが
ある。
冷媒圧力が臨界圧力以上となると、気液分離器500内
の圧力も臨界圧力以上となり、気液分離器500内の冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離することができないの
で、液相冷媒を蒸発器300に供給することができな
い。
に、エジェクタ400にて昇圧された冷媒を減圧する第
2減圧器(圧力調整手段)710をエジェクタ400の
冷媒流れ下流側に配設するとともに、減圧器710にて
エジェクタ400にて昇圧された後の冷媒圧力を臨界圧
力未満(気液二相域)まで減圧調整している。
ェクタ400の冷媒流れ下流側に第2減圧器(圧力調整
手段)710を配設してエジェクタ400にて昇圧され
た後の冷媒圧力を臨界圧力未満となるように調節した
が、本実施形態は、図5に示すように、エジェクタ40
0の冷媒流れ上流側に第3減圧器(圧力調整手段)72
0を配設し、この第3減圧器720にてエジェクタ40
0にて昇圧された後の冷媒圧力を臨界圧力未満(気液二
相域)まで減圧調節するように構成したものである。
20及び第2実施形態に係る第2減圧器710は、共に
エジェクタ400にて昇圧された後の冷媒圧力を臨界圧
力未満となるように調節するものであるが、高圧側の冷
媒圧力やエジェクタ400の効率によっては、第2、3
減圧器710、720にて冷媒を減圧しなくてもエジェ
クタ400にて昇圧された後の冷媒圧力が臨界圧力未満
である場合があり得る。
く、エジェクタ400の冷媒流れ下流側に第2減圧器7
10を配設すると、第2減圧器710が冷媒の流通抵抗
(圧力損失)となり、サイクルの効率を低下させる要因
となる。
ェクタ400の冷媒流れ上流側に第3減圧器720を配
設すれば、必ず超臨界域で減圧が行われることとなるの
で、エジェクタ400にて昇圧された後の冷媒圧力確実
にが臨界圧力未満となるように調節しつつ、冷媒の流通
抵抗(圧力損失)が増大することを防止できる。
エジェクタ400から流出した後(ディフィーザ430
にて昇圧した後)の冷媒を気液分離器500にて気相冷
媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒を圧縮機100の吸
入側に流出させ、液相冷媒を蒸発器300側に流出させ
たが、本実施形態は、図6に示すように、気液分離器5
00を混合部420の冷媒出口部に設けることにより、
エジェクタ400から流出する前の冷媒から液相冷媒を
分離抽出し、その分離抽出した液相冷媒を蒸発器300
側に供給するとともに、気相冷媒を圧縮機100の吸入
側に供給するものである。
べる。
300で発生する冷凍能力Qe(=Ge×Δh)との関
係を示す数値シミレーション結果であり、図7(b)は
エジェクタ効率ηeと圧縮機100の吸入圧上昇分ΔP
及び蒸発器300の冷媒入口側と出口側との比エンタル
ピ差Δhとの関係を示す数値シミレーション結果であ
り、図7(c)はエジェクタ効率ηeと圧縮機100に
吸入される冷媒の質量流量Gr及び蒸発器300内を流
通する冷媒の質量流量Geとの関係を示す数値シミレー
ション結果である。
クタ効率ηeが大きくなると、吸入圧上昇分ΔPが大き
くなり圧縮機100の仕事量を低減することができるも
のの、吸入圧上昇分ΔPが大きくなると、気液分離器5
00内の圧力が上昇してしまうので、図8の破線で示さ
れるように、蒸発器300に流入する際の冷媒の比エン
タルピが大きくなってしまう。このため、蒸発器300
の冷媒入口側と出口側との比エンタルピ差Δhが小さく
なり、蒸発器300で発生する冷凍能力Qeも小さくな
ってしまう。
200(高圧側熱交換器)を流通する冷媒の質量流量G
nとノズル410の出入口のエンタルピ差Δieとの積
を分母とし、分子には、圧縮機100の仕事としてエネ
ルギがどの程度回収されたかを示す冷媒流量Gnと蒸発
器300(低圧側熱交換器)を流通する冷媒の質量流量
Geとの和とエジェクタ400での圧力回復ΔPを置い
て定義したものである。具体的には、エジェクタ400
に吸引される前の吸引冷媒の速度エネルギを考慮して、
以下の数式1で定義した。
タ400から流出する前の冷媒から液相冷媒を分離抽出
し、その分離抽出した液相冷媒を蒸発器300側に供給
するので、図8の実線に示されるように、吸入圧上昇分
ΔPが大きくなっても、気液分離器500から流出する
液相冷媒の圧力上昇分ΔPeは、吸入圧上昇分ΔPより
小さくすることができる。
冷媒の比エンタルピが大きくなってしまうことを防止で
きるので、蒸発器300の冷媒入口側と出口側との比エ
ンタルピ差Δheを大きくすることができ、蒸発器30
0で発生する冷凍能力Qeを大きくすることができる。
口からディフィーザ430の冷媒出口までにおける、エ
ジェクタ400の冷媒通路断面の中央部を基準とした半
径方向の位置と冷媒流速との関係を示す数値シミレーシ
ョン結果である。
ノズル410、混合部420及びディフィーザ430は
回転対称形状として、流速分布は中央部(基準)に対し
て対称に分布するものと仮定している。また、冷媒流速
(ガス速度)は、ノズル410出口での速度を1とした
場合の大きさを示している。
410から流出したジェット流(駆動流ガス)は、蒸発
器300から冷媒を吸引加速させながら、自らはその流
速を低下させていく。このとき、混合部420の冷媒出
口部(ディフィーザ430の冷媒入口部)において、蒸
発器300から吸引した吸引ガス(吸引流ガス)の流速
と駆動流ガスの流速とが略等しくなるように混合し、そ
の混合した冷媒は、ディフィーザ430内に流入してそ
の流速を低下させながら、圧力を上昇させる。
媒(駆動流ガス)は、混合部420の冷媒出口部におい
て吸引流ガスの吸引を終了し、ディフィーザ430にて
その圧力を上昇させるので、本実施形態のごとく、気液
分離器500を混合部420の冷媒出口部に設けて分離
抽出した液相冷媒を蒸発器300側に供給すれば、吸入
圧上昇分ΔPを確保して高いエジェクタ効率ηeを維持
しつつ、蒸発器300に流入する際の冷媒の比エンタル
ピが大きくなってしまうことを防止して冷凍能力Qeを
大きくすることができる。
示すように、第4実施形態と同様に混合部420の冷媒
出口側にてエジェクタ400内を流通する冷媒から液相
冷媒を分離抽出し、その分離抽出した液相冷媒を蒸発器
300側に流出させ気液分離器500(以下、第1気液
分離器500と呼ぶ。)に加えて、エジェクタ400
(ディフィーザ430)から流出した冷媒を気相冷媒と
液相冷媒とに分離し、その分離した液相冷媒を蒸発器3
00側に供給するとともに、気相冷媒を圧縮機100の
吸入側に供給する第2気液分離器510を設けたもので
ある。
にて十分な量の液相冷媒を分離抽出することができなく
ても、第2気液分離器510にてエジェクタ400から
流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷
媒を蒸発器300側に供給するので、蒸発器300に十
分な量の液相冷媒を供給することができる。
ディフィーザ430にて昇圧される前の圧力となるの
で、本実施形態では、第1気液分離器500と蒸発器3
00とを結ぶ冷媒通路には減圧器を設けていない。これ
に対して、第2気液分離器510内の圧力は、ディフィ
ーザ510にて昇圧された圧力となるので、第2気液分
離器510と蒸発器300とを結ぶ冷媒通路に減圧器6
00を配設して蒸発器300内の圧力上昇を防止してい
るところで、図11はエジェクタ400の冷媒通路断面
の中央部を基準とした半径方向の位置と冷媒中に占める
液相冷媒の割合(液体積割合)との関係を示す数値シミ
レーション結果であり、図11から明らかなように、冷
媒通路断面の中央部において最も液体積割合が大きくな
る。なお、計算条件は、第4実施形態と同じであり、図
11中、実線はノズル410出口付近を示し、破線は混
合部420出口付近を示し、一転鎖線はディフィーザ4
30出口付近を示しものである。
500に冷媒を導く冷媒導入管501の導入開口部50
2を、エジェクタ400の(混合部420の冷媒出口側
における)冷媒通路断面の中央部に配置することより、
効率良く液相冷媒を分離抽出している。
形態における第1気液分離器500と第2気液分離器5
10とを一体化して1個の気液分離器520とすること
により、小型化及び搭載性(設置性)を向上させたもの
である。
メタル等の複数個のオリフィス(***)522が形成さ
れた仕切部材523によりケーシング521を上下に区
画するとともに、冷媒導入管501を仕切部材523よ
り下方側に形成された空間524に連通させ、かつ、エ
ジェクタ400(ディフィーザ530)の冷媒出口側を
仕切部材523より下方側に形成された空間525に連
通させたものである。
入側に連通させて気相冷媒を圧縮機100にて吸引し、
空間524に溜まった液相冷媒を蒸発器300側に供給
する。このとき、オリフィス522は、空間525側か
ら空間524側に流入する冷媒を減圧して蒸発器300
側の圧力上昇を抑制する減圧手段(絞り手段)として機
能するとともに、仕切部材523と共にエジェクタ40
0(ディフィーザ530)から流出した冷媒により気液
分離器520内の液相冷媒が攪乱してしまうことを防止
する攪乱防止手段として機能している。
示すように、エジェクタ400、気液分離器500及び
減圧器(絞り手段)600を一体化したものであり、以
下、その詳細構造を述べる。
ィフィーザ430)から噴出する冷媒を気相冷媒と液相
冷媒とに分離して、その分離された液相冷媒を蓄える金
属製のタンク部(タンク本体)であり、エジェクタ40
0は、タンク部540内において、エジェクタ400内
を流通する冷媒が下方側から上方側に向けて鉛直方向に
流通し、かつ、エジェクタ400(ディフィーザ43
0)の冷媒出口部431がダンク部540内の冷媒液面
LSより上方側に位置して上方に向けて開口するよう
に、タンク部540に内蔵されている。
を経由してディフィーザ430に至る冷媒通路は、冷媒
に不必要な圧力損失が発生しないように略直線状となっ
ているとともに、ノズル410は、タンク部540外に
位置して大気に晒されている。
430)の冷媒出口部431側には、冷媒出口431か
ら流出する冷媒を衝突させる衝突壁(じゃま板)541
がタンク部540の内壁に接合されている。
側に溜まった気相冷媒を圧縮機100の吸入側に流出さ
せる気相冷媒流出管であり、この気相冷媒流出管542
は、タンク部540の下方側に溜まった液相冷媒中で略
180°屈曲してU字状に形成されている。
冷媒中に位置する屈曲部542aには、液相冷媒中に混
合した潤滑油(圧縮機100内の摺動部を潤滑するため
の冷凍機油)を吸引するオイル戻し穴543が設けられ
ている。なお、オイル戻し穴543から吸引される潤滑
油は、実際には、潤滑油を多く含む液相冷媒である。
溜まった液相冷媒を蒸発器300側に流出させる液相冷
媒流出管であり、この液相冷媒流出管543の冷媒出口
側には、減圧器600(本実施形態では、開度が固定さ
れた固定絞り等のオリフィス)が設けられている。
気液分離器の特徴(作用効果)を述べる。
媒は、衝突壁541に衝して飛散するが、気相冷媒に比
べて密度及び粘度が大きい液相冷媒は、衝突壁541に
衝突して張り付くか、又は気相冷媒に比べて大きく飛散
しないため、液相冷媒と気相冷媒とを効率よく分離する
ことができる。なお、衝突壁541に衝突して張り付い
た液相冷媒は、自重により下方に落下する。
30)の冷媒出口部431がダンク部540内の冷媒液
面LSより上方側に位置して開口しているので、エジェ
クタ400(ディフィーザ430)から流出(噴出)す
る冷媒により、タンク部540内の冷媒が撹拌されてし
まうことを防止できるので、気液分離された冷媒が混合
してしまうことを防止できる。
口しているので、エジェクタ400(ディフィーザ43
0)から流出(噴出)する冷媒から密度の大きい液相冷
媒を分離抽出し易い。
500(タンク部540)に内蔵するに当たっては、図
14の紙面右側に示されるように、エジェクタ400内
を流通する冷媒が上方側から下方側に向けて流通し、か
つ、エジェクタ400(ディフィーザ430)の冷媒出
口部431がダンク部540内の冷媒液面LSより上方
側に位置するようにする手段(以下、この手段を上方内
蔵型と呼ぶ。)も考えられるが、この上方内蔵型では、
以下に述べる理由により、気液分離器500(タンク部
540)の上下方向寸法Hが却って大きくなってしま
う。
実施形態に係る気液分離器(以下、下方内蔵型の気液分
離器と呼ぶ。)のいずれの形式であっても、冷媒出口部
431をダンク部540内の冷媒液面LSより上方側に
位置させる必要があるので、液面高さh1及びノズル4
10から冷媒出口部431まで寸法を、上方内蔵型及び
下方内蔵型で同一とすると、上方内蔵型の気液分離器で
は、冷媒液面LSより上方側の寸法c2をノズル410
から冷媒出口部431まで寸法より大きくする必要があ
る。
は、ノズル410から冷媒出口部431までの大部分
(混合部420)を液相冷媒中に浸漬することができる
ので、気液分離器500(タンク部540)の上下方向
寸法Hを上方内蔵型の気液分離器に比べて小さくするこ
とができる。
1までの寸法が十分に小さければ、上方内蔵型の気液分
離器の上下方向寸法Hを下方内蔵型の気液分離器の上下
方向寸法Hと同等程度まで小さくすることができるが、
ノズル410から冷媒出口部431までの寸法が小さい
と、蒸発器300から冷媒を十分に吸引することができ
なくなり、かつ、ディフィーザ430にて冷媒を十分に
昇圧することができなくなるおそれが高い。
0にて冷却されたと言えども、比較的温度の高い冷媒が
流入するので、ノズル410も含めてエジェクタ400
全体をタンク部540に内蔵すると、減圧膨張される前
の温度の高い冷媒にてタンク部540内の液相冷媒が蒸
発してしまい、蒸発器300に十分な量の液相冷媒を供
給することができなくなるおそれがある。
タ400のうち、少なくともノズル410をタンク部5
40外に位置させているので、エジェクタ400内を流
通する冷媒のうちタンク部540内を流通する冷媒は、
ノズル410にて減圧膨張された温度の低い冷媒とな
る。したがって、タンク部540内の液相冷媒が蒸発し
てしまうことを防止できるので、蒸発器300に十分な
量の液相冷媒を供給することができる。
において、エジェクタ400内を流通する冷媒が下方側
から上方側に向けて鉛直方向に流通するように、エジェ
クタ400を気液分離器500に内蔵したが、本実施形
態は、これに限定されるものではなく、例えばエジェク
タ400内を流通する冷媒が、水平面に対して傾いた状
態で下方側から上方側に向けて流通するようにしてもよ
い。
がタンク部540外に位置していたが、本実施形態は、
例えば混合部420がタンク部540外に位置していて
よい。
混合部420を経由してディフィーザ430に至る冷媒
通路は略直線状であったが、本実施形態は、少なくとも
ノズル410から混合部420に至る冷媒通路が略直線
状であればよいので、ディフィーザ430を屈曲させて
もよい。
とは、厳密に直線上と言う意味ではなく、製造誤差や大
きな圧力損失が発生しない程度の屈曲は含む意味であ
る。
ェクタ400(ディフィーザ430)の冷媒出口部43
1側から流出する冷媒を衝突壁541に衝突させたが、
本実施形態は、図15、16に示すように、冷媒出口部
431を冷媒液面LSより上方側に位置させた状態で、
冷媒出口431から噴出する冷媒がタンク部540の内
壁に衝突するように、エジェクタ400をタンク部54
0に内蔵したものである。
