JP2003090635A - Ejector cycle - Google Patents
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- F25B2400/23—Separators
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エジェクタサイク
ルに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ejector cycle.
【0002】[0002]
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】エジェ
クタサイクルとは、例えば特開平6−1197号公報に
記載のごとく、エジェクタにて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
上昇させる冷凍サイクルである。2. Description of the Related Art An ejector cycle is, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-1197 / 1994, a gas phase refrigerant vaporized by an evaporator by decompressing and expanding the refrigerant by an ejector. It is a refrigeration cycle that sucks and converts the expansion energy into pressure energy to raise the suction pressure of the compressor.
【0003】ところで、膨張弁等の減圧手段により等エ
ンタルピ的に冷媒を減圧する冷凍サイクル(以下、膨張
弁サイクルと呼ぶ。)では、膨張弁を流出した冷媒が蒸
発器に流れ込むのに対して、エジェクタサイクルでは、
エジェクタを流出した冷媒は気液分離器に流入し、気液
分離器にて分離された液相冷媒が蒸発器に供給され、気
液分離器にて分離された気相冷媒が圧縮機に吸入され
る。By the way, in a refrigerating cycle (hereinafter referred to as an expansion valve cycle) in which a refrigerant is isenthalpically decompressed by a decompression means such as an expansion valve, the refrigerant flowing out of the expansion valve flows into an evaporator. In the ejector cycle,
The refrigerant flowing out of the ejector flows into the gas-liquid separator, the liquid-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator is supplied to the evaporator, and the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator is sucked into the compressor. To be done.
【0004】つまり、膨張弁サイクルでは、冷媒が圧縮
機→放熱器→膨張弁→蒸発器→圧縮機の順に循環する1
つの冷媒流れとなるのに対して、エジェクタサイクルで
は、圧縮機→放熱器→エジェクタ→気液分離器→圧縮機
の順に循環する冷媒流れ(以下、この流れを駆動流と呼
ぶ。)と、気液分離器→蒸発器→エジェクタ→気液分離
器の順に循環する冷媒流れ(以下、この流れを吸引流と
呼ぶ。)とが存在することとなる。That is, in the expansion valve cycle, the refrigerant circulates in the order of compressor → radiator → expansion valve → evaporator → compressor 1.
On the other hand, in the ejector cycle, a refrigerant flow circulates in the order of compressor → radiator → ejector → gas-liquid separator → compressor (hereinafter, this flow is referred to as a driving flow) and gas. There exists a refrigerant flow (hereinafter, this flow is referred to as a suction flow) that circulates in the order of liquid separator → evaporator → ejector → gas liquid separator.
【0005】このため、膨張弁サイクルにおいては、膨
張弁を全開として温度の高い冷媒を蒸発器に流入させる
ことにより蒸発器に付いた霜を取り除くこと(除霜す
る)ことができるものの、エジェクタサイクルでは、放
熱器を流れる温度の高い冷媒(駆動流)と蒸発器を流れ
る吸引流とは別の流れであり、駆動流を蒸発器に供給す
ることができないので、除霜運転ができない。なお、上
記公報にも、蒸発器の除霜方法についての具体的な記載
及びこれを示唆する記載が一切ない。Therefore, in the expansion valve cycle, the expansion valve is fully opened to allow a high-temperature refrigerant to flow into the evaporator to remove (defrost) the frost on the evaporator, but the ejector cycle Then, since the high-temperature refrigerant (driving flow) flowing through the radiator and the suction flow flowing through the evaporator are different flows, and the driving flow cannot be supplied to the evaporator, the defrosting operation cannot be performed. It should be noted that there is no specific description or suggestion of the defrosting method of the evaporator in the above publication.
【0006】本発明は、上記点に鑑み、エジェクタサイ
クルに適した除霜運転方法を提供することを目的とす
る。In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a defrosting operation method suitable for an ejector cycle.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
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)、ノズル
(410)から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器
(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引し、ノズル(4
10)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(42
0、430)、及び放熱器(200)から流出した冷媒
をノズル(410)を迂回させて蒸発器(300)に導
くバイパス通路(406a)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
蓄える気液分離器(500)とを備え、蒸発器(30
0)にて冷媒を蒸発させる通常運転時には、放熱器(2
00)から流出した冷媒をノズル(410)に流入させ
つつ、蒸発器(300)内において、巨視的に見て、冷
媒を上方側から下方側に向けて流し、蒸発器(300)
に付着した霜を取り除く除霜時には、放熱器(200)
から流出した冷媒をバイパス通路(406a)に流通さ
せるとともに、蒸発器(300)内において冷媒を下方
側から上方側に向けて流すことを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides a compressor (100) for sucking and compressing a refrigerant and a compressor (100) for discharging the refrigerant. A radiator (200) for cooling the refrigerant, an evaporator (300) for evaporating the refrigerant, and a nozzle (410) for converting pressure energy of the high-pressure refrigerant flowing out of the radiator (200) into velocity energy to expand the refrigerant under reduced pressure. ), The gas-phase refrigerant evaporated in the evaporator (300) is sucked by the high-speed refrigerant flow injected from the nozzle (410), and the nozzle (4
A pressure increasing unit (42) for increasing the pressure of the refrigerant by converting the velocity energy into pressure energy while mixing the refrigerant injected from 10) with the refrigerant sucked from the evaporator (300).
0, 430) and an ejector (40) having a bypass passage (406a) for guiding the refrigerant flowing out of the radiator (200) to the evaporator (300) by bypassing the nozzle (410).
0) and a gas-liquid separator (500) that stores the refrigerant by separating the refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and an evaporator (30
In the normal operation of evaporating the refrigerant at 0), the radiator (2
00), the refrigerant flows macroscopically from the upper side to the lower side in the evaporator (300) while allowing the refrigerant to flow into the nozzle (410).
Radiator (200) for defrosting to remove the frost adhering to the
It is characterized in that the refrigerant flowing out from the refrigerant is circulated to the bypass passage (406a) and the refrigerant is allowed to flow from the lower side to the upper side in the evaporator (300).
【0008】ところで、圧縮機(100)の摺動部分の
潤滑及びシール性を確保するために、一般的に、冷凍サ
イクル(エジェクタサイクル及び膨張弁サイクル等)で
は、冷媒に潤滑油(冷凍機)を混合しているが、エジェ
クタサイクルでは、駆動流が圧縮機(100)を流れる
ものの、吸引流は圧縮機(100)を流れないので、吸
引流と共に蒸発器(300)に流入した潤滑油が蒸発器
(300)内に滞留し、圧縮機(100)に戻ってくる
潤滑油が不足するおそれが高い。By the way, in order to secure the lubrication and the sealing property of the sliding portion of the compressor (100), generally, in a refrigeration cycle (ejector cycle, expansion valve cycle, etc.), a lubricating oil (refrigerator) is used as a refrigerant. In the ejector cycle, the drive flow flows through the compressor (100), but the suction flow does not flow through the compressor (100). Therefore, the lubricating oil that has flowed into the evaporator (300) together with the suction flow is There is a high possibility that the lubricating oil staying in the evaporator (300) and returning to the compressor (100) will run short.
