JP2005037114A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 エジェクタ5を用いた冷凍サイクルにおいて、加熱側と冷却側とを切り換える際の冷媒流路の切り換えを容易とする。
【解決手段】 エジェクタの高圧流入部5aと低圧流入部5bとのそれぞれ上流に、冷媒の圧力差を利用してエジェクタ5へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換弁8a・8bと低圧流入切換弁9とを設け、四方弁2を切り換えても高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入し、低圧冷媒は常に低圧流入部5bへ流入するようにした。
このような簡素な構成で、エジェクタ5へ流入する冷媒流路は自動的に切り換わり、高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入し、低圧冷媒は常に低圧流入部5bへ流入するようになる。これにより、エジェクタ5を用いた冷凍サイクルにおいて、圧縮機1の出口に四方弁2を設けて冷媒の流れ方向を換えるだけで容易に加熱側と冷却側とを切り換えることができることとなる。
【選択図】 図1
【解決手段】 エジェクタの高圧流入部5aと低圧流入部5bとのそれぞれ上流に、冷媒の圧力差を利用してエジェクタ5へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換弁8a・8bと低圧流入切換弁9とを設け、四方弁2を切り換えても高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入し、低圧冷媒は常に低圧流入部5bへ流入するようにした。
このような簡素な構成で、エジェクタ5へ流入する冷媒流路は自動的に切り換わり、高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入し、低圧冷媒は常に低圧流入部5bへ流入するようになる。これにより、エジェクタ5を用いた冷凍サイクルにおいて、圧縮機1の出口に四方弁2を設けて冷媒の流れ方向を換えるだけで容易に加熱側と冷却側とを切り換えることができることとなる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、エジェクタを用いた冷凍サイクル装置に関するものであり、特に加熱側と冷却側とを切り換える際の冷媒流路の切り換えを容易とした冷凍サイクル装置に関するものである。
エジェクタを用いない冷凍サイクルでの加熱側と冷却側との切り換えは、特許文献1にもあるように、冷媒の流れ方向が逆になっても減圧機能を有する減圧装置を用いれば、圧縮機出口に冷媒の流れ方向を換える四方弁を設けるだけで良い。しかし、冷凍サイクルの効率を向上させるためにエジェクタを用いた場合、冷媒の流入部が高圧側と低圧側とで二つとなるため、単に流れを逆向きにしただけではエジェクタが作動しなくなってしまう。
このようなエジェクタを用いた冷凍サイクルで加熱側と冷却側とを切り換える従来技術として、特許文献2に示されるものがある。これは、三方弁等の切換手段を多数用いて冷媒流路を切り換え、加熱側と冷却側とを切り換えるようにしたものである。
特開平8−254372号公報
特開2002−286326号公報
しかしながら上記の従来技術では、切換手段が多数必要となるうえ、その多数の切換手段を運転モードに応じて切換制御しなければならないことから構成が複雑となりコストアップを招くという問題点がある。本発明は、この従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、エジェクタを用いた冷凍サイクルにおいて、加熱側と冷却側とを切り換える際の冷媒流路の切り換えを容易とした冷凍サイクル装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するために、請求項1ないし請求項8に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、冷凍サイクル内の気相冷媒を吸入し高圧に加圧して吐出する圧縮機(1)と、圧縮機(1)から吐出される冷媒の流路を切り換える四方弁(2)と、四方弁(2)からの冷媒と外気との熱交換を行う第1熱交換器(3)と、四方弁(2)からの冷媒と被冷熱流体との熱交換を行う第2熱交換器(4)と、圧縮機(1)で加圧された高圧冷媒を減圧して第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)からの冷媒を吸引し混合し昇圧して吐出するエジェクタ(5)と、エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒を気液分離して気相冷媒は圧縮機(1)に供給し液相冷媒は第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)に供給する気液分離器(6)とを備えて成る冷凍サイクル装置において、
エジェクタ(5)の高圧流入部(5a)と低圧流入部(5b)とのそれぞれ上流に、冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段(8a、8b、10)と低圧流入切換手段(9)とを設け、四方弁(2)を切り換えても高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入し、低圧冷媒は常に低圧流入部(5b)へ流入するようにしたことを特徴としている。
エジェクタ(5)の高圧流入部(5a)と低圧流入部(5b)とのそれぞれ上流に、冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段(8a、8b、10)と低圧流入切換手段(9)とを設け、四方弁(2)を切り換えても高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入し、低圧冷媒は常に低圧流入部(5b)へ流入するようにしたことを特徴としている。