ができるので、気液分離器500の製造原価低減を図り
つつ、液相冷媒と気相冷媒とを効率よく分離することが
できる。
0をタンク部540外に位置させているので、第7実施
形態と同様に、タンク部540内の液相冷媒が蒸発して
しまうことを防止でき、蒸発器300に十分な量の液相
冷媒を供給することができる。
0内を流通する冷媒が略水平方向に流通するようにエジ
ェクタ400の長手方向を略水平にしたが、本実施形態
はこれに限定されるものではなく、例えばエジェクタ4
00内を流通する冷媒が、水平面に対して傾いた状態で
下方側から上方側に向けて流通するようにしてもよい。
示すように、二酸化炭素を冷媒とするエジェクタサイク
ルの高圧側熱交換器(放熱器200)にて冷媒と給湯水
とを熱交換して給湯水を加熱するエジェクタサイクル式
給湯器(以下、給湯器と略す。)に関するものである。
0に供給される液相冷媒が流通する冷媒通路に流量調整
が可能な電気式の流量調節弁(可変絞り)730を設
け、かつ、エジェクタ400(ディフィーザ430)の
出口側であって、気液分離器500に流入する前の冷媒
の温度を検出する第1冷媒温度センサ741、及び流量
調節弁730の出口側における蒸発器300に流入する
冷媒の温度を検出する第2冷媒温度センサ742設けて
両温度センサ741、742の検出温度に基づいて流量
調節弁(可変絞り)730のバルブ開度を制御(調節)
する。
は、冷媒と給湯水とが対向流れ(直対向流も含む。)の
状態で熱交換が行われるように構成されており、圧縮機
100は、エジェクタ400に流入する冷媒流量が所定
値となるように、圧縮機100を駆動する電動モータM
oによりその回転数が制御されている。
れた給湯水を保温貯蔵する貯湯タンクであり、751は
貯湯タンク750と放熱器200との間で給湯水を循環
させる電動式のポンプであり、743は貯湯タンク75
0内の給湯水の温度を検出する給湯水温度センサであ
り、740は流量調節弁730のバルブ開度、電動モー
タMo(圧縮機100)及びポンプ751を制御する電
子制御装置(ECU)である。
及びその特徴を述べる。
(温水)は、給湯器の使用者(ユーザ)から要求に応じ
て出湯され、かつ、貯湯タンク750内の給湯水量が所
定量以下となったときには、水道水が貯湯タンク750
に供給される。
が所定温度以下となったときには、流量調節弁730の
バルブ開度を制御して高いエジェクタ効率ηeを維持し
つつ、ポンプ151及び圧縮機100を稼動させて貯湯
タンク750内の給湯水を加熱する。ここで、「流量調
節弁730のバルブ開度を制御して高いエジェクタ効率
ηeを維持する」とは、具体的には、以下のようにして
行う。
ごとく、エジェクタ400(ノズル410)で発生した
膨張エネルギに対するディフィーザ430で回収した
(昇圧した)圧力エネルギの比であり、エジェクタ効率
ηeが大きいほど、回収した圧力エネルギが大きくなる
ため、サイクルの成績係数が高くなる。
く、サイクルに投入したエネルギ(この場合は、圧縮機
100の消費動力)に対するサイクルの出力(この場合
は、放熱器200から放熱された熱量)の比を言う。
1からも明らかなように、放熱器200を流通する冷媒
流量Gnに対する蒸発器300を流通する冷媒流量Ge
の流量比α(=Ge/Gn)、エジェクタ400(ディ
フィーザ430)での圧力回復(圧力上昇)ΔP、ノズ
ル410の出入口のエンタルピ差Δie、及び蒸発器3
00からエジェクタ400に吸引される冷媒の冷媒の流
速Ue等の関数となるが、流速Ue(Ge・Ue2/
2)の値は無視できるほど小さく、かつ、ΔP/(ρg
・Δie)は流量比αが大きくなるほど小さくなる小さ
くなるので、ΔP/(ρg・Δie)をパラメータβと
してエジェクタ効率ηeと流量比αとの関係を求めれ
ば、エジェクタ効率ηeを示すグラフは、図18に示す
ような極大値を有するような特性となる。
β(n+1)は、パラメータβ(n+1)がパラメータ
β(n)より大きいと言うことを示しているのではな
く、パラメータβ(n)の値とパラメータβ(n+1)
の値とが相違していることを意味するものである。
に、そのときパラメータβにおけるエジェクタ効率ηe
が最大と流量比αとなるように流量調節弁730のバル
ブ開度を制御すれば、高いエジェクタ効率ηeを維持し
ながらエジェクタサイクルを運転することができる。
とく、高圧側(エジェクタ400にて減圧される前)の
冷媒流れと低圧側(蒸発器300側)の冷媒流れとを有
しているので、パラメータβは、少なくとも高圧側冷媒
の状態(エンタルピ)及び低圧側冷媒の状態(エンタル
ピ)に関する関数となる。
サ741、742の検出温度に基づいてパラメータβを
決定して流量調節弁730のバルブ開度を制御すること
により、エジェクタサイクル(給湯器)を効率良く運転
している。
30により蒸発器300に流入する前の冷媒の減圧量
(流量)を調節することでエネルギの変換効率を制御す
るエジェクタ効率制御手段を構成したが、流量調節弁7
30のバルブ開度を変更すると、蒸発器300内の圧力
及び温度、並びにエジェクタ400(ディフィーザ43
0)ので昇圧量も変化するので、流量調節弁(エジェク
タ効率制御手段)730は、流量比α、蒸発器300内
の圧力及び温度、並びにエジェクタ400(ディフィー
ザ430)ので昇圧量のいずれかを調節してエジェクタ
効率ηeを調節するものとも言える。
及び低圧側冷媒の温度に基づいてパラメータβを決定し
たが、冷媒状態(エンタルピ)は、圧力からも特定する
ことができるので、冷媒温度に代えて高圧側冷媒の圧力
及び低圧側冷媒の圧力に基づいてパラメータβを決定し
てもよい。
は、冷媒の温度又は圧力に加えて、外気温度等のエジェ
クタサイクルが運転される際の環境によって変動する要
素を考慮してもよい。
び低圧側冷媒の状態(エンタルピ)を検出するためのセ
ンサ類(検出手段)の検出位置は、図17に示された位
置に限定されるものではなく、例えばエジェクタ400
の冷媒入口側にて高圧側冷媒の状態(エンタルピ)を検
出し、蒸発器300の冷媒出口側にて低圧側冷媒の状態
(エンタルピ)を検出してもよい。
に示すように、流量調節弁730をエジェクタ400の
冷媒入口側に配設するとともに、両冷媒温度センサ74
1、742の検出温度に基づいてパラメータβを決定し
て高いエジェクタ効率ηeを維持するように流量調節弁
730のバルブ開度を制御するものである。
30のバルブ開度を調整すると、高圧側の冷媒圧力も変
化するので、流量調節弁(エジェクタ効率制御手段)7
30は、流量比α及び高圧側の冷媒圧力のいずれかを調
節してエジェクタ効率ηeを調節するものとも言える。
は、エジェクタサイクル内に流量調節弁730を設けて
エジェクタ効率ηeが高くなるようにサイクルを制御し
たが、本実施形態が、図20に示すように、流量調節弁
730を廃止するとともに、両冷媒温度センサ741、
742の検出温度に基づいてポンプ751を制御し、放
熱器200にて高圧冷媒と熱交換する給湯水の流量を制
御することにより、熱交換後の給湯水の温度を調節する
ことによりエジェクタ400でのエネルギの変換効率
(エジェクタ効率ηe)が高くなるようにしたものであ
る。
に示すように、放熱器200から流出する冷媒の温度を
検出する第3冷媒温度センサ744、及び放熱器200
に流入する給湯水の温度を検出する給湯水温度センサ7
45を設けるとともに、両冷媒温度センサ741、74
2の検出温度に基づいてポンプ751を制御し、放熱器
200を流通する冷媒の温度と給湯水の温度との差を調
節することによりエジェクタ400でのエネルギの変換
効率(エジェクタ効率ηe)が高くなるようにしたもの
である。
に示すように、放熱器200から流出した冷媒と圧縮機
100に吸入される冷媒とを熱交換する熱交換器(加熱
手段)800を設けて圧縮機100の吸入される冷媒を
加熱するように構成したものである。
べる。
エジェクタ400(ディフィーザ430)にて昇圧され
た冷媒が吸入されるので、エジェクタ400を用いない
通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べて、圧縮機に吸入
される(飽和ガス)冷媒のエンタルピが小さくなる。こ
のため、仮に、エジェクタサイクルにおける圧縮機の吐
出圧と通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルにおける圧縮機の
吐出圧とが同じであると、圧縮機100から吐出される
冷媒の温度が、通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルに比べて
エジェクタサイクルの方が低くなる。
00から流出した冷媒と圧縮機100に吸入される冷媒
とを熱交換して圧縮機100に吸入される冷媒を加熱す
るので、圧縮機100に吸入される冷媒の温度を上昇さ
せることができる。したがって、圧縮機100から吐出
される冷媒の温度が上昇し、放熱器200での加熱能力
(給湯能力)及びサイクルの成績係数を向上させること
ができる。
に示すように、圧縮機100を駆動する電動モータMo
(駆動源)と圧縮機100に吸入される冷媒とを熱交換
する熱交換器(加熱手段)810を設けて圧縮機100
の吸入される冷媒を加熱するように構成したものであ
る。
に示すように、貯湯タンク750に蓄えられた給湯水に
て圧縮機100に吸入される冷媒を加熱する熱交換器8
20を設けたものである。
媒の温度が次第に上昇していくので、放熱器200での
加熱能力を向上させつつ、圧縮機100の消費動力を低
減してサイクルの成績係数を向上させることができる。
を含む家庭やビル等の建物全体の熱管理(熱マネージメ
ント)システムに本発明に係るエジェクタサイクルを適
用したものである。具体的には、図25に示すように、
建物内で発生する廃熱(本実施形態では、風呂の残り
湯)を回収して圧縮機100に吸入される冷媒とを熱交
換する熱交換器(加熱手段)830を設けるとともに、
エジェクタ400と気液分離器500との間に第2の蒸
発器310を設けたものである。
熱能力(給湯能力)及びサイクルの成績係数を向上させ
つつ、例えば蒸発器300にて室内の冷房(空調)を行
いながら吸熱し、この吸熱した熱と第2の蒸発器310
にて吸熱した熱とにより給湯水を加熱してもよい。
て室内の冷房(空調)を行ったが、本実施形態はこれに
限定されるものではなく、第2の蒸発器310にて室内
の冷房を行ってもよい。また、2つの蒸発器3000、
310にて室内の冷房を行ってもよい。
成に限定されるものではなく、貯湯タンク750と
(床)暖房用の熱気交換機とを兼用させてもよい。
成に限定されるものではなく、例えば図26に示すよう
に、放熱器200を複数個として、必要とする温度域に
応じて給湯水を供給してもよい。
水に供給される熱を効率よく利用することができるとと
もに、貯湯タンク750を必要としない温水利用機器7
53と給湯器等の貯湯タンク750を必要とする温水器
器とに1つのエジェクタサイクルにて熱を供給すること
ができる。
に示すように、放熱器200とエジェクタ400との間
の冷媒通路に、蒸発器300の冷媒出口側における冷媒
加熱度に基づいて開度を変化させる制御弁731を設け
たものである。
蒸発器300の冷媒出口側における冷媒温度を機械的に
感知して冷媒加熱度を所定の一定値に維持する、いわゆ
る外部均圧式の温度式膨張弁であり、731aは冷媒温
度を感知する感温部であり、731bは均圧(外均)管
である。
べる。
が大きくなると、蒸発器300に流入する冷媒流量Ge
が大きくなる。一方、エジェクタ400でのポンプ仕事
量が一定であることから、冷媒流量Geが大きくなって
流量比αが大きくなると、これに応じてエジェクタ40
0での昇圧ΔPが減少していく。このため、図28に示
すように、エジェクタ効率ηeが最大となる加熱度が存
在する。
ηeが最大となる加熱度を維持するように制御弁731
を制御することにより、高いエジェクタ効率ηeを維持
しながらエジェクタサイクルを運転している。
となるように制御したが、本実施形態はこれに限定され
るものではなく、例えば制御弁731を電気式として、
制御目標加熱度をエジェクタサイクルの運転状況に応じ
て変化させてもよい。
に示すように、放熱器200とエジェクタ400との間
の冷媒通路に、エジェクタ400にて減圧される前(本
実施形態では、放熱器200から流出して減圧する前)
の冷媒温度に基づいて高圧側圧力を制御する制御弁73
2を設けたものである。ここで、高圧側圧力とは、制御
弁732及びエジェクタ400(ノズル410)にて減
圧される前に冷媒圧力を意味するものである。
放熱器200の冷媒出口側における冷媒温度を機械的に
感知して、その感知した冷媒温度に応じて高圧側圧力を
制御するものであり、732aは冷媒温度を感知する感
温部である。
べる。
を流通する冷媒流量Gnが小さくなる。一方、エジェク
タ400でのポンプ仕事量が一定であることから、冷媒
流量Gnが小さくなって流量比αが大きくなると、これ
に応じてエジェクタ400での昇圧ΔPが減少してい
く。このため、図30に示すように、エジェクタ効率η
eが最大となる高圧側圧力が存在する。
ηeが最大となる高圧側圧力を維持するように制御弁7
32を制御することにより、高いエジェクタ効率ηeを
維持しながらエジェクタサイクルを運転している。
32を用いたが、本実施形態はこれに限定されるもので
はなく、電気式の制御弁を用いてもよい。
に示すように、放熱器200とエジェクタ400との間
の冷媒通路に、蒸発器300内の圧力(蒸発器300で
の熱負荷)に基づいて弁開度が制御される制御弁733
を設けたものである。
蒸発器300内の圧力を機械的に感知して、その感知し
た圧力に応じて弁開度が変化する、いわゆる内部均圧式
温度膨張弁と同様な構造を有するものであり、733a
は蒸発器300内の圧力を制御弁733に導く均圧管で
ある。
300での熱負荷)が高くなると、制御弁733の開度
が大きくなり、逆に、蒸発器300内の圧力(蒸発器3
00での熱負荷)が低くなると、制御弁733の開度が
小さくなる。
べる。
力(蒸発器300での熱負荷)に基づいて弁開度が制御
するので、蒸発器300内の圧力(蒸発器300での熱
負荷)が変動しても、この変動に応じて開度を制御する
ことにより、エジェクタ効率ηeを高く維持することが
可能となる。
の圧力(蒸発器300での熱負荷)が高くなると、制御
弁733の開度が大きくなり、逆に、蒸発器300内の
圧力(蒸発器300での熱負荷)が低くなると、制御弁
733の開度が小さくなるように開度を制御しているの
で、蒸発器300に流れ込む冷媒流量を適正流量としな
がら、エジェクタ効率ηeを高く維持することが可能で
ある。
放熱器200とエジェクタ400との間の冷媒通路に制
御弁731を設けて、蒸発器300の冷媒出口側におけ
る冷媒加熱度に基づいて制御弁731の開度を制御した
が、本実施形態は、図32に示すように、気液分離器5
00と蒸発器300との間の冷媒通路に制御弁731を
設けて、蒸発器300の冷媒出口側における冷媒加熱度
に基づいて制御弁731の開度を制御するものである。
を第17実施形態より小さくすることができるので、制
御弁731の小型化及び製造原価低減を図ることができ
る。
放熱器200とエジェクタ400との間の冷媒通路に制
御弁733を設けたが、本実施形態は、図33に示すよ
うに、気液分離器500と蒸発器300との間の冷媒通
路に制御弁733を設けて、蒸発器300内の圧力(蒸
発器300での熱負荷)に基づいて弁開度を制御するも
のである。