【0009】これに対しては、蒸発器(300)内に滞
留する潤滑油量を考量して、潤滑油を多めに冷媒中に混
合するといった手段が考えられるが、冷媒中の潤滑油量
が増大すると、放熱器(200)及び蒸発器(300)
における冷媒の熱交換効率が低下してしまう。In order to solve this problem, it is conceivable to consider the amount of lubricating oil staying in the evaporator (300) and mix a large amount of lubricating oil with the refrigerant, but the amount of lubricating oil in the refrigerant is Increasing, radiator (200) and evaporator (300)
In this case, the heat exchange efficiency of the refrigerant is reduced.
【0010】しかし、本発明では、通常運転時において
は、上方側から下方側に向けて冷媒を蒸発器(300)
内で流通させるので、冷媒流れと重力とを利用して蒸発
器(300)内に滞留した潤滑油を蒸発器(300)か
ら排出させることができる。However, in the present invention, during normal operation, the refrigerant is evaporated from the upper side to the lower side in the evaporator (300).
Since the oil is circulated inside, the lubricating oil accumulated in the evaporator (300) can be discharged from the evaporator (300) by utilizing the flow of the refrigerant and gravity.
【0011】したがって、潤滑油を多めに冷媒中に混合
する(放熱器(200)及び蒸発器(300)における
冷媒の熱交換効率が低下する)ことなく、圧縮機(10
0)に戻ってくる潤滑油が不足することを防止できる。Therefore, the compressor (10) is not mixed with a large amount of lubricating oil in the refrigerant (the heat exchange efficiency of the refrigerant in the radiator (200) and the evaporator (300) is reduced).
It is possible to prevent a shortage of the lubricating oil returning to 0).
【0012】また仮に、除霜運転時においても通常運転
時と同様に、上方側から下方側に向けて冷媒を蒸発器
(300)内で流通させると、冷媒温度は下方側側に向
かうほど低下していくので、冷媒温度が高い上方側で解
けた霜(融解水)が重力により下方側に流れていき、冷
媒温度の低い下方側で再び凝固して(凍って)しまうお
それがある。Further, if the refrigerant is circulated in the evaporator (300) from the upper side to the lower side in the defrosting operation as in the normal operation, the temperature of the refrigerant is lowered toward the lower side. Therefore, the frost (melted water) thawed on the upper side where the refrigerant temperature is high may flow downward due to gravity, and may be solidified (frozen) again on the lower side where the refrigerant temperature is low.
【0013】これに対して、本発明では、除霜運転時に
おいては、通常運転時とは逆に下方側から上方側に向け
て冷媒を蒸発器(300)内で流通させるので、解けた
霜(融解水)が冷媒温度が高い下方側に流れていくこと
となる。したがって、融解水が再び凝固して(凍って)
しまうことを防止できるので、効率良く(短時間で)除
霜運転を完了させることができる。On the other hand, in the present invention, during the defrosting operation, the refrigerant is circulated in the evaporator (300) from the lower side to the upper side, which is the reverse of the normal operation. (Melted water) will flow to the lower side where the refrigerant temperature is high. Therefore, the melted water solidifies (freezes) again
Since this can be prevented, the defrosting operation can be completed efficiently (in a short time).
【0014】請求項2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)から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器
(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引し、ノズル(4
10)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(42
0、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気液分離
器(500)とを備え、蒸発器(300)に付着した霜
を取り除く除霜時には、蒸発器(300)内において冷
媒を下方側から上方側に向けて流すことを特徴とする。According to the second aspect of the invention, the compressor (100) for sucking and compressing the refrigerant, the radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100), and the evaporator (for evaporating the refrigerant ( 300), a nozzle (410) for converting the pressure energy of the high-pressure refrigerant flowing out from the radiator (200) into velocity energy to decompress and expand the refrigerant, and an evaporator with a high-velocity refrigerant flow injected from the nozzle (410). The vapor phase refrigerant evaporated at (300) is sucked in, and the nozzle (4
A pressure increasing unit (42) for increasing the pressure of the refrigerant by converting the velocity energy into pressure energy while mixing the refrigerant injected from 10) with the refrigerant sucked from the evaporator (300).
0, 430) and an ejector (400), and a gas-liquid separator (500) that stores the refrigerant by separating the refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and removes the frost adhering to the evaporator (300). At the time of defrosting for removal, the refrigerant is made to flow from the lower side to the upper side in the evaporator (300).
【0015】これにより、請求項1に記載の発明と同様
に、解けた霜(融解水)が冷媒温度が高い下方側に流れ
ていくこととなるので、融解水が再び凝固して(凍っ
て)しまうことを防止できる。延いては、効率良く(短
時間で)除霜運転を完了させることができる。As a result, similarly to the first aspect of the invention, the thawed frost (melting water) flows to the lower side where the refrigerant temperature is high, so that the melting water solidifies again (freezes). ) It can be prevented. As a result, the defrosting operation can be completed efficiently (in a short time).
【0016】請求項3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
せる蒸発器(300)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
るエジェクタサイクルに適用され、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)から噴射する高い速度の冷媒流によ
り蒸発器(300)にて蒸発した気相冷媒を吸引し、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であって、エジ
ェクタ(400)のハウジング(401)には、放熱器
(200)側に接続される第1接続ポート(402)、
蒸発器(300)側に接続される第2接続ポート(40
3)、及び気液分離器(500)側に接続される第3接
続ポート(404)が設けられ、さらに、エジェクタ
(400)内には、第1接続ポート(402)から流入
した冷媒をノズル(410)を迂回させて第2接続ポー
ト(403)に流すバイパス通路(406a)、及びパ
イパス通路(406a)を開閉するバルブ手段(40
5)が設けられていることを特徴とする。In a third aspect of the present invention, a compressor (100) for sucking and compressing the refrigerant, a radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100), and an evaporator (for evaporating the refrigerant ( 300) and a gas-liquid separator (500) for separating the refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant and storing the refrigerant, the pressure energy of the high-pressure refrigerant flowing out from the radiator (200). (410) for converting the energy into velocity energy to expand the refrigerant under reduced pressure, and the high-velocity refrigerant flow injected from the nozzle (410) sucks the vapor-phase refrigerant evaporated in the evaporator (300), and the nozzle (410 ) And a refrigerant sucked from the evaporator (300) are mixed with each other to convert velocity energy into pressure energy to increase the pressure of the refrigerant (420, 430). A ejector having, in the housing (401) of the ejector (400), a first connection port connected to the radiator (200) side (402),
The second connection port (40) connected to the evaporator (300) side
3) and a third connection port (404) connected to the gas-liquid separator (500) side, and further, in the ejector (400), the refrigerant flowing from the first connection port (402) is nozzled. Valve means (40) for opening and closing a bypass passage (406a) that bypasses (410) and flows to the second connection port (403) and a bypass passage (406a).