この請求項1に記載の発明によれば、冷媒の圧力差を利用した高圧流入切換手段(8a、8b、10)と低圧流入切換手段(9)とを設けた簡素な構成で、エジェクタ(5)へ流入する冷媒流路は自動的に切り換わり、高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入し、低圧冷媒は常に低圧流入部(5b)へ流入するようになる。これにより、エジェクタ(5)を用いた冷凍サイクルにおいても膨張弁等を用いた冷凍サイクルと同様に、圧縮機(1)の出口に四方弁(2)を設けて冷媒の流れ方向を換えるだけで容易に加熱側と冷却側とを切り換えることができることとなる。
また、請求項2記載の発明では、冷凍サイクル内の気相冷媒を吸入し高圧に加圧して吐出する圧縮機(1)と、圧縮機(1)から吐出される冷媒の流路を切り換える四方弁(2)と、四方弁(2)からの冷媒と外気との熱交換を行う第1熱交換器(3)と、四方弁(2)からの冷媒と被冷熱流体との熱交換を行う第2熱交換器(4)と、圧縮機(1)で加圧された高圧冷媒を減圧して気液分離器(6)からの液相冷媒を吸引し混合し昇圧して第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)へ吐出するエジェクタ(5)と、第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)から流出する冷媒を気液分離して気相冷媒は圧縮機(1)に供給し液相冷媒はエジェクタ(5)に供給する気液分離器(6)とを備えて成る冷凍サイクル装置において、
エジェクタ(5)の高圧流入部(5a)の上流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段(10)と、エジェクタ(5)の吐出部(5f)の下流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)から流出した冷媒の流路を切り換える低圧流出切換手段(9)とを設け、四方弁(2)を切り換えた場合、高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入し、エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)に流入するようにしたことを特徴としている。
エジェクタ(5)の高圧流入部(5a)の上流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段(10)と、エジェクタ(5)の吐出部(5f)の下流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)から流出した冷媒の流路を切り換える低圧流出切換手段(9)とを設け、四方弁(2)を切り換えた場合、高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入し、エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)に流入するようにしたことを特徴としている。
上記請求項1の冷凍サイクルでエジェクタ(5)は、低圧側となる第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)から流出した冷媒を吸引している。この構成では、高低圧差が小さいときなどの膨張動力の小さい場合や、吸引流の流れる部分(低圧側熱交換器や接続配管)の流路抵抗がエジェクタ(5)の昇圧性能より大きい場合などには低圧側(蒸発側)熱交換器に必要な冷媒流量を流すことができず、冷凍サイクルの運転が困難となる。
脱フロン冷媒として注目されているCO2冷媒では、エジェクタ(5)の昇圧性能が0.数MPa有るのに対してR134aやR410aなどのフロン系の冷媒では昇圧性能が0.1MPa以下と小さいため、特に影響が大きい。また、フロン系冷媒は家庭用のルームエアコンで一般的に使われるが、この冷凍サイクルでは室内機と室外機の高低差が10m以上有ったり、配管長が長くなったりして、エジェクタ(5)の昇圧性能不足が特に影響し易い。
これに対して請求項2の冷凍サイクルは、圧縮機(1)で駆動される冷媒流れが低圧側熱交換器を通るようにし、低圧側熱交換器に流入する冷媒にエジェクタ(5)を使って気液分離器(6)に貯まった液相冷媒を吸引して注入する構成とした冷凍サイクルである。冷媒を再循環させることで低圧側熱交換器に乾き度の高い気液二相冷媒を流入し、沸騰熱伝達を向上させている。この請求項2に記載の発明によれば、エジェクタ(5)の昇圧能力の低いもの、低圧側熱交換器の流路抵抗やエジェクタ(5)と低圧側熱交換器間の高低差が大きなものに対しても確実に作動する。
また、冷媒の圧力差を利用した高圧流入切換手段(10)と低圧流出切換手段(9)とを設けた簡素な構成で、エジェクタ(5)へ流入する冷媒流路と低圧側熱交換器へ流出する冷媒流路とは自動的に切り換わり、高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入し、エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)に流入するようになる。これにより、エジェクタ(5)を用いた冷凍サイクルにおいても膨張弁等を用いた冷凍サイクルと同様に、圧縮機(1)の出口に四方弁(2)を設けて冷媒の流れ方向を換えるだけで容易に加熱側と冷却側とを切り換えることができることとなる。
また、請求項3記載の発明では、冷凍サイクル内の気相冷媒を吸入し高圧に加圧して吐出する圧縮機(1)と、圧縮機(1)から吐出される冷媒の流路を切り換える四方弁(2)と、四方弁(2)からの冷媒と外気との熱交換を行う第1熱交換器(3)と、四方弁(2)からの冷媒と被冷熱流体との熱交換を行う第2熱交換器(4)と、圧縮機(1)で加圧された高圧冷媒を減圧して低圧側となる第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)から流出した冷媒の一部を吸引し混合し昇圧して再度第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)へ吐出するエジェクタ(5)とを備えて成る冷凍サイクル装置において、