〜38に示すように、放熱器200から流出した冷媒と
圧縮機100に吸入される冷媒とを熱交換する熱交換器
(内部熱交換器)800を設けたものである。
する冷媒が冷却されるので、ノズル410における膨張
エネルギが減少し、ノズル410から流出する冷媒の流
速が低下するとともに、ノズル410出口における冷媒
の乾き度が低下する。
00に吸引される吸引冷媒の流量が増大して吸引冷媒の
流速が増大するので、ノズル410から吹き出す駆動冷
媒の流速ろ吸引冷媒の流速との速度差が小さくなる。し
たがって、吸引冷媒と駆動冷媒とが混合する際に発生す
る渦に伴う損失(渦損失)が小さくなるので、エジェク
タ効率ηeが向上する。
ェクタサイクルに熱交換器800を設けた例であり、図
35は第18実施形態に係るエジェクタサイクルに熱交
換器800を設けた例であり、図36は第19実施形態
に係るエジェクタサイクルに熱交換器800を設けた例
であり、図37は第20実施形態に係るエジェクタサイ
クルに熱交換器800を設けた例であり、図38は第2
1実施形態に係るエジェクタサイクルに熱交換器800
を設けた例である。
に示すように、エジェクタ400と放熱器200との間
の冷媒通路に設けられた制御弁731〜733とノズル
410とを一体化することにより、エジェクタ400と
制御弁731〜733とを一体化したものである。
は、飽和液線を跨ぐようにして減圧されるため、ノズル
410の途中で冷媒が気液二相状態となり、ノズル41
0の喉部(ノズル410内において最も断面積が小さく
なる部位(図6参照))の壁面近傍において冷媒が沸騰
する。一方、ノズル410の内壁から離れた中央部にお
いては、冷媒が沸騰し難いため、冷媒の液滴を微粒化す
ることが難しく、エジェクタ効率ηeの低下をもたらす
要因となっている。
9実施形態においては、冷媒は、制御弁731〜733
とノズル410との2段にて減圧される(絞られる)こ
ととなるので、初段のノズル(この例では、制御弁73
1〜733)にて冷媒を一度沸騰させ、二段目のノズル
(この例では、ノズル410)の入口部にて冷媒を拡大
させて圧力を回復させることにより、沸騰核を生成させ
たまま二段目のノズル410にて沸騰させることができ
る。
る冷媒の沸騰を促進することができるので、ノズル41
0の内壁から離れた中央部においても冷媒を沸騰させる
ことができる。延いては、冷媒の液滴を微粒化すること
ができるので、エジェクタ効率ηeを向上させることが
できる。
200から流出した冷媒と圧縮機100に吸入される冷
媒とを熱交換する熱交換器(内部熱交換器)800、エ
ジェクタ400、気液分離器500及び減圧器(絞り手
段)600を一体化したもの(エジェクタ一体型気液分
離器)であり、以下、その詳細構造について、図40〜
45を用いて説明する。
器の軸方向断面図であり、図41は図40対して略90
度ずれた方向から見た軸方向断面図であり、図42は図
40の上面図であり、図43は図40のA−A断面図で
あり、図44はディフィーザ430の斜視図であり、図
45(a)は熱交換器800の斜視図であり、図45
(b)は熱交換器800を構成するチューブの断面図で
ある。
1に示すように、円筒状の一端側が閉塞された略コップ
状の下部ボディ(タンク本体)551と、他端側を閉塞
する上部ボディ552とを溶接することによって構成さ
れており、エジェクタ400は、エジェクタ400内を
流通する冷媒が下方側から上方側に向けて鉛直方向に流
通するように上部ボディ552(上方側)に固定されて
いる。
1、42、45に示すように、混合部420から下方側
に向かうほどその断面積を徐々に拡大するようにラッパ
状(末広がり状)の第1ホーン部431、並びに下部ボ
ディ551の下端部552及び側壁部553の一部と共
にディフィーザ430構成するの第2ホーン部432を
有して構成されている。
53の所定の隙間を有して対向した略円筒状の円筒部4
32aと第1ホーン部431と円筒部432aとを滑ら
かに繋ぐ曲面状の曲面部432bとからなるもので、本
実施形態では、第1ホーン部431及び第2ホーン43
2は一体成形されている。
の接触してディフィーザ430を下部ボディ551に対
して位置決めする位置決め用突起部433が設けられて
いる。
(a)に示すように、エジェクタ400にて減圧される
前の高圧冷媒が流通する扁平状の第1チューブ840
と、圧縮機100に吸引される低圧冷媒が流通する扁平
状の第2チューブ850とをその扁平面で接触させた状
態で渦巻き状に巻いたものであり、両チューブ840、
850は、図45(b)に示すように、1本のチューブ
内に多数本の冷媒通路が形成された多穴チューブであ
る。
向両端側には、チューブ840、850内の冷媒通路に
連通するヘッダ841、842、851、852が接合
されており、ヘッダ841、851が冷媒を各冷媒通路
に分配供給するものであり、ヘッダ842、852は熱
交換を終えて各冷媒通路から流出する冷媒を集合回収す
るものである。
気液分離器の作動(冷媒流れ)について述べる。
は、第1流入口554(図41、42参照)から気液分
離器500内に流入して、ヘッダ841、第1チューブ
540及びヘッダ842の順に流通して連通口555
(図40参照)を経由してエジェクタ400(ノズル4
10)に流入する。
0)に流入した冷媒は、混合部420にて蒸発器300
にて蒸発した冷媒を吸引しながらディフィーザ430に
てその圧力を上昇させた後、円筒部432aと側壁部5
53との隙間(ディフィーザ430の一部)を経由して
下部ボディ551の上方側(気液分離器500内の上方
側の空間)に流出する。なお、蒸発器300にて蒸発し
た冷媒は、第2流入口558(図42参照)から混合部
420に吸引される。
離器500内の上方側の空間)に存在する気相冷媒(低
圧側冷媒)は、下部ボディ551の下方側(気液分離器
500内の下方側の空間)にて屈曲したU字状のU字管
556の上端側開口部556aからU字管556に吸引
されてヘッダ851から第2チューブ850に流入し、
高圧側冷媒(第1チューブ840内を流通する冷媒)と
熱交換した後、第1流出口557(図41参照)から流
出して圧縮機100に吸引される。
冷媒から分離した冷凍機油(潤滑油)を取り込むオイル
戻し穴556b(図45参照)が設けられており、この
オイル戻し穴556bから取り込まれた冷凍機油は、低
圧側冷媒と共に第2チューブ850を流通して圧縮機1
00に吸引される。
離器500内の下方側の空間)に存在する液相冷媒は、
エジェクタ400の同軸上に配置された吸入パイプ55
8の下端側開口部558aから吸引されて第2流出口5
59(図40参照)から蒸発器300に向けて流出す
る。なお、下端側開口部558aから第2流出口559
に至る冷媒通路にて所定の圧力損失を発生させることに
より減圧器(絞り手段)600を構成している。
(下部ボディ551の下端部552及び側壁部553の
一部)にてディフィーザ430の一部を構成しているの
で、エジェクタ400(第1ホーン部431)のみでデ
ィフィーザ430を構成する場合に比べて、十分な大き
さの冷媒通路を有するディフィーザ430を構成するこ
とができる。
して十分な大きさの冷媒通路を有するディフィーザ43
0を構成しているので、エジェクタ400の性能を向上
させつつ、エジェクタ400を搭載するためのペースを
削減してエジェクタサイクルの設置(搭載)性を向上さ
せることができる。
タ一体型気液分離器に関するものである。具体的には、
図46に示すように、エジェクタ400は、エジェクタ
400内を流通する冷媒が下方側から上方側に向けて鉛
直方向に流通するように気液分離器500内に配置する
とともに、ディフィーザ430の冷媒出口(冷媒通路断
面積が最大となる部位)より冷媒流れ下流側にて、冷媒
の流通方向を下方側に向かう向きから上方側に向かう向
きに略180度転向させるものである。
ィフィーザ430)での圧力損失を最小限に抑制しつ
つ、冷媒の出入口を気液分離器500の上方側に集中さ
せることが可能となる。
下方側の空間にてU字状に屈曲し、気液分離器500内
の上方側の空間に存在する気相冷媒(低圧側冷媒)を吸
引するU字管であり、570は気液分離器500内の下
方側の空間に存在する液相冷媒を吸引する吸引パイプで
あり、U字管560の下端側屈曲部には、冷凍機油を取
り込むオイル戻し穴561が形成されている。
は、二酸化炭素を冷媒としたが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、例えばエチレン、エタン、酸化窒素
等であってもよい。
及び下流側の両側に減圧器710、720を配設しても
よい。
けることにより、第1減圧器600を廃止してもよい。
圧器600、710、720を開度が固定された固定絞
りやキャピラリーチューブ等にて構成したが、本発明は
これに限定されるものではなく、開度を可変制御するこ
とができる可変開度バルブとしてもよい。
710を可変開度バルブとし、エジェクタ400にて昇
圧された後の冷媒圧力が臨界圧力未満である場合にはバ
ルブ開度を大きくして圧力損失を小さくし、エジェクタ
400にて昇圧された後の冷媒圧力が臨界圧力以上の場
合には、気液分離器500入口での冷媒圧力が臨界圧力
未満となるようにバルブ開度を調節すれば、第3実施形
態と同様に、エジェクタ400にて昇圧された後の冷媒
圧力確実にが臨界圧力未満となるように調節しつつ、冷
媒の流通抵抗(圧力損失)が増大することを防止でき
る。
減圧器710、720にてエジェクタ400にて昇圧さ
れた後の冷媒圧力を臨界圧力未満(気液二相域)まで減
圧調節したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、圧縮機の回転数や圧縮機の理論吐出量を調整する等
の手段により圧縮機から吐出する冷媒流量を調節するこ
とによりエジェクタ400にて昇圧された後の冷媒圧力
を臨界圧力未満(気液二相域)まで減圧調節する圧力調
整手段を構成してもよい。
0の出口部近傍において、液相冷媒を分離抽出したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、エジェクタ4
00の昇圧途中(混合部420の入口からディフィーザ
430の出口までの間)であれば、どこでもよい。
係るエジェクタサイクルを給湯器に適用したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、例えば空調装置等に
も適用することができる。
タMoにて圧縮機100から吐出される冷媒流量を制御
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、可変
容量型の圧縮機にて圧縮機100から吐出される冷媒流
量を制御してもよい。
00から吐出される冷媒流量を制御したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えば圧縮機から吐出さ
れる冷媒流量(圧縮機の回転数)を一定値としてもよ
い。
示されたものにのみ限定されるものでは、第1〜16実
施形態のうち少なくとも2つの実施形態を組み合わせて
もよい。
00の形状(ノズル410の入口径、ノズル410の喉
部径、ノズル410の出口径、混合部420の径寸法、
ノズル入口からノズル喉部までの寸法、ノズル喉部から
ノズル出口までの寸法、混合部420の長さ及びディフ
ィーザ430の広がり角度等のエジェクタの仕様)が固
定されたものであったが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、エジェクタ400の形状をサイクルの運転
状況に応じて変化させてもよい。これにより、エジェク
タサイクルの運転状態によらず、高いエジェクタ効率を
維持しつつ、サイクルを運転することができる。
記数式1に限定されるものではなく、膨張エネルギーを
圧力エネルギーに変換する際にエネルギの変換効率を精
度よく示すものであればよい。
及び第8〜25実施形態に係るエジェクタサイクルで
は、二酸化炭素を冷媒とする高圧側圧力が冷媒の臨界圧
力以上となるものであったが、これら実施形態はこれに
限定されるものではなく、高圧側圧力が冷媒の臨界圧力
未満となるものにも適用することができる。
とディフィーザ430とが明確に区別されていたが、本
発明はこれに限定されるものではなく、混合部420と
ディフィーザ430と明確に区別することなく、混合部
420の機能とディフィーザ430の機能とを併せ持っ
た昇圧部とノズル410とでエジェクタ400を構成し
てもよい。
(エジェクタ400)は1段絞りであったが、本発明は
これに限定されるものではなく、ノズル410(エジェ
クタ400)を複数段絞り構造を有するものにしてもよ
い。
ルの模式図である。
ルのp−h(モリエル)線図である。
ルにおける高圧側圧力と成績係数及び冷房能力との関係
を示すグラフである。
ルの模式図である。
ルの模式図である。
ルのエジェクタ及び気液分離器部分の拡大模式図であ
る。
る冷凍能力Qeとの関係を示すグラフであり、(b)は
エジェクタ効率ηeと圧縮機の吸入圧上昇分ΔP及び蒸
発器冷媒入口側と出口側との比エンタルピ差Δhとの関
係を示すグラフであり、(c)はエジェクタ効率ηeと
圧縮機に吸入される冷媒の質量流量Gr及び蒸発器内を
流通する冷媒の質量流量Geとの関係を示すグラフであ
る。
ルのp−h(モリエル)線図である。
までにおける、エジェクタの冷媒通路断面の中央部を基
準とした半径方向の位置と冷媒流速との関係を示す三次
元特性図である。
クルのエジェクタ及び気液分離器部分の拡大模式図であ
る。
した半径方向の位置と冷媒中に占める液相冷媒の割合
(液体積割合)との関係を示すグラフである。
クルのエジェクタ及び気液分離器部分の拡大模式図であ
る。
クルに適用される気液分離器の模式図である。
クルに適用される気液分離器の特徴を説明するための説
明図である。
クルに適用される気液分離器の模式図である。
クルの模式図である。
フである。
クルの模式図である。
イクルの模式図である。
イクルの模式図である。
イクルの模式図である。
イクルの模式図である。
イクルの模式図である。
イクルの模式図である。
イクルの変形例に係る模式図である。
イクルの模式図である。
圧ΔP及びエジェクタ効率ηeとの関係を示すグラフで
ある。
イクルの模式図である。
の昇圧ΔP及びエジェクタ効率ηeとの関係を示すグラ
フである。
イクルの模式図である。
イクルの模式図である。
イクルの模式図である。
イクルの模式図である。
イクルの変形例に係る模式図である。
イクルの変形例に係る模式図である。
イクルの変形例に係る模式図である。
イクルの変形例に係る模式図である。
イクルに適用されるエジェクタの拡大模式図である。
体型気液分離器の軸方向断面図である。
方向断面図である。
熱交換器を構成するチューブの断面図である。
体型気液分離器の軸方向断面図である。
00…エジェクタ、500…気液分離器、600…減圧
器。
4)
成するために、請求項1に記載の発明では、冷媒を吸入
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄える気液分離器(500)とを備え、エジェク
タ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界
圧力以上まで上昇させるとともに減圧した後の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以下まで減少させることを特徴とす
る。
縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)と、
前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、前記放熱器(200)から流出する冷媒を減
圧膨張させて前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷
媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギ
ーに変換して前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させ
るエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒
とに分離して冷媒を蓄える気液分離器(500)と、前
記気液分離器内に設置され、前記気液分離器内のオイル
を前記圧縮機(100)へ導くためのオイル戻し穴を備
え、前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒
圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるとともに減圧
した後の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以下まで減少させる
ことを特徴とする。請求項3に記載の発明では、エジェ
クタ(400)にて昇圧された冷媒の圧力を臨界圧力未
満に調整する圧力調整手段(710、720)が設けら
れていることを特徴とする。
(400)にて昇圧された冷媒の圧力を気液2相域に調
整する圧力調整手段(710、720)が設けられてい
ることを特徴とする。
(500)は、エジェクタ(400)から流出した冷媒
を気液分離しており、さらに、圧力調整手段(710、
720)は、エジェクタ(400)より冷媒流れ上流側
に設けられていることを特徴とする。
縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)と、
圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱器
(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(30
0)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張
させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する
気液分離器(500)とを備え、エジェクタ(400)
にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで
上昇させるとともに減圧した後の冷媒圧力を冷媒の臨界
圧力以下まで減少させ、さらに、気液分離器(500)
は、エジェクタ(400)から流出する前の冷媒から液
相冷媒を分離抽出し、その分離抽出した液相冷媒を蒸発
器(300)側に供給することを特徴とする。
縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)と、
圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱器
(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(30
0)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張
させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する
第1、2気液分離器(500、510)とを備え、エジ
ェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の
臨界圧力以上まで上昇させるとともに減圧した後の冷媒
圧力を冷媒の臨界圧力以下まで減少させ、第1気液分離
器(500)は、エジェクタ(400)から流出する前
の冷媒から液相冷媒を分離抽出し、その分離抽出した液
相冷媒を蒸発器(300)側に供給し、さらに、第2気
液分離器(510)は、エジェクタ(400)から流出
した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離し
た液相冷媒を蒸発器(300)側に供給することを特徴
とする。
に、超臨界域で使用される冷媒を使用することによりフ
ロンの使用を廃止しつつ、エジェクタサイクルの成績係
数(効率)を向上させながら、冷凍能力を大きくするこ
とができる。
ジェクタ(400)の昇圧部(420、430)の冷媒
出口側にて液相冷媒を分離抽出するように第1気液分離
器(500)を構成することが望ましい。
エジェクタ(400)の冷媒通路断面のうち略中央部に
おいて液相冷媒を分離抽出するように第1気液分離器
(500)を構成すれば、効率良く液相冷媒を分離抽出
することができる。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の
吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給す
る気液分離器(500)と圧縮機(100)の吸入され
る冷媒を加熱する加熱手段(800、810、820、
830)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧され
る前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるこ
とを特徴とする。
に記載の発明のごとく、放熱器(200)から流出した
冷媒と圧縮機(100)に吸入される冷媒とを熱交換す
るものにて構成してもよい。
に記載の発明のごとく、圧縮機(100)を駆動する駆
動源(Mo)と圧縮機(100)に吸入される冷媒とを
熱交換するものにて構成してもよい。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の
吸入側に供給し、気液分離器内に設置され、気液分離器
内のオイルを圧縮機(100)へ導くためのオイル戻し
穴と、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離
器(500)と、エジェクタ(400)におけるエネル
ギの変換効率を制御するエジェクタ効率制御手段(73
0)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧される前
の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを
特徴とする。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の
吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給す
る気液分離器(500)と、気液分離器内に設置され、
気液分離器内のオイルを圧縮機(100)へ導くための
オイル戻し穴と、エジェクタ(400)に流入する冷媒
流量を調節する流量調整手段(Mo)と、エジェクタ
(400)におけるエネルギの変換効率を制御するエジ
ェクタ効率制御手段(730)とを備え、エジェクタ
(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧
力以上まで上昇させることを特徴とする。
6に記載の発明のように圧縮機(100)の吐出流量を
調節することによりエジェクタ(400)に流入する冷
媒流量を調節してもよい。
エジェクタ(400)における冷媒の昇圧量を調節する
ことでエネルギの変換効率を制御してもよい。
エジェクタ(400)のノズル(40)における冷媒の
減圧膨張量を調節することでエネルギの変換効率を制御
してもよい。
蒸発器(300)に流入する前の冷媒の減圧量を調節す
ることでエネルギの変換効率を制御してもよい。
蒸発器(300)内の温度を調節することでエネルギの
変換効率を制御してもよい。
蒸発器(300)内の圧力を調節することでエネルギの
変換効率を制御してもよい。
放熱器(200)を流通する冷媒流量(Gn)と蒸発器
(300)を流通する冷媒流量(Ge)との比を調節す
ることでエネルギの変換効率を制御してもよい。
エジェクタ(400)にて減圧される前の高圧冷媒の圧
力を調節することでエネルギの変換効率を制御してもよ
い。
請求項1ないし23のいずれか1つに記載のエジェクタ
サイクルの放熱器(200)にて高圧側冷媒と給湯水と
を熱交換することにより給湯水を加熱してもよい。
請求項14ないし16のいずれか1つに記載のエジェク
タサイクルの放熱器(200)にて高圧側冷媒と給湯水
とを熱交換して給湯水を加熱し、さらに、エジェクタ効
率制御手段(730)は、熱交換後の給湯水の温度を調
節することによりエネルギの変換効率を制御してもよ
い。
請求項14ないし16のいずれか1つに記載のエジェク
タサイクルの放熱器(200)にて高圧側冷媒と給湯水
とを熱交換して給湯水を加熱し、さらに、エジェクタ効
率制御手段(730)は、放熱器(200)を流通する
冷媒の温度と給湯水の温度との差を調節することにより
エネルギの変換効率を制御してもよい。
請求項14ないし16のいずれか1つに記載のエジェク
タサイクルの放熱器(200)にて高圧側冷媒と給湯水
とを熱交換して給湯水を加熱し、さらに、エジェクタ効
率制御手段(730)は、高圧冷媒と熱交換する給湯水
の流量を調節することによりエネルギの変換効率を制御
してもよい。
ないし27のいずれか1つに記載の給湯器を有し、蒸発
器(300)を複数個として、これら複数個の蒸発器
(300)のいずれかにて室内の空調を行うことを特徴
とする。
給湯水を保温貯蔵する貯湯タンク(750)を有してお
り、貯湯タンク(750)に蓄えられた給湯水にて圧縮
機(100)に吸入される冷媒を加熱することを特徴と
する。
る冷媒の温度が次第に上昇していくので、圧縮機(10
0)の消費動力を低減して放熱器(200)での加熱能
力を向上させつつ、エジェクタサイクルの成績係数を向
上させることができる。請求項30に記載の発明では、
冷媒を減圧膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸
引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変
換して圧縮機の吸入圧を上昇させるエジェクタを有し、
かつ、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧
力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイ
クルに適用され、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離
し、その分離された液相冷媒を蓄えるタンク部(54
0)を備える気液分離器(500)であって、タンク部
(540)内において、エジェクタ(400)内を流通
する冷媒が下方側から上方側に向けて流通し、かつ、エ
ジェクタ(400)の冷媒出口部(431)がタンク部
(540)内の冷媒液面より上方側に位置するように、
エジェクタ(400)をタンク部(540)に内蔵した
ことを特徴とする。
1に記載の発明のごとく、内部を流通する冷媒が鉛直方
向に下方側から上方側に向けて流通するように構成する
ことが望ましい。
(400)の冷媒出口部(431)側には、冷媒出口部
(431)から流出する冷媒を衝突させる衝突壁(54
1)が設けられていることを特徴とする。
膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとと
もに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮
機の吸入圧を上昇させるエジェクタ(400)を有し、
かつ、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧
力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイ
クルに適用され、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離
し、その分離された液相冷媒を蓄えるタンク部(54
0)を備える気液分離器(500)であって、エジェク
タ(400)の冷媒出口部(431)がタンク部(54
0)内の冷媒液面より上方側に位置し、かつ、冷媒出口
部(431)から噴出する冷媒がタンク部(540)の
内壁に衝突するように、エジェクタ(400)をタンク
部(540)に内蔵したことを特徴とする。
うに衝突壁(541)を設けることなく、液相冷媒と気
相冷媒とを効率よく分離することができるので、気液分
離器(500)の製造原価低減を図りつつ、液相冷媒と
気相冷媒とを効率よく分離することができる。
項34に記載の発明のごとく、エジェクタ(400)の
冷媒出口部(431)から略水平方向に冷媒が噴出する
ように構成することが望ましい。
(400)は、放熱器(200)から流出した高圧冷媒
の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減
圧加速させるノズル(410)と、ノズル(410)か
ら噴射する高い速度の冷媒流とこの冷媒流により吸引さ
れた蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒とを混合す
る混合部(420)と、ノズル(410)から噴射する
冷媒と蒸発器(300)から吸引した冷媒とを混合させ
ながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒
の圧力を昇圧させるディフューザ(430)とを有して
構成されており、エジェクタ(400)のうち、少なく
ともノズル(410)は、タンク部(540)外に位置
していることを特徴とする。
タンク部(540)のうち、蒸発器(300)側に接続
される液相冷媒の出口に、この出口から流出する液相冷
媒を減圧する絞り手段(600)を一体的に設けること
が望ましい。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出した高圧冷媒の圧
力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨
張させるノズル(410)、及びノズル(410)から
噴射する冷媒と蒸発器(300)から吸引した冷媒とを
混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換
して冷媒の圧力を昇圧させる昇圧部(420、430)
を有するエジェクタ(400)と、冷媒を気相冷媒と液
相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を
圧縮機(100)の吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器
(300)に供給する気液分離器(500)とを備える
エジェクタサイクルにおいて、エジェクタ(400)に
て減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上