5) is provided.
【0017】これにより、別途、バイパス通路(406
a)用の配管を設けることなく、除霜運転を行うことが
できる。As a result, the bypass passage (406
The defrosting operation can be performed without providing a pipe for a).
【0018】請求項4に記載の発明では、ノズル(41
0)は、ニードル弁(411)によりその絞り断面積を
変化させることができる可変ノズルであり、さらに、バ
ルブ手段(405)及びニードル弁(411)は共に同
一のアクチュエータ(412)により駆動されることを
特徴とする。In the invention according to claim 4, the nozzle (41
0) is a variable nozzle whose throttle cross-sectional area can be changed by a needle valve (411), and both the valve means (405) and the needle valve (411) are driven by the same actuator (412). It is characterized by
【0019】これにより、エジェクタを構成する部品の
点数を低減することができるので、エジェクタの製造原
価低減を図ることができる。As a result, the number of parts constituting the ejector can be reduced, so that the manufacturing cost of the ejector can be reduced.
【0020】請求項5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
せる蒸発器(300)と、請求項3又は4に記載のエジ
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、蒸
発器(300)にて冷媒を蒸発させる通常運転時には、
放熱器(200)から流出した冷媒をノズル(410)
に流入させつつ、蒸発器(300)内において、巨視的
に見て、冷媒を上方側から下方側に向けて流し、蒸発器
(300)に付着した霜を取り除く除霜時には、放熱器
(200)から流出した冷媒をバイパス通路(406
a)に流通させるとともに、蒸発器(300)内におい
て冷媒を下方側から上方側に向けて流すことを特徴とす
る。In a fifth aspect of the invention, a compressor (100) for sucking and compressing the refrigerant, a radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100), and an evaporator (for evaporating the refrigerant ( 300), the ejector (400) according to claim 3 or 4, and a gas-liquid separator (500) that stores the refrigerant by separating the refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and an evaporator (300). ) During normal operation in which the refrigerant is evaporated,
Refrigerant flowing out from the radiator (200) uses the nozzle (410)
In the evaporator (300), the refrigerant flows macroscopically from the upper side to the lower side while flowing into the evaporator (300) to remove the frost adhering to the evaporator (300) during defrosting. ), The refrigerant flowing out from the
It is characterized in that the refrigerant flows in a) and the refrigerant flows from the lower side to the upper side in the evaporator (300).
【0021】これにより、圧縮機(100)に戻ってく
る潤滑油が不足してしまうことを防止しつつ、効率良く
(短時間で)除霜運転を完了させることができるととも
に、別途、バイパス通路(406a)用の配管を設ける
ことなく、除霜運転を行うことができる。As a result, it is possible to complete the defrosting operation efficiently (in a short time) while preventing the lubricating oil returning to the compressor (100) from becoming insufficient, and to separately provide the bypass passage. The defrosting operation can be performed without providing a pipe for (406a).
【0022】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。Incidentally, the reference numerals in parentheses of the above-mentioned means are examples showing the correspondence with the concrete means described in the embodiments described later.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】本実施形態は、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ヒートポンプ
式の給湯器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。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In this embodiment, the ejector cycle according to the present invention is applied to a heat pump type water heater using carbon dioxide as a refrigerant, and FIG. 1 is a schematic view of the ejector cycle according to this embodiment. Is.
【0024】100は電動モータ等の駆動源(図示せ
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から吐出した高温・高圧冷媒
と給湯水とを熱交換して給湯水を加熱するとともに、冷
媒を冷却する水冷媒熱交換器(以下、放熱器と呼ぶ。)
である。Reference numeral 100 denotes a compressor for obtaining a driving force from a drive source (not shown) such as an electric motor to suck and compress the refrigerant, and 200 denotes a high temperature / high pressure refrigerant discharged from the compressor 100 and hot water. A water-refrigerant heat exchanger (hereinafter referred to as a radiator) that heat-exchanges to heat the hot water and cools the refrigerant.
Is.
【0025】300は室外空気と液相冷媒とを熱交換さ
せて液相冷媒を蒸発させることにより外気から熱を奪う
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。なお、エジェクタ400の詳細構造は後述す
る。Numeral 300 is an evaporator which exchanges heat between outdoor air and liquid-phase refrigerant to evaporate the liquid-phase refrigerant, thereby removing heat from the outside air, and numeral 400 evaporates the refrigerant flowing out from the radiator 200 by decompressing and expanding it. It is an ejector that sucks the vapor-phase refrigerant evaporated in the container 300 and converts the expansion energy into pressure energy to raise the suction pressure of the compressor 100. The detailed structure of the ejector 400 will be described later.
【0026】因みに、図1には蒸発器300としてサー
ペンタイン状のものが描かれているが、これは熱交換器
を模式的に描いたもので、蒸発器300はサーペンタイ
ン式の熱交換器に限定されるものではなく、多数本のチ
ューブとタンクとからなる、いわゆるマルチフロー型の
熱交換器であってもよい。Incidentally, although a serpentine-shaped evaporator 300 is illustrated in FIG. 1, this is a schematic illustration of a heat exchanger, and the evaporator 300 is limited to a serpentine type heat exchanger. Instead, the heat exchanger may be a so-called multi-flow type heat exchanger including a large number of tubes and a tank.
【0027】また、500はエジェクタ400から流出
した冷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。Further, reference numeral 500 denotes a gas-liquid separator which stores the refrigerant by separating the inflowing refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant while the refrigerant outflowing from the ejector 400 flows in. The refrigerant is sucked into the compressor 100,
The separated liquid-phase refrigerant is sucked toward the evaporator 300 side.
【0028】因みに、気液分離器500と蒸発器300
とを結ぶ冷媒通路は蒸発器300に吸引される冷媒を減
圧して蒸発器300内の圧力(蒸発圧力)を確実に低下
させるために、キャピラリチューブや固定絞りのごと
く、冷媒が流通することにより所定の圧力損失が発生す
るように設定されている。Incidentally, the gas-liquid separator 500 and the evaporator 300
The refrigerant passage connecting to and reduces the pressure of the refrigerant sucked into the evaporator 300 to surely lower the pressure (evaporation pressure) in the evaporator 300. It is set to generate a predetermined pressure loss.