エジェクタ(5)の高圧流入部(5a)の上流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段(10)と、エジェクタ(5)の吐出部(5f)の下流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)から流出した冷媒の流路を切り換える低圧流出切換手段(9)とを設け、四方弁(2)を切り換えた場合、高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入し、エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)に流入するようにしたことを特徴としている。
エジェクタ(5)の高圧流入部(5a)の上流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段(10)と、エジェクタ(5)の吐出部(5f)の下流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ(5)から流出した冷媒の流路を切り換える低圧流出切換手段(9)とを設け、四方弁(2)を切り換えた場合、高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入し、エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)に流入するようにしたことを特徴としている。
請求項3の冷凍サイクルは、上記請求項2の冷凍サイクルから気液分離器(6)を取り除いて構成したものである。この請求項3に記載の発明によっても、上記請求項2の冷凍サイクルと同様の作用と効果が得られるうえ、冷凍サイクルをより簡素に構成することができる。
また、請求項4記載の発明では、高圧流入切換手段(8a、8b)として、第1熱交換器(3)側の冷媒圧力と第2熱交換器(4)側の冷媒圧力とを受け、第1熱交換器(3)側の冷媒圧力が高い場合に開弁する第1逆止弁(8a)と、第2熱交換器(4)側の冷媒圧力が高い場合に開弁する第2逆止弁(8b)とを組み合わせて用い、四方弁(2)を切り換えても高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入するようにしたことを特徴としている。
この請求項4に記載の発明によれば、簡単な逆止弁(8a、8b)を組み合わせることにより、高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入するようにした高圧流入切換手段(8a、8b)を構成することができる。
また、請求項5記載の発明では、低圧流入切換手段(9)として、第1熱交換器(3)側の冷媒圧力と第2熱交換器(4)側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体(92)を備えていずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を閉弁して冷媒圧力の低い側の流路を開弁する低圧側差圧切換弁(9)を用い、四方弁(2)を切り換えても低圧冷媒は常に前記低圧流入部(5b)へ流入するようにしたことを特徴としている。
この請求項5に記載の発明によれば、差圧により弁体(92)が可動して圧力の低い側を連通させる簡単な差圧切換弁(9)を用いることにより、低圧冷媒は常に低圧流入部(5b)へ流入するようにした低圧流入切換手段(9)とすることができ、サイクル構成の簡素化を図ることができる。
また、請求項6記載の発明では、低圧流出切換手段(9)として、第1熱交換器(3)側の冷媒圧力と第2熱交換器(4)側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体(92)を備えていずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を閉弁して冷媒圧力の低い側の流路を開弁する低圧側差圧切換弁(9)を用い、四方弁(2)を切り換えた場合、エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)に流入するようにしたことを特徴としている。
この請求項6に記載の発明によれば、差圧により弁体(92)が可動して圧力の低い側を連通させる簡単な差圧切換弁(9)用いることにより、エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる第1熱交換器(3)もしくは第2熱交換器(4)に流入するようにした低圧流出切換手段(9)とすることができ、サイクル構成の簡素化を図ることができる。
また、請求項7記載の発明では、高圧流入切換手段(10)として、第1熱交換器(3)側の冷媒圧力と第2熱交換器(4)側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体(102)を備えていずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を開弁して冷媒圧力の低い側の流路を閉弁する高圧側差圧切換弁(10)を用い、四方弁(2)を切り換えても高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入するようにしたことを特徴としている。
この請求項7に記載の発明によれば、差圧により弁体(102)が可動して圧力の高い側を連通させる簡単な差圧切換弁(10)用いることにより、高圧冷媒は常に高圧流入部(5a)へ流入するようにした高圧流入切換手段(10)とすることができ、サイクル構成の簡素化を図ることができる。
また、請求項8記載の発明では、エジェクタ(5)に、低圧側差圧切換弁(9)または高圧側差圧切換弁(10)もしくはその両方の差圧切換弁(9、10)を一体にして構成したことを特徴としている。この請求項8に記載の発明によれば、差圧切換弁(9、10)を一体として冷媒流路もエジェクタ(5)のハウジング内に形成することで、エジェクタ(5)と差圧切換弁(9、10)とを小型に構成できるうえ、これらのコストを抑えることができる。
また、冷媒流路の接続も加熱側と冷却側とを固定したサイクルと同様に、冷媒吐出側を気液分離器(6)に接続したうえ、この差圧弁一体エジェクタ(50)を第1熱交換器(3)と第2熱交換器(4)との間に接続するだけで良くなる。これにより、各機能部品間の接続配管および接続作業を省くことができ、小型に構成できるうえ、これらのコストを抑えることができる。ちなみに、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。