昇させるとともに、エジェクタ(400)の形状をサイ
クルの運転状況に応じて変化させることを特徴とする。
媒を吸入圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(1
00)と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却す
る放熱器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発
器(300)と、放熱器(200)から流出する冷媒を
減圧膨張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒
を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギー
に変換して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジ
ェクタ(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分
離して冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(10
0)の吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に
供給する気液分離器(500)と、放熱器(200)と
エジェクタ(400)との間の冷媒通路に設けられ、蒸
発器(300)の冷媒出口側における冷媒加熱度に基づ
いて開度を変化させる制御弁(731)とを備え、エジ
ェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の
臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とするので、高
いエジェクタ効率ηeを維持しながらエジェクタサイク
ルを運転することができる。
媒を吸入圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(1
00)と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却す
る放熱器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発
器(300)と、放熱器(200)から流出する冷媒を
減圧膨張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒
を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギー
に変換して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジ
ェクタ(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分
離して冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(10
0)の吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に
供給する気液分離器(500)と、放熱器(200)と
エジェクタ(400)との間の冷媒通路に設けられ、エ
ジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒温度に基づ
いて高圧側圧力を制御する制御弁(732)とを備え、
エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷
媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とするの
で、高いエジェクタ効率ηeを維持しながらエジェクタ
サイクルを運転することができる。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の
吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給す
る気液分離器(500)と、放熱器(200)とエジェ
クタ(400)との間の冷媒通路に設けられ、蒸発器
(300)内の圧力に基づいて開度を変化させる制御弁
(733)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧さ
れる前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させる
ことを特徴とする。
制御弁(731〜733)とエジェクタ(400)とを
一体化してもよい。
制御弁(731〜733)とノズル(410)とを一体
化してもよい。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の
吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給す
る気液分離器(500)と、気液分離器(500)と蒸
発器(300)との間の冷媒通路に設けられ、蒸発器
(300)の冷媒出口側における冷媒加熱度に基づいて
開度を変化させる制御弁(731)とを備え、エジェク
タ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界
圧力以上まで上昇させることを特徴とする。
様に、高いエジェクタ効率ηeを維持しながらエジェク
タサイクルを運転することができる。
請求項38に記載の発明より小さくすることができるの
で、制御弁(731)の小型化及び製造原価低減を図る
ことができる。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の
吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給す
る気液分離器(500)と、気液分離器(500)と蒸
発器(300)との間の冷媒通路に設けられ、蒸発器
(300)内の圧力に基づいて開度を変化させる制御弁
(733)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧さ
れる前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させる
ことを特徴とする。
様に、高いエジェクタ効率ηeを維持しながらエジェク
タサイクルを運転することができる。
請求項38に記載の発明より小さくすることができるの
で、制御弁(731)の小型化及び製造原価低減を図る
ことができる。
00)に吸入される冷媒と放熱器(200)出口側の冷
媒とを熱交換する熱交換器(800)を備えることを特
徴とする。
膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとと
もに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮
機の吸入圧を上昇させるエジェクタを有し、かつ、エジ
ェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の
臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイクルに適用
され、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離
された液相冷媒を蓄えるタンク部(551)を備える気
液分離器(500)であって、タンク部(551)内に
おいて、エジェクタ(400)内を流通する冷媒が下方
側から上方側に向けて流通するようにエジェクタ(40
0)を配置するとともに、タンク本体(551)の一部
がエジェクタ(400)のディフィーザ(430)の一
部を構成するようにしたことを特徴とする。
ディフィーザ(430)には、タンク本体(511)の
接触してディフィーザ(430)を位置決めする突起部
(433)を設けることが望ましい。
膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとと
もに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮
機の吸入圧を上昇させるエジェクタを有し、かつ、エジ
ェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の
臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイクルに適用
され、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離
された液相冷媒を蓄えるタンク部(540)を備える気
液分離器(500)であって、タンク部(540)内に
おいて、エジェクタ(400)内を流通する冷媒が下方
側から上方側に向けて流通するようにエジェクタ(40
0)を配置するとともに、エジェクタ(400)のディ
フィーザ(430)の冷媒出口より冷媒流れ下流側に
て、冷媒の流通方向を下方側に向かう向きから上方側に
向かう向きに転向させるように構成したことをを特徴と
する。
0)
液分離器、並びにこのエジェクタサイクルを用いた給湯
器及び熱管理システム
成するために、請求項1に記載の発明では、冷媒を吸入
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、エジェクタ(400)からの気液二相冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとと
もに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、
液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器(5
00)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧される
前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるとと
もに減圧した後の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以下まで減
少させることを特徴とする。
縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)と、
前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、前記放熱器(200)から流出する冷媒を減
圧膨張させて前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷
媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギ
ーに変換して前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させ
るエジェクタ(400)と、前記エジェクタ(400)
からの気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して
冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を前記圧縮機(10
0)の吸入側に供給し、液相冷媒を前記蒸発器(30
0)に供給する気液分離器(500)と、前記気液分離
器内に設置され、前記気液分離器内のオイルを前記圧縮
機(100)へ導くためのオイル戻し穴を備え、前記エ
ジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒
の臨界圧力以上まで上昇させるとともに減圧した後の冷
媒圧力を冷媒の臨界圧力以下まで減少させることを特徴
とする。請求項3に記載の発明では、エジェクタ(40
0)にて昇圧された冷媒の圧力を臨界圧力未満に調整す
る圧力調整手段(710、720)が設けられているこ
とを特徴とする。
縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)と、
圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱器
(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(30
0)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張
させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、エジェクタ(400)の冷媒通路断面の
うち略中央部に設置され、エジェクタ(400)から流
出する前の冷媒から液相冷媒を抽出し、その分離抽出し
た液相冷媒を蒸発器(300)側に供給するとともに、
エジェクタ(400)から流出する前の冷媒から気相冷
媒を抽出し、その分離抽出した気相冷媒を圧縮機(10
0)の吸入側に供給する気液分離器(500)とを備
え、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるとともに減圧した
後の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以下まで減少させること
を特徴とする。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、エジェクタ(400)からの気液二相冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとと
もに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、
液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器(5
00)と圧縮機(100)に吸入される冷媒を加熱する
加熱手段(800、810、820、830)とを備
え、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とす
る。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、エジェクタ(400)からの気液二相冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとと
もに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、
液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器内に
設置され、気液分離器内のオイルを圧縮機(100)へ
導くためのオイル戻し穴と、気液分離器(500)から
蒸発器(300)に供給される液相冷媒の流量を調節す
ることによりエジェクタ(400)におけるエネルギの
変換効率を制御するエジェクタ効率制御手段(730)
とを備え、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷
媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴
とする。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、エジェクタ(400)からの気液二相冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとと
もに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、
液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器(5
00)と、気液分離器内に設置され、気液分離器内のオ
イルを圧縮機(100)へ導くためのオイル戻し穴と、
圧縮機(100)から吐出する冷媒の流量を調整するこ
とによりエジェクタ(400)に流入する冷媒流量を調
節する流量調整手段(Mo)と、気液分離器(500)
から蒸発器(300)に供給される液相冷媒の流量を調
節することによりエジェクタ(400)におけるエネル
ギの変換効率を制御するエジェクタ効率制御手段(73
0)とを備え、エジェクタ(400)にて減圧される前
の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを
特徴とする。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器
(300)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減
圧膨張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を
吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに
変換して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェ
クタ(400)と、エジェクタ(400)からの気液二
相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える
とともに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給
し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器
(500)と、圧縮機(100)から吐出する冷媒の流
量を調整することによりエジェクタ(400)に流入す
る冷媒流量を調節する流量調整手段(Mo)と、エジェ
クタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨
界圧力以上まで上昇させることを特徴とする。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器
(300)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減
圧膨張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を
吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに
変換して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェ
クタ(400)と、エジェクタ(400)からの気液二
相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える
とともに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給
し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器
(500)と、気液分離器内に設置され、気液分離器内
のオイルを圧縮機(100)へ導くためのオイル戻し穴
と、放熱器(300)からエジェクタ(400)に供給
される冷媒の流量を調節することによりエジェクタ(4
00)におけるエネルギの変換効率を制御するエジェク
タ効率制御手段(730)とを備え、エジェクタ(40
0)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上
まで上昇させ、エジェクタ(400)は、前記放熱器
(200)から流出した高圧冷媒の圧力エネルギーを速
度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズル
(410)、及び前記ノズル(410)から噴射する冷
媒と前記蒸発器(300)から吸引した冷媒とを混合さ
せながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷
媒の圧力を昇圧させる昇圧部(420、430)を有し
て構成されていることを特徴とする。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器
(300)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減
圧膨張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を
吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに
変換して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェ
クタ(400)と、エジェクタ(400)からの気液二
相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える
とともに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給
し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器
(500)と、気液分離器内に設置され、気液分離器内
のオイルを圧縮機(100)へ導くためのオイル戻し穴
と、放熱器(300)からエジェクタ(400)に供給
される冷媒の流量を調節することによりエジェクタ(4
00)におけるエネルギの変換効率を制御するエジェク
タ効率制御手段(730)とを備え、エジェクタ(40
0)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上
まで上昇させることを特徴とする。
る冷媒の温度が次第に上昇していくので、圧縮機(10
0)の消費動力を低減して放熱器(200)での加熱能
力を向上させつつ、エジェクタサイクルの成績係数を向
上させることができる。請求項30に記載の発明では、
冷媒を減圧膨張させて蒸発器(300)にて蒸発した気
相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネ
ルギーに変換して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させ
るエジェクタ(400)を有し、かつ、エジェクタ(4
00)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以
上まで上昇させるエジェクタサイクルに適用され、エジ
ェクタ(400)からの気液二相冷媒を気相冷媒と液相
冷媒とに分離し、その分離された液相冷媒を蓄えるタン
ク部(540)を備え、気相冷媒を圧縮機(100)の
吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給す
る気液分離器(500)であって、タンク部(540)
内において、エジェクタ(400)内を流通する冷媒が
下方側から上方側に向けて流通し、かつ、エジェクタ
(400)の冷媒出口部(431)がタンク部(54
0)内の冷媒液面より上方側に位置するように、エジェ
クタ(400)をタンク部(540)に内蔵したことを
特徴とする。
膨張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸
引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変
換して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)を有し、かつ、エジェクタ(400)にて
減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇
させるエジェクタサイクルに適用され、エジェクタ(4
00)からの気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分
離し、その分離された液相冷媒を蓄えるタンク部(54
0)を備え、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離
器(500)であって、エジェクタ(400)の冷媒出
口部(431)がタンク部(540)内の冷媒液面より
上方側に位置し、かつ、冷媒出口部(431)から噴出
する冷媒がタンク部(540)の内壁に衝突するよう
に、エジェクタ(400)をタンク部(540)に内蔵
したことを特徴とする。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出した高圧冷媒の圧
力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨
張させるノズル(410)、及びノズル(410)から
噴射する冷媒と蒸発器(300)から吸引した冷媒とを
混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換
して冷媒の圧力を昇圧させる昇圧部(420、430)
を有するエジェクタ(400)と、エジェクタ(40
0)からの気液二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離
して冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機(10
0)の吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(300)に
供給する気液分離器(500)とを備えるエジェクタサ
イクルにおいて、エジェクタ(400)にて減圧される
前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるとと
もに、エジェクタ(400)の形状をサイクルの運転状
況に応じて変化させることを特徴とする。
媒を吸入圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(1
00)と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却す
る放熱器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発
器(300)と、放熱器(200)から流出する冷媒を
減圧膨張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒
を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギー
に変換して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジ
ェクタ(400)と、エジェクタ(400)からの気液
二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄え
るとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離
器(500)と、放熱器(200)とエジェクタ(40
0)との間の冷媒通路に設けられ、蒸発器(300)の
冷媒出口側における冷媒加熱度に基づいて開度を変化さ
せる制御弁(731)とを備え、エジェクタ(400)
にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで
上昇させることを特徴とするので、高いエジェクタ効率
ηeを維持しながらエジェクタサイクルを運転すること
ができる。
媒を吸入圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(1
00)と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却す
る放熱器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発
器(300)と、放熱器(200)から流出する冷媒を
減圧膨張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒
を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギー
に変換して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジ
ェクタ(400)と、エジェクタ(400)からの気液
二相冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄え
るとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離
器(500)と、放熱器(200)とエジェクタ(40
0)との間の冷媒通路に設けられ、エジェクタ(40
0)にて減圧される前の冷媒温度に基づいて高圧側圧力
を制御する制御弁(732)とを備え、エジェクタ(4
00)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以
上まで上昇させることを特徴とするので、高いエジェク
タ効率ηeを維持しながらエジェクタサイクルを運転す
ることができる。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、エジェクタ(400)からの気液二相冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとと
もに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、
液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器(5
00)と、放熱器(200)とエジェクタ(400)と
の間の冷媒通路に設けられ、蒸発器(300)内の圧力
に基づいて開度を変化させる制御弁(733)とを備
え、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とす
る。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、エジェクタ(400)からの気液二相冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとと
もに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、
液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器(5
00)と、気液分離器(500)と蒸発器(300)と
の間の冷媒通路に設けられ、蒸発器(300)の冷媒出