【0029】なお、圧縮機100の摺動部分の潤滑及び
シール性を確保するために、冷媒に潤滑油(冷凍機)を
混合しているが、本実施形態で使用している潤滑油(P
AG)は、気液分離器500内においては、冷媒と分離
した状態となり、気液分離器500の最下層に溜まるの
で、U字状の気相冷媒排出管510の最下部に設けられ
たオイル戻し穴511から潤滑油(を多く含む液相冷
媒)を吸引して気相冷媒と共に圧縮機100に供給して
いる。In order to secure the lubrication and the sealing property of the sliding portion of the compressor 100, the refrigerant is mixed with the lubricating oil (refrigerator), but the lubricating oil (P
AG) is separated from the refrigerant in the gas-liquid separator 500 and accumulates in the lowermost layer of the gas-liquid separator 500, so that the oil provided at the bottom of the U-shaped gas-phase refrigerant discharge pipe 510 is Lubricating oil (liquid-phase refrigerant containing a large amount) is sucked from the return hole 511 and supplied to the compressor 100 together with the gas-phase refrigerant.
【0030】次に、エジェクタ400について述べる。Next, the ejector 400 will be described.
【0031】図2は本実施形態に係るエジェクタ400
の断面図であり、図2中、410は放熱器200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
せるノズルであり、本実施形態では、通路途中に通路面
積が最も縮小した喉部410aを有する末広ノズル(d
ivergent Nozzle、de Laval
Nozzle)を採用している。FIG. 2 shows an ejector 400 according to this embodiment.
2 is a cross-sectional view of FIG. 2, and 410 is a nozzle that converts pressure energy (pressure head) of the high-pressure refrigerant flowing out from the radiator 200 into velocity energy (velocity head) to decompress and expand the refrigerant. Then, in the middle of the passage, the divergent nozzle (d
evergent Nozzle, de Laval
Nozzle) is adopted.
【0032】また、411は、軸方向に変位するこによ
りノズル410の開口面積を可変制御するニードル弁で
あり、このニードル弁411の軸方向端部のうち、ノズ
ル410側はノズル410側に向かうほど断面積が縮小
するように円錐テーパ状に形成され、反対側は電気式の
アクチュエータ412に固定されている。Reference numeral 411 denotes a needle valve that variably controls the opening area of the nozzle 410 by displacing it in the axial direction. Of the axial ends of the needle valve 411, the nozzle 410 side faces the nozzle 410 side. It is formed in a conical taper shape so that the cross-sectional area is reduced further, and the opposite side is fixed to an electric actuator 412.
【0033】なお、本実施形態では、アクチュエータ4
12としてステッピングモータを採用しており、ニード
ル弁411はアクチュエータ(ステッピングモータ)4
12のマグネットロータ412aとネジ結合している。
このため、マグネットロータ412aが回転すると、ニ
ードル弁411は、ロータ412aの回転角とネジのリ
ードとの積に比例した量だけ軸方向に変位する。因み
に、412bは磁界を発生させる励磁コイルである。In this embodiment, the actuator 4
A stepping motor is adopted as 12, and the needle valve 411 is an actuator (stepping motor) 4
Twelve magnet rotors 412a are screwed together.
Therefore, when the magnet rotor 412a rotates, the needle valve 411 is axially displaced by an amount proportional to the product of the rotation angle of the rotor 412a and the screw lead. Incidentally, 412b is an exciting coil for generating a magnetic field.
【0034】また、420はノズル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であり、4
30は及びノズル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デ
ィフューザ430である。Reference numeral 420 denotes a mixing section 420 for sucking the vapor phase refrigerant evaporated in the evaporator 300 by the high-speed refrigerant flow (jet flow) injected from the nozzle 410.
30 is an evaporator 30 and the refrigerant injected from the nozzle 410
The diffuser 430 converts the velocity energy into pressure energy while increasing the pressure of the refrigerant while mixing with the refrigerant sucked from 0.
【0035】因みに、ディフューザ430及び混合部4
20は、ノズル410を収納するハウジング401によ
り形成されており、ノズル410はハウジング401に
圧入により固定されている。因みに、ノズル410及び
ハウジング401はステンレス製である。Incidentally, the diffuser 430 and the mixing section 4
20 is formed by a housing 401 that houses the nozzle 410, and the nozzle 410 is fixed to the housing 401 by press fitting. Incidentally, the nozzle 410 and the housing 401 are made of stainless steel.
【0036】なお、混合部420においては、図3に示
すように、駆動流の運動量と吸引流の運動量との和が保
存されるように駆動流と吸引流とが混合するので、混合
部420においても冷媒の圧力が(静圧)が上昇する。
一方、ディフィーザ430においては、前述のごとく、
通路断面積を徐々に拡大することにより、冷媒の速度エ
ネルギー(動圧)を圧力エネルギー(静圧)に変換する
ので、エジェクタ400においては、混合部420及び
ディフィーザ430の両者にて冷媒圧力を昇圧する。そ
こで、混合部420とディフィーザ430とを総称して
昇圧部と呼ぶ。In the mixing section 420, as shown in FIG. 3, the driving flow and the suction flow are mixed so that the sum of the momentum of the driving flow and the momentum of the suction flow is preserved. Also, the refrigerant pressure (static pressure) increases.
On the other hand, in the diffuser 430, as described above,
Since the velocity energy (dynamic pressure) of the refrigerant is converted into pressure energy (static pressure) by gradually increasing the passage cross-sectional area, the refrigerant pressure is increased by both the mixing section 420 and the diffuser 430 in the ejector 400. To do. Therefore, the mixing section 420 and the diffuser 430 are collectively referred to as a boosting section.
【0037】つまり、理想的なエジェクタ400におい
ては、混合部420で駆動流の運動量と吸引流冷媒の運
動量との和が保存されるように冷媒圧力が増大し、ディ
フィーザ430でエネルギーが保存されるように冷媒圧
力が増大することがのぞましい。そこで、本実施形態で
は、放熱器200にて必要とされる熱負荷に応じてニー
ドル弁411を変位させてノズル410の開口面積を可
変制御している。That is, in the ideal ejector 400, the refrigerant pressure increases so that the sum of the momentum of the driving flow and the momentum of the suction flow refrigerant is stored in the mixing section 420, and the energy is stored in the diffuser 430. It is desirable that the refrigerant pressure increases. Therefore, in the present embodiment, the opening area of the nozzle 410 is variably controlled by displacing the needle valve 411 according to the heat load required by the radiator 200.