(第1実施形態)
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。図1は、本発明の第1実施形態における冷凍サイクル装置の模式図である。尚、本実施形態は本発明の冷凍サイクル装置を、室内熱交換器4で室内空気を加熱・冷却して室内の暖房・冷房を行う空調装置に適用したものとして説明するが、被冷熱流体は水等でも良く、給湯・温蔵・冷蔵・冷凍等を行う装置に適用しても良い。
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。図1は、本発明の第1実施形態における冷凍サイクル装置の模式図である。尚、本実施形態は本発明の冷凍サイクル装置を、室内熱交換器4で室内空気を加熱・冷却して室内の暖房・冷房を行う空調装置に適用したものとして説明するが、被冷熱流体は水等でも良く、給湯・温蔵・冷蔵・冷凍等を行う装置に適用しても良い。
まず1は、冷凍サイクル内の気相冷媒を吸入し高圧に加圧して吐出する圧縮機であり、2は、圧縮機1から吐出されるガス冷媒の流路を暖房時と冷房時とで切り換えると共に、後述する気液分離器6に溜まっている液冷媒の流路を暖房時と冷房時とで切り換える四方弁である。また3は、四方弁2からの冷媒と外気との熱交換を行う室外熱交換器(第1熱交換器)であり、4は、同じく四方弁2からの冷媒と室内空気との熱交換を行う室内熱交換器(第2熱交換器)である。
5は、圧縮機1で加圧された高圧冷媒を減圧して室外熱交換器3もしくは室内熱交換器4からの冷媒を吸引し混合し昇圧して吐出するエジェクタであり、6は、エジェクタ5が吐出する気液二相冷媒を気液分離して気相冷媒は圧縮機1に供給し、液相冷媒は室外熱交換器3もしくは室内熱交換器4に供給する気液分離器である。また、7は絞りで、気液分離器6から流出する液冷媒を減圧するものである。
ここで、本発明の前提構成であるエジェクタ5の構造について、の断面模式図にて説明する。エジェクタ5は、高圧流入部5aから流入する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、冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル51と、そのノズル51から噴射する高い速度の冷媒流の巻き込み作用により低圧流入部5bより流入する気相冷媒を吸引部5cから吸引しながら、ノズル51から噴射する冷媒流とを混合する混合部5d、およびノズル51から噴射する冷媒と低圧流入部5b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部5e、吐出部5fなどから成るものである。
この時、混合部5dにおいては、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5dにおいても冷媒の圧力(静圧)が上昇する。一方、ディフューザ部5eにおいては、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5においては、混合部5dおよびディフューザ部5eの両者にて冷媒圧力を昇圧する。そこで、混合部5dとディフューザ部5eとを合わせて昇圧部と呼ぶ。
ちなみに、本実施形態では、ノズル51から噴出する冷媒の速度を音速以上まで加速するために、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部51aを有するラバールノズル(流体工学(東京大学出版会)参照)を採用しているが、勿論、先細ノズルを採用しても良いことは言うまでもない。
次に、本実施形態において本発明に係る要部構成について説明する。まず、本実施形態ではエジェクタ5の高圧流入部5aと低圧流入部5bとのそれぞれ上流に、冷媒の圧力差を利用してエジェクタ5へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段8a・8bと低圧流入切換手段9とを設けている。高圧流入切換手段8a・8bとして具体的には、室外熱交換器3側の冷媒圧力と室内熱交換器4側の冷媒圧力とを受け、室外熱交換器3側の冷媒圧力が高い場合に開弁する第1逆止弁8aと、室内熱交換器4側の冷媒圧力が高い場合に開弁する第2逆止弁8bとを組み合わせて用いている。
それぞれの逆止弁8a・8bの構造は、ハウジング81の両端に連通側流入部81aと封止側流入部81bとが設けられたうえ、内部で連通側流入部81a側に向けて弁体82がばね83にて押し当てられている。これにより、連通側流入部81aからの圧力が高いと弁体82を押し下げて封止側流入部81bへの連通が成され、封止側流入部81bからの圧力が高いと弁体82を連通側流入部81a側に押し付けて封止が成される。
そして、2個の逆止弁8a・8bを図1に示すように高圧流入部5aの上流に対向して配置することにより、室外熱交換器3の圧力が室内熱交換器4の圧力よりも高い時には第1逆止弁8aが開いて室外熱交換器3の冷媒を高圧流入部5aへ流すと共に、第2逆止弁8bは閉じて室内熱交換器4への逆流を防ぐ。また逆に、室内熱交換器4の圧力が室外熱交換器3の圧力よりも高い時には第2逆止弁8bが開いて室内熱交換器4の冷媒を高圧流入部5aへ流すと共に、第1逆止弁8aは閉じて室外熱交換器3への逆流を防ぐこととなる。
また、低圧流入切換手段9として、室外熱交換器3側の冷媒圧力と室内熱交換器4側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体92を備え、いずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を閉弁して冷媒圧力の低い側の流路を開弁する低圧側差圧切換弁9を用いている。図3は、本発明の一実施形態における低圧側差圧切換弁9の構造を説明する模式図であり、(a)は(b)中のA−A断面図である。
具体的に、ハウジング91の両端に第1流入部91aと第2流入部91bとが設けられており、それぞれ室外熱交換器3と室内熱交換器4とに連通していて冷媒が流入する。また、ハウジング91の中央側面には流出部91cが設けられており、エジェクタ5の低圧流入部5bに連通していて室外熱交換器3もしくは室内熱交換器4からの低圧冷媒を流出するようになっている。