口側における冷媒加熱度に基づいて開度を変化させる制
御弁(731)とを備え、エジェクタ(400)にて減
圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇さ
せることを特徴とする。
圧縮して超臨界圧力まで昇圧させる圧縮機(100)
と、圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(3
00)と、放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨
張させて蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引
するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換
して圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェクタ
(400)と、エジェクタ(400)からの気液二相冷
媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとと
もに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供給し、
液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離器(5
00)と、気液分離器(500)と蒸発器(300)と
の間の冷媒通路に設けられ、蒸発器(300)内の圧力
に基づいて開度を変化させる制御弁(733)とを備
え、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とす
る。
膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとと
もに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮
機の吸入圧を上昇させるエジェクタ(400)を有し、
かつ、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧
力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイ
クルに適用され、エジェクタ(400)からの気液二相
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をタン
ク部(551)に蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機
(100)の吸入側に供給し、液相冷媒を蒸発器(30
0)に供給する気液分離器(500)であって、タンク
部(551)内において、エジェクタ(400)内を流
通する冷媒が上方側から下方側に向けて流通するように
エジェクタ(400)を配置するとともに、タンク部
(551)の一部(552、553)がエジェクタ(4
00)のディフィーザ(430)の一部を構成するよう
にしたことを特徴とする。
ディフィーザ(430)には、タンク本体(511)と
接触してディフィーザ(430)を位置決めする突起部
(433)を設けることが望ましい。
膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとと
もに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮
機の吸入圧を上昇させるエジェクタ(400)を有し、
かつ、エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧
力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるエジェクタサイ
クルに適用され、エジェクタからの気液二相冷媒を気相
冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒をタンク部に蓄え
るとともに、気相冷媒を圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を蒸発器(300)に供給する気液分離
器(500)であって、タンク部内において、エジェク
タ(400)内を流通する冷媒が上方側から下方側に向
けて流通するようにエジェクタ(400)を配置すると
ともに、エジェクタ(400)のディフィーザ(43
0)の冷媒出口より冷媒流れ下流側にて、冷媒の流通方
向を下方側に向かう向きから上方側に向かう向きに転向
させるように構成したことを特徴とする。
ェクタ400の冷媒流れ上流側に第3減圧器720を配
設すれば、必ず超臨界域で減圧が行われることとなるの
で、エジェクタ400にて昇圧された後の冷媒圧力が確
実に臨界圧力未満となるように調節しつつ、冷媒の流通
抵抗(圧力損失)が増大することを防止できる。
1に示すように、円筒状の一端側が閉塞された略コップ
状の下部ボディ(タンク本体)551と、他端側を閉塞
する上部ボディ552とを溶接することによって構成さ
れており、エジェクタ400は、エジェクタ400内を
流通する冷媒が上方側から下方側に向けて鉛直方向に流
通するように上部ボディ552(上方側)に固定されて
いる。
1、42、45に示すように、混合部420から下方側
に向かうほどその断面積を徐々に拡大するようにラッパ
状(末広がり状)の第1ホーン部431、並びに下部ボ
ディ551の下端部552及び側壁部553の一部と共
にディフィーザ4301を構成する第2ホーン部432
を有して構成されている。
は、第1流入口554(図41、42参照)から気液分
離器500内に流入して、ヘッダ841、第1チューブ
840及びヘッダ842の順に流通して連通口555
(図40参照)を経由してエジェクタ400(ノズル4
10)に流入する。
タ一体型気液分離器に関するものである。具体的には、
図46に示すように、エジェクタ400は、エジェクタ
400内を流通する冷媒が上方側から下方側に向けて鉛
直方向に流通するように気液分離器500内に配置する
とともに、ディフィーザ430の冷媒出口(冷媒通路断
面積が最大となる部位)より冷媒流れ下流側にて、冷媒
の流通方向を下方側に向かう向きから上方側に向かう向
きに略180度転向させるものである。
Claims (47)
- 【請求項1】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気
液分離器(500)とを備え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする
エジェクタサイクル。 - 【請求項2】 前記エジェクタ(400)にて昇圧され
た冷媒の圧力を臨界圧力未満に調整する圧力調整手段
(710、720)が設けられていることを特徴とする
請求項1に記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項3】 前記エジェクタ(400)にて昇圧され
た冷媒の圧力を気液2相域に調整する圧力調整手段(7
10、720)が設けられていることを特徴とする請求
項1に記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項4】 前記気液分離器(500)は、前記エジ
ェクタ(400)から流出した冷媒を気液分離してお
り、 さらに、前記圧力調整手段(710、720)は、前記
エジェクタ(400)より冷媒流れ上流側に設けられて
いることを特徴とする請求項2又は3に記載のエジェク
タサイクル。 - 【請求項5】 前記気液分離器(500)は、前記エジ
ェクタ(400)から流出した冷媒を気液分離してお
り、 前記圧力調整手段(710、720)は、前記エジェク
タ(400)より冷媒流れ下流側に設けられていること
を特徴とする請求項2又は3に記載のエジェクタサイク
ル。 - 【請求項6】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器(5
00)とを備え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させ、 さらに、前記気液分離器(500)は、前記エジェクタ
(400)から流出する前の冷媒から液相冷媒を分離抽
出し、その分離抽出した液相冷媒を前記蒸発器(30
0)側に供給することを特徴とするエジェクタサイク
ル。 - 【請求項7】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する第1、2気液分
離器(500、510)とを備え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させ、 前記第1気液分離器(500)は、前記エジェクタ(4
00)から流出する前の冷媒から液相冷媒を分離抽出
し、その分離抽出した液相冷媒を前記蒸発器(300)
側に供給し、 さらに、前記第2気液分離器(510)は、前記エジェ
クタ(400)から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒
とに分離し、その分離した液相冷媒を前記蒸発器(30
0)側に供給することを特徴とするエジェクタサイク
ル。 - 【請求項8】 前記エジェクタ(400)は、 前記放熱器(200)から流出した高圧冷媒の圧力エネ
ルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させ
るノズル(410)と、 前記ノズル(410)から噴射する冷媒と前記蒸発器
(300)から吸引した冷媒とを混合させながら速度エ
ネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧
させる昇圧部(420、430)とを有して構成されて
おり、 さらに、前記第1気液分離器(500)は、前記昇圧部
(420、430)内にて液相冷媒を分離抽出すること
を特徴とする請求項7に記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項9】 前記第1気液分離器(500)は、前記
エジェクタ(400)の冷媒通路断面のうち略中央部に
おいて液相冷媒を分離抽出することを特徴とする請求項
6ないし8のいずれか1つに記載のエジェクタサイク
ル。 - 【請求項10】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を前記蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)と、 前記圧縮機(100)の吸入される冷媒を加熱する加熱
手段(800、810、820、830)とを備え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする
エジェクタサイクル。 - 【請求項11】 前記加熱手段(800)は、前記放熱
器(200)から流出した冷媒と前記圧縮機(100)
に吸入される冷媒とを熱交換するものであることを特徴
とする請求項10に記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項12】 前記加熱手段(800、810、82
0、830)は、前記圧縮機(100)を駆動する駆動
源(Mo)と前記圧縮機(100)に吸入される冷媒と
を熱交換するものであることを特徴とする請求項11に
記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項13】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を前記蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)と、 前記エジェクタ(400)におけるエネルギの変換効率
を制御するエジェクタ効率制御手段(730)とを備
え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする
エジェクタサイクル。 - 【請求項14】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を前記蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)と、 前記エジェクタ(400)に流入する冷媒流量を調節す
る流量調整手段(Mo)と、 前記エジェクタ(400)におけるエネルギの変換効率
を制御するエジェクタ効率制御手段(730)とを備
え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする
エジェクタサイクル。 - 【請求項15】 前記流量調整手段(Mo)は、前記圧
縮機(100)の吐出流量を調節することにより前記エ
ジェクタ(400)に流入する冷媒流量を調節すること
を特徴とする請求項14に記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項16】 前記エジェクタ効率制御手段(73
0)は、前記エジェクタ(400)における冷媒の昇圧
量を調節することでエネルギの変換効率を制御すること
を特徴とする請求項13ないし15のいずれか1つに記
載のエジェクタサイクル。 - 【請求項17】 前記エジェクタ(400)は、前記放
熱器(200)から流出した高圧冷媒の圧力エネルギー
を速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズ
ル(410)、及び前記ノズル(410)から噴射する
冷媒と前記蒸発器(300)から吸引した冷媒とを混合
させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して
冷媒の圧力を昇圧させる昇圧部(420、430)を有
して構成されており、 さらに、前記エジェクタ効率制御手段(730)は、前
記ノズル(410)における冷媒の減圧膨張量を調節す
ることでエネルギの変換効率を制御することを特徴とす
る請求項13ないし15のいずれか1つに記載のエジェ
クタサイクル。 - 【請求項18】 前記エジェクタ効率制御手段(73
0)は、前記蒸発器(300)に流入する前の冷媒の減
圧量を調節することでエネルギの変換効率を制御するこ
とを特徴とする請求項13ないし15のいずれか1つに
記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項19】 前記エジェクタ効率制御手段(73
0)は、前記蒸発器(300)内の温度を調節すること
でエネルギの変換効率を制御することを特徴とする請求
項13ないし15のいずれか1つに記載のエジェクタサ
イクル。 - 【請求項20】 前記エジェクタ効率制御手段(73
0)は、前記蒸発器(300)内の圧力を調節すること
でエネルギの変換効率を制御することを特徴とする請求
項13ないし15のいずれか1つに記載のエジェクタサ
イクル。 - 【請求項21】 前記エジェクタ効率制御手段(73
0)は、前記放熱器(200)を流通する冷媒流量(G
n)と前記蒸発器(300)を流通する冷媒流量(G
e)との比を調節することでエネルギの変換効率を制御
することを特徴とする請求項13ないし15のいずれか
1つに記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項22】 前記エジェクタ効率制御手段(73