【0038】なお、図3において、ガス速度はノズル4
10から噴射する冷媒の速度を1としたときの大きさで
あり、軸方向寸法はノズル410の冷媒出口を基準とし
た寸法であり、半径寸法はエジェクタ400を回転対称
体としてその中心線からの寸法を表している。In FIG. 3, the gas velocity is the nozzle 4
10 is the size when the speed of the refrigerant injected from 10 is 1, the axial dimension is the dimension with respect to the refrigerant outlet of the nozzle 410, and the radial dimension is the center of the ejector 400 from the center line thereof as a rotationally symmetric body. Shows dimensions.
【0039】また、ハウジング401には、図2に示す
ように、放熱器200側に接続される第1接続ポート4
02、蒸発器(300)側に接続される第2接続ポート
403、及び気液分離器500側に接続される第3接続
ポート404が設けられており、これらポート402〜
404相互間の連通状態はバルブ405にて制御され
る。As shown in FIG. 2, the housing 401 has the first connection port 4 connected to the radiator 200 side.
02, a second connection port 403 connected to the evaporator (300) side, and a third connection port 404 connected to the gas-liquid separator 500 side are provided.
A valve 405 controls the communication state between the devices 404.
【0040】ここで、バルブ405は、中央部にニード
ル弁411が貫通するとともに、冷媒通路を兼ねる連通
孔405aが形成された円盤状の第1弁部405b、第
1弁部405bからニードル弁411と同軸上に延びる
円筒部405c、及びこの円筒部405cの先端部にて
全周に渡って径方向外側に突出したフランジ状の第2弁
部405d等からなるもので、これらは金属(本実施形
態では、ステンレス)にて一体成形されている。Here, the valve 405 has a disk-shaped first valve portion 405b and a first valve portion 405b from which the needle valve 411 penetrates in the central portion and a communication hole 405a which also serves as a refrigerant passage is formed. And a flange-shaped second valve portion 405d that protrudes outward in the radial direction over the entire circumference at the tip of the cylindrical portion 405c. In the form, it is integrally molded with stainless steel).
【0041】このとき、第1弁部405bは、第1接続
ポート402から流入した冷媒をノズル410を迂回さ
せて第2接続ポート403に流すバイパス通路406a
を開閉するものであり、第2弁部405dは、第2接続
ポート402から流入した冷媒を混合部420に流すた
めの吸引流通路406bを開閉するものである。At this time, the first valve portion 405b causes the refrigerant flowing from the first connection port 402 to bypass the nozzle 410 and flow to the second connection port 403.
The second valve portion 405d opens and closes the suction flow passage 406b for flowing the refrigerant flowing from the second connection port 402 to the mixing portion 420.
【0042】そして、両弁部405b、405dは、バ
イパス通路406aを閉じるときは吸引流通路406b
を開き、一方、バイパス通路406aを開くときは吸引
流通路406bを閉じるように設定されている。Both valve portions 405b and 405d are provided with a suction flow passage 406b when the bypass passage 406a is closed.
On the other hand, when the bypass passage 406a is opened, the suction flow passage 406b is closed.
【0043】また、ニードル弁411のうち少なくとも
連通孔405aを貫通する部分に円錐テーパ側の直径が
連通孔405aの直径より大きくなるような段付き部4
11aを設けることにより、図4(b)に示すように、
ニードル弁411が所定量以上変位したときに、段付き
部411aに第1弁部405bが係止されてバルブ40
5とニードル弁411とが機械的に連動して変位するよ
うにしている。Further, in the needle valve 411, at least a portion penetrating the communication hole 405a, the stepped portion 4 whose diameter on the conical taper side is larger than the diameter of the communication hole 405a.
By providing 11a, as shown in FIG.
When the needle valve 411 is displaced by a predetermined amount or more, the first valve portion 405b is locked to the stepped portion 411a and the valve 40
5 and the needle valve 411 are mechanically interlocked and displaced.
【0044】次に、ヒートポンプ式の給湯器(エジェク
タサイクル)の概略作動を述べる。Next, the general operation of the heat pump type water heater (ejector cycle) will be described.
【0045】1.温水を生成する場合(通常運転時)
エジェクタ400内ののバルブ405を作動させて、図
4(a)に示すように、バイパス通路406aを閉じ、
かつ、吸引流通路406bを開く。1. When hot water is generated (during normal operation), the valve 405 in the ejector 400 is operated to close the bypass passage 406a as shown in FIG. 4 (a).
At the same time, the suction flow passage 406b is opened.
【0046】これにより、圧縮機100が起動すると、
図5に示すように、気液分離器500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200にて給湯水を加熱
した冷媒は、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。As a result, when the compressor 100 starts up,
As shown in FIG. 5, the gas-phase refrigerant is sucked into the compressor 100 from the gas-liquid separator 500, and the compressed refrigerant is discharged into the radiator 200.
Is discharged. Then, the refrigerant that has heated the hot water supplied by the radiator 200 is decompressed and expanded by the nozzles 410 of the ejector 400 to suck the refrigerant in the evaporator 300.
【0047】次に、蒸発器300から吸引された冷媒と
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。Next, the refrigerant sucked from the evaporator 300 and the refrigerant blown out from the nozzle 410 are mixed in the mixing section 420, and the dynamic pressure thereof is converted into static pressure by the diffuser 430, so that the gas-liquid separator 500. Return to.
【0048】一方、エジェクタ400にて蒸発器300
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、
蒸発器300内を、巨視的に見て、上方側から下方側に
向けて流通しながら室外空気から吸熱して蒸発する。On the other hand, the ejector 400 is used for the evaporator 300.
Since the refrigerant in the inside is sucked, the liquid-phase refrigerant flows into the evaporator 300 from the gas-liquid separator 500, and the inflowing refrigerant is
Macroscopically, the inside of the evaporator 300 absorbs heat from the outdoor air and evaporates while flowing from the upper side to the lower side.
【0049】なお、通常運転時においては、第1弁部4
05bを挟んで第1接続ポート402側の圧力が第2接
続ポート403側の圧力より高いので、バルブ405は
この圧力差によりバイパス通路406aを閉じ、かつ、
吸引流通路406bを開く。During normal operation, the first valve section 4
Since the pressure on the first connection port 402 side is higher than the pressure on the second connection port 403 side across 05b, the valve 405 closes the bypass passage 406a due to this pressure difference, and
The suction flow passage 406b is opened.
【0050】そこで、通常運転時においては、ニードル
弁411の段付き部411aが第1弁部405bと干渉
しない範囲(以下、この範囲を通常制御範囲と呼ぶ。)
で、放熱器(水冷媒熱交換器)200の熱負荷(駆動流
の流量)に応じてニードル弁411を作動(ノズル41
0の開口面積)を制御する。Therefore, during normal operation, a range in which the stepped portion 411a of the needle valve 411 does not interfere with the first valve portion 405b (hereinafter, this range is referred to as a normal control range).