91dは弁座、92は弁体で、両流入部91a・91bから流入する冷媒の差圧により、高圧側の流入部を閉じて低圧側の流入部と流出部91cとを連通するようになっている。92aはスライドするうえでのガイド部であり、そのガイド部92aの間に冷媒通路92bが設けられている。次に、上記構成の冷凍サイクル装置における、各運転モードでの冷媒の流れを説明する。
<暖房運転>
図1は、室内熱交換器4での暖房(加熱)運転状態を表している。尚、以降のサイクル模式図において、冷媒が流れる経路は太線で表し、圧力だけ加わっている経路は細線で表す。暖房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室内熱交換器4側に供給される。これにより、室内熱交換器4側の冷媒圧力は室外熱交換器3側の冷媒圧力よりも高くなることから、第2逆止弁8bは開弁して第1逆止弁8aは閉弁する。また、低圧側差圧切換弁9においては、第2流入部91b側が高圧、第1流入部91a側が低圧となるので、弁体92は第2流入部91b側に押し付けられて閉じ、第1流入部91aと流出部91cとが連通する。
図1は、室内熱交換器4での暖房(加熱)運転状態を表している。尚、以降のサイクル模式図において、冷媒が流れる経路は太線で表し、圧力だけ加わっている経路は細線で表す。暖房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室内熱交換器4側に供給される。これにより、室内熱交換器4側の冷媒圧力は室外熱交換器3側の冷媒圧力よりも高くなることから、第2逆止弁8bは開弁して第1逆止弁8aは閉弁する。また、低圧側差圧切換弁9においては、第2流入部91b側が高圧、第1流入部91a側が低圧となるので、弁体92は第2流入部91b側に押し付けられて閉じ、第1流入部91aと流出部91cとが連通する。
各弁が上記のように作動することにより、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2を通り、室内熱交換器4で室内空気に放熱して暖房する。その後、第2逆止弁8bを通り、高圧側流入部5aからエジェクタ5へ入り、低圧側流入部5bから流入した冷媒と混合した後、気液分離器6で気相冷媒と液相冷媒に分離される。そして、気相冷媒は再び圧縮機1で圧縮される。一方、液相冷媒は絞り7で減圧された後、四方弁2から室外熱交換器3に至り外気から吸熱する。その後、低圧側差圧切換弁9を通りエジェクタ5の低圧側流入部5bに至る流れと成る。
<冷房運転>
図4は、室内熱交換器4での冷房(冷却)運転状態を表している。冷房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室外熱交換器3側に供給される。これにより、室外熱交換器3側の冷媒圧力は室内熱交換器4側の冷媒圧力よりも高くなることから、第1逆止弁8aは開弁して第2逆止弁8bは閉弁する。また、低圧側差圧切換弁9においては、第1流入部91a側が高圧、第2流入部91b側が低圧となるので、弁体92は第1流入部91a側に押し付けられて閉じ、第2流入部91bと流出部91cが連通する。
図4は、室内熱交換器4での冷房(冷却)運転状態を表している。冷房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室外熱交換器3側に供給される。これにより、室外熱交換器3側の冷媒圧力は室内熱交換器4側の冷媒圧力よりも高くなることから、第1逆止弁8aは開弁して第2逆止弁8bは閉弁する。また、低圧側差圧切換弁9においては、第1流入部91a側が高圧、第2流入部91b側が低圧となるので、弁体92は第1流入部91a側に押し付けられて閉じ、第2流入部91bと流出部91cが連通する。
各弁が上記のように作動することにより、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2を通り、室外熱交換器3側で外気に放熱する。その後、第1逆止弁8aを通り、高圧側流入部5aからエジェクタ5へ入り、低圧側流入部5bから流入した冷媒と混合した後、気液分離器6で気相冷媒と液相冷媒に分離される。そして、気相冷媒は再び圧縮機1で圧縮される。一方、液相冷媒は絞り7で減圧された後、四方弁2から室内熱交換器4に至り室内空気から吸熱して冷房する。その後、低圧側差圧切換弁9を通りエジェクタ5の低圧側流入部5bに至る流れと成る。
次に、本実施形態での特徴について述べる。まず、エジェクタ5の高圧流入部5aと低圧流入部5bとのそれぞれ上流に、冷媒の圧力差を利用してエジェクタ5へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段8a・8bと低圧流入切換手段9とを設け、四方弁2を切り換えても高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入し、低圧冷媒は常に低圧流入部5bへ流入するようにしている。
これにより、冷媒の圧力差を利用した高圧流入切換手段8a・8bと低圧流入切換手段9とを設けた簡素な構成で、エジェクタ5へ流入する冷媒流路は自動的に切り換わり、高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入し、低圧冷媒は常に低圧流入部5bへ流入するようになる。これにより、エジェクタ5を用いた冷凍サイクルにおいても膨張弁等を用いた冷凍サイクルと同様に、圧縮機1の出口に四方弁2を設けて冷媒の流れ方向を換えるだけで容易に加熱側と冷却側とを切り換えることができることとなる。
また、高圧流入切換手段8a・8bとして、室外熱交換器3側の冷媒圧力と室内熱交換器4側の冷媒圧力とを受け、室外熱交換器3側の冷媒圧力が高い場合に開弁する第1逆止弁8aと、室内熱交換器4側の冷媒圧力が高い場合に開弁する第2逆止弁8bとを組み合わせて用い、四方弁2を切り換えても高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入するようにしている。これにより、簡単な逆止弁8a・8bを組み合わせることにより、高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入するようにした高圧流入切換手段8a・8bを構成することができる。