0)は、前記エジェクタ(400)にて減圧される前の
高圧冷媒の圧力を調節することでエネルギの変換効率を
制御することを特徴とする請求項13ないし15のいず
れか1つに記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項23】 請求項1ないし22のいずれか1つに
記載のエジェクタサイクルの放熱器(200)にて高圧
側冷媒と給湯水とを熱交換することにより給湯水を加熱
することを特徴とする給湯器。 - 【請求項24】 請求項13ないし15のいずれか1つ
に記載のエジェクタサイクルの放熱器(200)にて高
圧側冷媒と給湯水とを熱交換して給湯水を加熱し、 さらに、前記エジェクタ効率制御手段(730)は、熱
交換後の給湯水の温度を調節することによりエネルギの
変換効率を制御することを特徴とする給湯器。 - 【請求項25】 請求項13ないし15のいずれか1つ
に記載のエジェクタサイクルの放熱器(200)にて高
圧側冷媒と給湯水とを熱交換して給湯水を加熱し、 さらに、前記エジェクタ効率制御手段(730)は、前
記放熱器(200)を流通する冷媒の温度と給湯水の温
度との差を調節することによりエネルギの変換効率を制
御することを特徴とする給湯器。 - 【請求項26】 請求項13ないし15のいずれか1つ
に記載のエジェクタサイクルの放熱器(200)にて高
圧側冷媒と給湯水とを熱交換して給湯水を加熱し、 さらに、前記エジェクタ効率制御手段(730)は、前
記高圧冷媒と熱交換する給湯水の流量を調節することに
よりエネルギの変換効率を制御することを特徴とする給
湯器。 - 【請求項27】 請求項23ないし26のいずれか1つ
に記載の給湯器を有し、 前記蒸発器(300)を複数個として、これら複数個の
前記蒸発器(300)のいずれかにて室内の空調を行う
ことを特徴とする熱管理システム。 - 【請求項28】 加熱された給湯水を保温貯蔵する貯湯
タンク(750)を有しており、 前記貯湯タンク(750)に蓄えられた給湯水にて前記
圧縮機(100)に吸入される冷媒を加熱することを特
徴とする請求項27に記載の熱管理システム。 - 【請求項29】 冷媒を減圧膨張させて蒸発器にて蒸発
した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧
力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させるエ
ジェクタを有し、かつ、前記エジェクタ(400)にて
減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇
させるエジェクタサイクルに適用され、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離された
液相冷媒を蓄えるタンク部(540)を備える気液分離
器(500)であって、 前記タンク部(540)内において、前記エジェクタ
(400)内を流通する冷媒が下方側から上方側に向け
て流通し、かつ、前記エジェクタ(400)の冷媒出口
部(431)が前記タンク部(540)内の冷媒液面よ
り上方側に位置するように、前記エジェクタ(400)
を前記タンク部(540)に内蔵したことを特徴とする
気液分離器。 - 【請求項30】 前記エジェクタ(400)は、内部を
流通する冷媒が鉛直方向に下方側から上方側に向けて流
通するように構成されていることを特徴とする請求項2
9に記載の気液分離器。 - 【請求項31】 前記エジェクタ(400)の冷媒出口
部(431)側には、前記冷媒出口部(431)から流
出する冷媒を衝突させる衝突壁(541)が設けられて
いることを特徴とする請求項29又は30に記載の気液
分離器。 - 【請求項32】 冷媒を減圧膨張させて蒸発器にて蒸発
した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧
力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させるエ
ジェクタ(400)を有し、かつ、前記エジェクタ(4
00)にて減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以
上まで上昇させるエジェクタサイクルに適用され、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離された
液相冷媒を蓄えるタンク部(540)を備える気液分離
器(500)であって、 前記エジェクタ(400)の冷媒出口部(431)が前
記タンク部(540)内の冷媒液面より上方側に位置
し、かつ、前記冷媒出口部(431)から噴出する冷媒
が前記タンク部(540)の内壁に衝突するように、前
記エジェクタ(400)を前記タンク部(540)に内
蔵したことを特徴とする気液分離器。 - 【請求項33】 前記エジェクタ(400)の冷媒出口
部(431)から略水平方向に冷媒が噴出するように構
成されていることを特徴とする請求項32に記載の気液
分離器。 - 【請求項34】 前記エジェクタ(400)は、 前記放熱器(200)から流出した高圧冷媒の圧力エネ
ルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧加速させ
るノズル(410)と、 前記ノズル(410)から噴射する高い速度の冷媒流と
この冷媒流により吸引された前記蒸発器(300)にて
蒸発した気相冷媒と混合する混合部(420)と、 前記ノズル(410)から噴射する冷媒と前記蒸発器
(300)から吸引した冷媒とを混合させながら速度エ
ネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を上昇
させるディフューザ(430)とを有して構成されてお
り、 前記エジェクタ(400)のうち、少なくとも前記ノズ
ル(410)は、前記タンク部(540)外に位置して
いることを特徴とする請求項29ないし33のいずれか
1つに記載の気液分離器。 - 【請求項35】 前記タンク部(540)のうち、蒸発
器(300)側に接続される液相冷媒の出口には、この
出口から流出する液相冷媒を減圧する絞り手段(60
0)が設けられていることを特徴とする請求項29ない
し34のいずれか1つに記載の気液分離器。 - 【請求項36】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出した高圧冷媒の圧力エネ
ルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させ
るノズル(410)、及び前記ノズル(410)から噴
射する冷媒と前記蒸発器(300)から吸引した冷媒と
を混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変
換して冷媒の圧力を昇圧させる昇圧部(420、43
0)を有するエジェクタ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を前記蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)とを備えるエジェクタサイクルにおい
て、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させるとともに、前記エ
ジェクタ(400)の形状をサイクルの運転状況に応じ
て変化させることを特徴とするエジェクタサイクル。 - 【請求項37】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を前記蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)と、 前記放熱器(200)と前記エジェクタ(400)との
間の冷媒通路に設けられ、前記蒸発器(300)の冷媒
出口側における冷媒加熱度に基づいて開度を変化させる
制御弁(731)とを備え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする
エジェクタサイクル。 - 【請求項38】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を前記蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)と、 前記放熱器(200)と前記エジェクタ(400)との
間の冷媒通路に設けられ、前記エジェクタ(400)に
て減圧される前の冷媒温度に基づいて高圧側圧力を制御
する制御弁(732)とを備え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする
エジェクタサイクル。 - 【請求項39】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を前記蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)と、 前記放熱器(200)と前記エジェクタ(400)との
間の冷媒通路に設けられ、前記蒸発器(300)内の圧
力に基づいて開度を変化させる制御弁(733)とを備
え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする
エジェクタサイクル。 - 【請求項40】 前記制御弁(731〜733)と前記
エジェクタ(400)とが一体化されていることを特徴
とする請求項37ないし39のいずれか1つに記載のエ
ジェクタサイクル。 - 【請求項41】 前記エジェクタ(400)は、前記放
熱器(200)から流出した高圧冷媒の圧力エネルギー
を速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズ
ル(410)、及び前記ノズル(410)から噴射する
冷媒と前記蒸発器(300)から吸引した冷媒とを混合
させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して
冷媒の圧力を昇圧させる昇圧部(420、430)を有
して構成されており、 前記制御弁(731〜733)と前記ノズル(410)
とが一体化されていることを特徴とする請求項37ない
し39のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。 - 【請求項42】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を前記蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)と、 前記気液分離器(500)と前記蒸発器(300)との
間の冷媒通路に設けられ、前記蒸発器(300)の冷媒
出口側における冷媒加熱度に基づいて開度を変化させる
制御弁(731)とを備え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする
エジェクタサイクル。 - 【請求項43】 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(100)
と、 前記圧縮機(100)から吐出した冷媒を冷却する放熱
器(200)と、 冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器(300)と、 前記放熱器(200)から流出する冷媒を減圧膨張させ
て前記蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引す
るとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換し
て前記圧縮機(100)の吸入圧を上昇させるエジェク
タ(400)と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機(100)の吸入側に供
給し、液相冷媒を前記蒸発器(300)に供給する気液
分離器(500)と、 前記気液分離器(500)と前記蒸発器(300)との
間の冷媒通路に設けられ、前記蒸発器(300)内の圧
力に基づいて開度を変化させる制御弁(733)とを備
え、 前記エジェクタ(400)にて減圧される前の冷媒圧力
を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させることを特徴とする
エジェクタサイクル。 - 【請求項44】 前記圧縮機(100)に吸入される冷
媒と前記放熱器(200)出口側の冷媒とを熱交換する
熱交換器(800)を備えることを特徴とする請求項3
7ないし43のいずれか1つに記載のエジェクタサイク
ル。 - 【請求項45】 冷媒を減圧膨張させて蒸発器にて蒸発
した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧
力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させるエ
ジェクタを有し、かつ、前記エジェクタ(400)にて
減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇
させるエジェクタサイクルに適用され、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離された
液相冷媒を蓄えるタンク部(551)を備える気液分離
器(500)であって、 前記タンク部(551)内において、前記エジェクタ
(400)内を流通する冷媒が下方側から上方側に向け
て流通するように前記エジェクタ(400)を配置する
とともに、前記タンク本体(551)の一部が前記エジ
ェクタ(400)のディフィーザ(430)の一部を構
成するようにしたことを特徴とする気液分離器。 - 【請求項46】 前記エジェクタ(400)のディフィ
ーザ(430)には、前記タンク本体(511)の接触
して前記ディフィーザ(430)を位置決めする突起部
(433)が設けられていることを特徴とする請求項4
5に記載の気液分離器。 - 【請求項47】 冷媒を減圧膨張させて蒸発器にて蒸発
した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧
力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させるエ
ジェクタを有し、かつ、前記エジェクタ(400)にて
減圧される前の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇
させるエジェクタサイクルに適用され、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離された
液相冷媒を蓄えるタンク部(540)を備える気液分離
器(500)であって、 前記タンク部(540)内において、前記エジェクタ
(400)内を流通する冷媒が下方側から上方側に向け
て流通するように前記エジェクタ(400)を配置する
とともに、前記エジェクタ(400)のディフィーザ
(430)の冷媒出口より冷媒流れ下流側にて、冷媒の
流通方向を下方側に向かう向きから上方側に向かう向き
に転向させるように構成したことをを特徴とする気液分
離器。
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