Then, the needle valve 411 is operated according to the heat load (flow rate of the driving flow) of the radiator (water-refrigerant heat exchanger) 200 (nozzle 41).
0 opening area) is controlled.
【0051】因みに、図6は本実施形態に係るエジェク
タサイクルの作動を示すp−h線図であり、図6に示す
番号は図5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。Incidentally, FIG. 6 is a ph diagram showing the operation of the ejector cycle according to the present embodiment, and the numbers shown in FIG. 6 show the state of the refrigerant at the positions of the numbers shown in FIG.
【0052】2.蒸発器300に付着した霜を取り除く
場合(除霜運転時)
除霜運転時には、通常制御範囲を超えるまでノズル41
0の開口面積が大きくなるようにニードル弁411を変
位させて、図4(b)に示すように、バイパス通路40
6aを開き、かつ、吸引流通路406bを閉じるととも
に、放熱器(水冷媒熱交換器)200に給湯水を供給す
るポンプ(図示せず。)を停止して放熱器200におけ
る冷媒と給湯水との熱交換を実質的に停止させる。2. When removing frost adhering to the evaporator 300 (during defrosting operation) During defrosting operation, the nozzle 41 is used until the normal control range is exceeded.
The needle valve 411 is displaced so that the opening area of 0 becomes large, and as shown in FIG.
6a is opened and the suction flow passage 406b is closed, and a pump (not shown) for supplying hot water to the radiator (water-refrigerant heat exchanger) 200 is stopped to supply the refrigerant and hot water to the radiator 200. Substantially stop the heat exchange of.
【0053】これにより、圧縮機100から吐出した高
温の冷媒(ホットガス)は、図7に示すように、エジェ
クタ400内のバイパス通路406aを流通して蒸発器
300内に流入し、その流入した冷媒は、通常運転時と
は逆に蒸発器300内を、巨視的に見て、下方側から上
方側に向けて流通しながら蒸発器300に付着した霜を
除霜する。As a result, the high-temperature refrigerant (hot gas) discharged from the compressor 100 flows through the bypass passage 406a in the ejector 400 into the evaporator 300 as shown in FIG. The refrigerant defrosts the frost adhering to the evaporator 300 while flowing in the inside of the evaporator 300 from the lower side to the upper side macroscopically as opposed to the time of normal operation.
【0054】次に、本実施形態の特徴(作用効果)を述
べる。Next, the features (effects) of this embodiment will be described.
【0055】本実施形態によれば、除霜運転を実施する
際には、エジェクタ400内に設けられたバイパス通路
406aを用いて圧縮機100から吐出した高温の冷媒
(ホットガス)を蒸発器300に供給するので、別途、
バイパス通路406a用の配管を設ける場合に比べて給
湯器(エジェクタサイクル)の構成を簡素化することが
できる。According to the present embodiment, when the defrosting operation is performed, the high temperature refrigerant (hot gas) discharged from the compressor 100 using the bypass passage 406a provided in the ejector 400 is used for the evaporator 300. Will be supplied to
The configuration of the water heater (ejector cycle) can be simplified as compared with the case where the pipe for the bypass passage 406a is provided.
【0056】さらに、バイパス通路406aを開閉する
バルブ405とノズル410の開口面積を可変制御する
ニードル弁411とが、同一のアクチュエータ(ステッ
ピングモータ)412にて駆動されているので、エジェ
クタ400(エジェクタサイクル)を構成する部品の点
数を低減することができ、エジェクタ400(エジェク
タサイクル)の製造原価低減を図ることができる。Further, since the valve 405 for opening / closing the bypass passage 406a and the needle valve 411 for variably controlling the opening area of the nozzle 410 are driven by the same actuator (stepping motor) 412, the ejector 400 (ejector cycle) It is possible to reduce the number of parts that compose the above) and reduce the manufacturing cost of the ejector 400 (ejector cycle).
【0057】ところで、圧縮機100の摺動部分の潤滑
及びシール性を確保するために、一般的に、冷凍サイク
ル(エジェクタサイクル及び膨張弁サイクル等)では、
冷媒に潤滑油(冷凍機)を混合しているが、エジェクタ
サイクルでは、駆動流が圧縮機100を流れるものの、
吸引流は圧縮機100を流れないので、吸引流と共に蒸
発器300に流入した潤滑油が蒸発器300内に滞留
し、圧縮機100に戻ってくる潤滑油が不足するおそれ
が高い。By the way, in order to secure the lubrication and the sealing property of the sliding portion of the compressor 100, generally, in the refrigeration cycle (ejector cycle, expansion valve cycle, etc.),
Lubricating oil (refrigerator) is mixed with the refrigerant, but in the ejector cycle, although the drive flow flows through the compressor 100,
Since the suction flow does not flow through the compressor 100, there is a high possibility that the lubricating oil that has flowed into the evaporator 300 together with the suction flow will stay in the evaporator 300 and the lubricating oil that returns to the compressor 100 will run short.
【0058】これに対しては、蒸発器300内に滞留す
る潤滑油量を考量して、潤滑油を多めに冷媒中に混合す
るといった手段が考えられるが、冷媒中の潤滑油量が増
大すると、放熱器200及び蒸発器300における冷媒
の熱交換効率が低下してしまう。In order to solve this, it is possible to consider the amount of lubricating oil staying in the evaporator 300 and mix a large amount of lubricating oil into the refrigerant, but if the amount of lubricating oil in the refrigerant increases. The heat exchange efficiency of the refrigerant in the radiator 200 and the evaporator 300 is reduced.
【0059】そこで、本実施形態では、通常運転時にお
いては、上方側から下方側に向けて冷媒を蒸発器300
内で流通させることにより、冷媒流れと重力とを利用し
て蒸発器300内に滞留した潤滑油を蒸発器300から
排出させるようにしている。Therefore, in the present embodiment, during normal operation, the refrigerant is evaporated from the upper side to the lower side of the evaporator 300.
By circulating the refrigerant inside the evaporator 300, the lubricating oil accumulated in the evaporator 300 is discharged from the evaporator 300 by utilizing the flow of the refrigerant and the gravity.
【0060】このため、本実施形態では、潤滑油を多め
に冷媒中に混合する(放熱器200及び蒸発器300に
おける冷媒の熱交換効率が低下する)ことなく、圧縮機
100に戻ってくる潤滑油が不足することを防止でき
る。Therefore, in the present embodiment, the lubricating oil returned to the compressor 100 is returned without mixing a large amount of lubricating oil in the refrigerant (the heat exchange efficiency of the refrigerant in the radiator 200 and the evaporator 300 is reduced). It can prevent running out of oil.