また、低圧流入切換手段9として、室外熱交換器3側の冷媒圧力と室内熱交換器4側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体92を備えていずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を閉弁して冷媒圧力の低い側の流路を開弁する低圧側差圧切換弁9を用い、四方弁2を切り換えても低圧冷媒は常に前記低圧流入部5bへ流入するようにしている。このように、差圧により弁体92が可動して圧力の低い側を連通させる簡単な差圧切換弁9用いることにより、低圧冷媒は常に低圧流入部5bへ流入するようにした低圧流入切換手段9とすることができ、サイクル構成の簡素化を図ることができる。
(第2実施形態)
図5は、本発明の第2実施形態における冷凍サイクル装置の模式図である。上述した第1実施形態とは、エジェクタ5の高圧流入部5a上流に設ける高圧流入切換手段10の構造のみ異なる。本実施形態では高圧流入切換手段10として、室外熱交換器3側の冷媒圧力と室内熱交換器4側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体102を備え、いずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を開弁して冷媒圧力の低い側の流路を閉弁する高圧側差圧切換弁10を用いている。
図5は、本発明の第2実施形態における冷凍サイクル装置の模式図である。上述した第1実施形態とは、エジェクタ5の高圧流入部5a上流に設ける高圧流入切換手段10の構造のみ異なる。本実施形態では高圧流入切換手段10として、室外熱交換器3側の冷媒圧力と室内熱交換器4側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体102を備え、いずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を開弁して冷媒圧力の低い側の流路を閉弁する高圧側差圧切換弁10を用いている。
図6は、本発明の一実施形態における高圧側差圧切換弁10の構造を説明する断面模式図である。具体的に、ハウジング101の両端に第1流入部101aと第2流入部101bとが設けられており、それぞれ室外熱交換器3と室内熱交換器4とに連通していて冷媒が流入する。また、ハウジング101の中央側面には流出部101cが設けられており、エジェクタ5の高圧流入部5aに連通していて室外熱交換器3もしくは室内熱交換器4からの高圧冷媒を流出するようになっている。
102は球状弁体で、両流入部101a・101bから流入する冷媒の差圧により、高圧側の流入部を開いて流出部101cと連通させ、低圧側の流入部を閉じるようになっている。次に、上記構成の冷凍サイクル装置における、各運転モードでの冷媒の流れを説明する。
<暖房運転>
図5は、室内熱交換器4での暖房(加熱)運転状態を表している。暖房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室内熱交換器4側に供給される。これにより、室内熱交換器4側の冷媒圧力は室外熱交換器3側の冷媒圧力よりも高くなることから、高圧側差圧切換弁10においては、第1流入部101a側が高圧、第2流入部101b側が低圧となるので、弁体102は第2流入部101b側に押し付けられて閉じ、第1流入部101aと流出部101cとが連通する。また、低圧側差圧切換弁9においては、第2流入部91b側が高圧、第1流入部91a側が低圧となるので、弁体92は第2流入部91b側に押し付けられて閉じ、第1流入部91aと流出部91cとが連通する。
図5は、室内熱交換器4での暖房(加熱)運転状態を表している。暖房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室内熱交換器4側に供給される。これにより、室内熱交換器4側の冷媒圧力は室外熱交換器3側の冷媒圧力よりも高くなることから、高圧側差圧切換弁10においては、第1流入部101a側が高圧、第2流入部101b側が低圧となるので、弁体102は第2流入部101b側に押し付けられて閉じ、第1流入部101aと流出部101cとが連通する。また、低圧側差圧切換弁9においては、第2流入部91b側が高圧、第1流入部91a側が低圧となるので、弁体92は第2流入部91b側に押し付けられて閉じ、第1流入部91aと流出部91cとが連通する。
各弁が上記のように作動することにより、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2を通り、室内熱交換器4で室内空気に放熱して暖房する。その後、高圧側差圧切換弁10を通り、高圧側流入部5aからエジェクタ5へ入り、低圧側流入部5bから流入した冷媒と混合した後、気液分離器6で気相冷媒と液相冷媒に分離される。そして、気相冷媒は再び圧縮機1で圧縮される。一方、液相冷媒は絞り7で減圧された後、四方弁2から室外熱交換器3に至り外気から吸熱する。その後、低圧側差圧切換弁9を通りエジェクタ5の低圧側流入部5bに至る流れと成る。
<冷房運転>
図7は、室内熱交換器4での冷房(冷却)運転状態を表している。冷房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室外熱交換器3側に供給される。これにより、室外熱交換器3側の冷媒圧力は室内熱交換器4側の冷媒圧力よりも高くなることから、高圧側差圧切換弁10においては、第2流入部101b側が高圧、第1流入部101a側が低圧となるので、弁体102は第1流入部101a側に押し付けられて閉じ、第1流入部101aと流出部101cとが連通する。また、低圧側差圧切換弁9においては、第1流入部91a側が高圧、第2流入部91b側が低圧となるので、弁体92は第1流入部91a側に押し付けられて閉じ、第2流入部91bと流出部91cが連通する。
図7は、室内熱交換器4での冷房(冷却)運転状態を表している。冷房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室外熱交換器3側に供給される。これにより、室外熱交換器3側の冷媒圧力は室内熱交換器4側の冷媒圧力よりも高くなることから、高圧側差圧切換弁10においては、第2流入部101b側が高圧、第1流入部101a側が低圧となるので、弁体102は第1流入部101a側に押し付けられて閉じ、第1流入部101aと流出部101cとが連通する。また、低圧側差圧切換弁9においては、第1流入部91a側が高圧、第2流入部91b側が低圧となるので、弁体92は第1流入部91a側に押し付けられて閉じ、第2流入部91bと流出部91cが連通する。
各弁が上記のように作動することにより、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2を通り、室外熱交換器3側で外気に放熱する。その後、高圧側差圧切換弁10を通り、高圧側流入部5aからエジェクタ5へ入り、低圧側流入部5bから流入した冷媒と混合した後、気液分離器6で気相冷媒と液相冷媒に分離される。そして、気相冷媒は再び圧縮機1で圧縮される。一方、液相冷媒は絞り7で減圧された後、四方弁2から室内熱交換器4に至り室内空気から吸熱して冷房する。その後、低圧側差圧切換弁9を通りエジェクタ5の低圧側流入部5bに至る流れと成る。
次に、本実施形態での特徴について述べる。高圧流入切換手段10として、室外熱交換器3側の冷媒圧力と室内熱交換器4側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体102を備えていずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を開弁して冷媒圧力の低い側の流路を閉弁する高圧側差圧切換弁10を用い、四方弁2を切り換えても高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入するようにしている。このように、差圧により弁体102が可動して圧力の高い側を連通させる簡単な差圧切換弁10用いることにより、高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入するようにした高圧流入切換手段10とすることができ、サイクル構成の簡素化を図ることができる。
(第3実施形態)
図8は、本発明の第3実施形態における冷凍サイクル装置の模式図である。上述した第1・第2実施形態の冷凍サイクルでエジェクタ5は、低圧側となる室外熱交換器3もしくは室内熱交換器4から流出した冷媒を吸引している。この構成では、高低圧差が小さいときなどの膨張動力の小さい場合や、吸引流の流れる部分(低圧側熱交換器や接続配管)の流路抵抗がエジェクタ5の昇圧性能より大きい場合などには低圧側(蒸発側)熱交換器に必要な冷媒流量を流すことができず、冷凍サイクルの運転が困難となる。
図8は、本発明の第3実施形態における冷凍サイクル装置の模式図である。上述した第1・第2実施形態の冷凍サイクルでエジェクタ5は、低圧側となる室外熱交換器3もしくは室内熱交換器4から流出した冷媒を吸引している。この構成では、高低圧差が小さいときなどの膨張動力の小さい場合や、吸引流の流れる部分(低圧側熱交換器や接続配管)の流路抵抗がエジェクタ5の昇圧性能より大きい場合などには低圧側(蒸発側)熱交換器に必要な冷媒流量を流すことができず、冷凍サイクルの運転が困難となる。
脱フロン冷媒として注目されているCO2冷媒では、エジェクタ5の昇圧性能が0.数MPa有るのに対してR134aやR410aなどのフロン系の冷媒では昇圧性能が0.1MPa以下と小さいため、特に影響が大きい。また、フロン系冷媒は家庭用のルームエアコンで一般的に使われるが、この冷凍サイクルでは室内機と室外機の高低差が10m以上有ったり、配管長が長くなったりして、エジェクタ5の昇圧性能不足が特に影響し易い。
これに対して本実施形態の冷凍サイクルは、圧縮機1で駆動される冷媒流れが低圧側熱交換器を通るようにし、低圧側熱交換器に流入する冷媒にエジェクタ5を使って気液分離器6に貯まった液相冷媒を吸引して注入する構成とした冷凍サイクルである。冷媒を再循環させることで低圧側熱交換器に乾き度の高い気液二相冷媒を流入し、沸騰熱伝達を向上させている。
気液分離器6において流入・流出するエネルギバランスを考えると、定常状態においては流入する気相冷媒・液相冷媒の流量が流出する気相冷媒・液相冷媒の流量と一致しなければならないので、圧縮機1に気相冷媒のみが流出し、エジェクタ5に液相冷媒のみが流出すると、気液分離器6に流入する液相冷媒の流量はエジェクタ5に向けて流出する液相冷媒の流量と一致する。すなわち、エジェクタ5で吸引した液相冷媒の分だけ蒸発器である低圧側熱交換器内を流れる冷媒の乾き度が小さくなり、更に、冷媒流量の増加により流速が速くなる。
冷媒の熱伝達率は気相冷媒よりも液相冷媒の方が大きく、更に流速が大きい方が温度境界層が薄くなってより熱伝達率が大きくなるので、低圧側熱交換器の熱交換性能が向上し、低圧側熱交換器と熱交換する流体(本実施形態の場合は空気)との温度差が小さくなって低圧側熱交換器内圧力が高くなる。そのため、圧縮機1の吸入圧力が上昇し圧縮動力が低減されCOPの向上を図ることができる。
また、冷凍サイクルの高低圧差が小さく、エジェクタ5の昇圧能力が弱い場合や、室内熱交換器4とエジェクタ5や気液分離器6との距離が遠かったり、室内熱交換器4が高いところにあったりして第1・第2実施形態の冷凍サイクルではエジェクタ5で十分な冷媒流量を室内熱交換器4に流せないような場合にも、本実施形態によれば、室内熱交換器4を流れる冷媒は圧縮機1で駆動できるため、エジェクタ5で吸引する液冷媒流量が小さくなるだけでサイクルとして運転できない状況に陥ることはない。次に、上記構成の冷凍サイクル装置における、各運転モードでの冷媒の流れを説明する。
<暖房運転>
図8は、室内熱交換器4での暖房(加熱)運転状態を表している。暖房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室内熱交換器4側に供給される。これにより、室内熱交換器4側の冷媒圧力は室外熱交換器3側の冷媒圧力よりも高くなることから、高圧側差圧切換弁10においては、第1流入部101a側が高圧、第2流入部101b側が低圧となるので、弁体102は第2流入部101b側(室外熱交換器3側)に押し付けられて閉じ、第1流入部101a(室内熱交換器4側)と流出部101cとが連通する。