【0061】また仮に、除霜運転時においても通常運転
時と同様に、上方側から下方側に向けて冷媒を蒸発器3
00内で流通させると、冷媒温度は下方側に向かうほど
低下していくので、冷媒温度が高い上方側で解けた霜
(融解水)が重力により下方側に流れていき、冷媒温度
の低い下方側で再び凝固して(凍って)しまうおそれが
ある。Further, even during the defrosting operation, the refrigerant is evaporated from the upper side to the lower side in the same manner as in the normal operation.
When it is circulated in 00, the refrigerant temperature decreases toward the lower side, so frost (molten water) thawed on the upper side where the refrigerant temperature is high flows downward due to gravity, and the lower frost temperature is lower. There is a risk that it will solidify (freeze) again.
【0062】これに対して、本実施形態では、除霜運転
時においては、通常運転時とは逆に下方側から上方側に
向けて冷媒を蒸発器300内で流通させるので、解けた
霜(融解水)が冷媒温度が高い下方側に流れていくこと
となる。したがって、融解水が再び凝固して(凍って)
しまうことを防止できるので、効率良く(短時間で)除
霜運転を完了させることができる。On the other hand, in the present embodiment, in the defrosting operation, the refrigerant is circulated in the evaporator 300 from the lower side to the upper side, which is the reverse of the normal operation. Molten water) flows to the lower side where the refrigerant temperature is high. Therefore, the melted water solidifies (freezes) again
Since this can be prevented, the defrosting operation can be completed efficiently (in a short time).
【0063】(その他の実施形態)上述の実施形態で
は、給湯器に本発明を適用したが、本発明はこれに限定
されるものではなく、冷蔵庫、冷凍庫及び空調装置等の
その他のエジェクタサイクルを用いた熱機関にも適用す
ることができる。(Other Embodiments) In the above-described embodiments, the present invention is applied to the water heater, but the present invention is not limited to this, and other ejector cycles such as refrigerators, freezers and air conditioners can be used. It can also be applied to the heat engine used.
【0064】また、上述の実施形態では、冷媒を二酸化
炭素として高圧側冷媒圧力(圧縮機の吐出圧)が冷媒の
臨界圧力以上となる超臨界エジェクタサイクルであった
が、本発明はこれに限定されるものではなく、フロンを
冷媒とするエジェクタサイクルのごとく、高圧側冷媒圧
力が冷媒の臨界圧力未満となる臨界エジェクタサイクル
であってもよい。Further, in the above embodiment, the supercritical ejector cycle in which the refrigerant pressure is carbon dioxide and the high pressure side refrigerant pressure (compressor discharge pressure) is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant has been described, but the present invention is not limited to this. Instead, it may be a critical ejector cycle in which the refrigerant pressure on the high-pressure side is less than the critical pressure of the refrigerant, such as an ejector cycle using chlorofluorocarbon as a refrigerant.
【0065】また、上述の実施形態では、アクチュエー
タ412としてステッピングモータを採用したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えばリニアモー
タ等のその他のものであってもよい。Further, in the above-mentioned embodiment, the stepping motor is adopted as the actuator 412, but the present invention is not limited to this, and other types such as a linear motor may be used.
【図1】本発明の実施形態に係るエジェクタサイクル
(給湯器)の模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an ejector cycle (water heater) according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施形態に係るエジェクタの模式図で
ある。FIG. 2 is a schematic diagram of an ejector according to an embodiment of the present invention.
【図3】ノズルの冷媒出口からディフィーザの冷媒出口
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。FIG. 3 is a three-dimensional characteristic diagram showing the relationship between the refrigerant flow velocity and the radial position from the refrigerant outlet of the nozzle to the refrigerant outlet of the diffuser with respect to the central portion of the refrigerant passage cross section of the ejector.
【図4】本発明の実施形態に係るエジェクタの作動を示
す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the operation of the ejector according to the embodiment of the present invention.
【図5】本発明の実施形態に係るエジェクタサイクル
(給湯器)の通常運転時における冷媒流れを示す説明図
である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a refrigerant flow during normal operation of the ejector cycle (water heater) according to the embodiment of the present invention.
【図6】本発明の実施形態に係るエジェクタサイクル
(給湯器)の通常運転時におけるp−h線図である。FIG. 6 is a ph diagram at the time of normal operation of the ejector cycle (water heater) according to the embodiment of the present invention.
【図7】本発明の実施形態に係るエジェクタサイクル
(給湯器)の除霜運転時における冷媒流れを示す説明図
である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing a refrigerant flow during a defrosting operation of the ejector cycle (water heater) according to the embodiment of the present invention.
400…エジェクタ、401…ハウジング、402…第
1接続ポート、403…第2接続ポート、404…第3
接続ポート、405…バルブ、406a…バイパス通
路、406b…吸引流通路、410…ノズル、411…
ニードル弁、412…アクチュエータ(ステッピングモ
ータ)、420…混合部、430…ディフィーザ。400 ... Ejector, 401 ... Housing, 402 ... First connection port, 403 ... Second connection port, 404 ... Third
Connection port, 405 ... Valve, 406a ... Bypass passage, 406b ... Suction flow passage, 410 ... Nozzle, 411 ...
Needle valve, 412 ... Actuator (stepping motor), 420 ... Mixing section, 430 ... Diffuser.
Claims (5)
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)、前記ノズル(410)から噴射す
る高い速度の冷媒流により前記蒸発器(300)にて蒸
発した気相冷媒を吸引し、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)、及び前記放熱器(200)から流出した冷媒を前
記ノズル(410)を迂回させて前記蒸発器(300)
に導くバイパス通路(406a)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気
液分離器(500)とを備え、 前記蒸発器(300)にて冷媒を蒸発させる通常運転時
には、前記放熱器(200)から流出した冷媒を前記ノ
ズル(410)に流入させつつ、前記蒸発器(300)
内において、巨視的に見て、冷媒を上方側から下方側に
向けて流し、 前記蒸発器(300)に付着した霜を取り除く除霜時に
は、前記放熱器(200)から流出した冷媒を前記バイ
パス通路(406a)に流通させるとともに、前記蒸発
器(300)内において、冷媒を下方側から上方側に向
けて流すことを特徴とするエジェクタサイクル。1. A compressor (100) for sucking and compressing a refrigerant.
A radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100), an evaporator (300) for evaporating the refrigerant, and pressure energy of the high-pressure refrigerant flowing out of the radiator (200) as velocity energy. A nozzle (410) for converting the refrigerant into a refrigerant and decompressing and expanding the refrigerant, and sucking the vapor-phase refrigerant evaporated in the evaporator (300) by a high-speed refrigerant flow injected from the nozzle (410), and the nozzle (410). A pressure increasing unit (420, 43) for increasing the pressure of the refrigerant by converting the velocity energy into pressure energy while mixing the refrigerant injected from the evaporator and the refrigerant sucked from the evaporator (300).
0) and the refrigerant flowing out of the radiator (200) bypassing the nozzle (410), and the evaporator (300).
An ejector (400) having a bypass passage (406a) leading to the refrigerant, and a gas-liquid separator (500) for storing the refrigerant by separating the refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant. During normal operation in which the refrigerant is evaporated, the refrigerant that has flowed out of the radiator (200) is allowed to flow into the nozzle (410) while the evaporator (300) is being discharged.
Macroscopically, when the refrigerant is defrosted by flowing the refrigerant from the upper side toward the lower side to remove the frost adhering to the evaporator (300), the refrigerant flowing out from the radiator (200) is bypassed. An ejector cycle, characterized in that the refrigerant is caused to flow from the lower side to the upper side in the evaporator (300) while being circulated in the passage (406a).
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
射する高い速度の冷媒流により前記蒸発器(300)に
て蒸発した気相冷媒を吸引し、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、4
30)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気
液分離器(500)とを備え、 前記蒸発器(300)に付着した霜を取り除く除霜時に
は、前記蒸発器(300)内において、冷媒を下方側か
ら上方側に向けて流すことを特徴とするエジェクタサイ
クル。2. A compressor (100) for sucking and compressing a refrigerant.
A radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100), an evaporator (300) for evaporating the refrigerant, and pressure energy of the high-pressure refrigerant flowing out of the radiator (200) as velocity energy. A nozzle (410) for converting the refrigerant into a gas to expand the refrigerant under reduced pressure, and a high-velocity refrigerant flow injected from the nozzle (410) to suck the vapor-phase refrigerant evaporated in the evaporator (300), and the nozzle (410). ) And a refrigerant sucked from the evaporator (300) are mixed with each other to convert velocity energy into pressure energy to raise the pressure of the refrigerant (420, 4).
An ejector (400) having 30), and a gas-liquid separator (500) that stores the refrigerant by separating the refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, and removes frost adhering to the evaporator (300). An ejector cycle characterized in that, during defrosting, the refrigerant flows from the lower side toward the upper side in the evaporator (300).
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、 冷媒を蒸発させる蒸発器(300)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)とを備えるエジェクタサイクルに適
用され、 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
射する高い速度の冷媒流により前記蒸発器(300)に
て蒸発した気相冷媒を吸引し、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、4
30)を有するエジェクタであって、 前記エジェクタ(400)のハウジング(401)に
は、前記放熱器(200)側に接続される第1接続ポー
ト(402)、前記蒸発器(300)側に接続される第
2接続ポート(403)、及び前記気液分離器(50
0)側に接続される第3接続ポート(404)が設けら
れ、 さらに、前記エジェクタ(400)内には、前記第1接
続ポート(402)から流入した冷媒を前記ノズル(4
10)を迂回させて前記第2接続ポート(403)に流
すバイパス通路(406a)、及び前記パイパス通路
(406a)を開閉するバルブ手段(405)が設けら
れていることを特徴とするエジェクタ。3. A compressor (100) for sucking and compressing a refrigerant.
A radiator (200) that cools the refrigerant discharged from the compressor (100); an evaporator (300) that evaporates the refrigerant; and a refrigerant that stores the refrigerant by separating it into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant. A nozzle (410), which is applied to an ejector cycle including a gas-liquid separator (500), converts pressure energy of high-pressure refrigerant flowing out from the radiator (200) into velocity energy to expand the refrigerant under reduced pressure, and the nozzle. (4) The vapor-phase refrigerant evaporated in the evaporator (300) is sucked by the high-speed refrigerant flow injected from (410), and the refrigerant injected from the nozzle (410) and the refrigerant sucked from the evaporator (300). A pressure increasing unit (420, 4) for converting velocity energy into pressure energy while mixing
30) having a first connection port (402) connected to the radiator (200) side and a housing (401) of the ejector (400) connected to the evaporator (300) side. Second connection port (403) and the gas-liquid separator (50)
The third connection port (404) connected to the (0) side is provided, and the refrigerant introduced from the first connection port (402) is introduced into the ejector (400) inside the nozzle (4).
An ejector characterized in that a bypass passage (406a) that bypasses 10) and flows to the second connection port (403) and valve means (405) that opens and closes the bypass passage (406a) are provided.
(411)によりその絞り断面積を変化させることがで
きる可変ノズルであり、 さらに、前記バルブ手段(405)及び前記ニードル弁
(411)は共に同一のアクチュエータ(412)によ
り駆動されることを特徴とする請求項3に記載のエジェ
クタ。4. The nozzle (410) is a variable nozzle whose throttle cross-sectional area can be changed by a needle valve (411), and the valve means (405) and the needle valve (411) are both The ejector according to claim 3, characterized in that it is driven by the same actuator (412).
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、 冷媒を蒸発させる蒸発器(300)と、 請求項3又は4に記載のエジェクタ(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、 前記蒸発器(300)にて冷媒を蒸発させる通常運転時
には、前記放熱器(200)から流出した冷媒を前記ノ
ズル(410)に流入させつつ、前記蒸発器(300)
内において、巨視的に見て、冷媒を上方側から下方側に
向けて流し、 前記蒸発器(300)に付着した霜を取り除く除霜時に
は、前記放熱器(200)から流出した冷媒を前記バイ
パス通路(406a)に流通させるとともに、前記蒸発
器(300)内において冷媒を下方側から上方側に向け
て流すことを特徴とするエジェクタサイクル。5. A compressor (100) for sucking and compressing a refrigerant.
A radiator (200) for cooling the refrigerant discharged from the compressor (100); an evaporator (300) for evaporating the refrigerant; an ejector (400) according to claim 3 or 4; A gas-liquid separator (500) that stores a refrigerant by separating it into a phase refrigerant and a liquid refrigerant is provided, and flows out from the radiator (200) during a normal operation of evaporating the refrigerant in the evaporator (300). While allowing a refrigerant to flow into the nozzle (410), the evaporator (300)
Macroscopically, when the refrigerant is defrosted by flowing the refrigerant from the upper side toward the lower side to remove the frost adhering to the evaporator (300), the refrigerant flowing out from the radiator (200) is bypassed. An ejector cycle, characterized in that the refrigerant is caused to flow from the lower side to the upper side in the evaporator (300) while being circulated in the passage (406a).
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