図8は、室内熱交換器4での暖房(加熱)運転状態を表している。暖房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室内熱交換器4側に供給される。これにより、室内熱交換器4側の冷媒圧力は室外熱交換器3側の冷媒圧力よりも高くなることから、高圧側差圧切換弁10においては、第1流入部101a側が高圧、第2流入部101b側が低圧となるので、弁体102は第2流入部101b側(室外熱交換器3側)に押し付けられて閉じ、第1流入部101a(室内熱交換器4側)と流出部101cとが連通する。
また、低圧側差圧切換弁9においては、第1・第2実施形態と流入・流出の関係が逆となり、第1流出部91a側が高圧、第2流出部91b側が低圧となるので、弁体92は第1流出部91a(室内熱交換器4側)側に押し付けられて閉じ、流入部91cと第2流出部91b(室外熱交換器3側)とが連通する。
各弁が上記のように作動することにより、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2を通り、室内熱交換器4で室内空気に放熱して暖房する。その後、高圧側差圧切換弁10を通り、高圧側流入部5aからエジェクタ5へ入り、低圧側流入部5bから気液分離器6に貯まった液相冷媒を吸引して混合・昇圧される。そして吐出部5fから吐出された冷媒は低圧側差圧切換弁9を通って室外熱交換器3に至り外気から吸熱する。その後再び四方弁2を通って気液分離器6で気相冷媒と液相冷媒に分離され、気相冷媒は再び圧縮機1で圧縮される一方、液相冷媒はエジェクタ5の低圧側流入部5bに吸引される。
<冷房運転>
図9は、室内熱交換器4での冷房(冷却)運転状態を表している。冷房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室外熱交換器3側に供給される。これにより、室外熱交換器3側の冷媒圧力は室内熱交換器4側の冷媒圧力よりも高くなることから、高圧側差圧切換弁10においては、第2流入部101b側が高圧、第1流入部101a側が低圧となるので、弁体102は第1流入部101a側(室内熱交換器4側)に押し付けられて閉じ、第2流入部101b(室外熱交換器3側)と流出部101cとが連通する。
図9は、室内熱交換器4での冷房(冷却)運転状態を表している。冷房モードでは、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2にて室外熱交換器3側に供給される。これにより、室外熱交換器3側の冷媒圧力は室内熱交換器4側の冷媒圧力よりも高くなることから、高圧側差圧切換弁10においては、第2流入部101b側が高圧、第1流入部101a側が低圧となるので、弁体102は第1流入部101a側(室内熱交換器4側)に押し付けられて閉じ、第2流入部101b(室外熱交換器3側)と流出部101cとが連通する。
また、低圧側差圧切換弁9においては、第1流出部91a側が低圧、第2流出部91b側が高圧となるので、弁体92は第2流出部91b側(室外熱交換器3側)に押し付けられて閉じ、第1流出部91b(室内熱交換器4側)と流入部91cが連通する。
各弁が上記のように作動することにより、圧縮機1を出た高温の冷媒は四方弁2を通り、室外熱交換器3側で外気に放熱する。その後、高圧側差圧切換弁10を通り、高圧側流入部5aからエジェクタ5へ入り、低圧側流入部5bから気液分離器6に貯まった液相冷媒を吸引して混合・昇圧される。そして吐出部5fから吐出された冷媒は低圧側差圧切換弁9を通って室内熱交換器4に至り室内空気から吸熱して冷房する。その後再び四方弁2を通って気液分離器6で気相冷媒と液相冷媒に分離され、気相冷媒は再び圧縮機1で圧縮される一方、液相冷媒はエジェクタ5の低圧側流入部5bに吸引される。
次に、本実施形態での特徴について述べる。エジェクタ5の高圧流入部5aの上流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ5へ流入する冷媒流路を切り換える高圧側差圧切換弁10と、エジェクタ5の流出部5fの下流に冷媒の圧力差を利用してエジェクタ5から流出した冷媒の流路を切り換える低圧側差圧切換弁9とを設け、四方弁2を切り換えた場合、高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入し、エジェクタ5が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる室外熱交換器3もしくは室内熱交換器4に流入するようになっている。これによれば、エジェクタ5の昇圧能力の低いもの、低圧側熱交換器の流路抵抗やエジェクタ5と低圧側熱交換器間の高低差が大きなものに対しても確実に作動する。
また、冷媒の圧力差を利用した高圧側差圧切換弁10と低圧側差圧切換弁9とを設けた簡素な構成で、エジェクタ5へ流入する冷媒流路と低圧側熱交換器へ流出する冷媒流路とは自動的に切り換わり、高圧冷媒は常に高圧流入部5aへ流入し、エジェクタ5が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる室外熱交換器3もしくは室内熱交換器4に流入するようになる。これにより、エジェクタ5を用いた冷凍サイクルにおいても膨張弁等を用いた冷凍サイクルと同様に、圧縮機1の出口に四方弁2を設けて冷媒の流れ方向を換えるだけで容易に加熱側と冷却側とを切り換えることができることとなる。
(第4実施形態)
図10は本発明の第4実施形態における冷凍サイクル装置の模式図であり、室内熱交換器4での暖房運転状態を表す。また、図11は図10の冷凍サイクル装置における室内熱交換器4での冷房運転状態を表すものである。本実施形態の冷凍サイクルは、上記第3実施形態の冷凍サイクルから気液分離器6を取り除いて構成したものである。この構成によっても、上記第3実施形態の冷凍サイクルと同様の作用と効果が得られるうえ、冷凍サイクルをより簡素に構成することができる。
図10は本発明の第4実施形態における冷凍サイクル装置の模式図であり、室内熱交換器4での暖房運転状態を表す。また、図11は図10の冷凍サイクル装置における室内熱交換器4での冷房運転状態を表すものである。本実施形態の冷凍サイクルは、上記第3実施形態の冷凍サイクルから気液分離器6を取り除いて構成したものである。この構成によっても、上記第3実施形態の冷凍サイクルと同様の作用と効果が得られるうえ、冷凍サイクルをより簡素に構成することができる。
(第5実施形態)
図12は、本発明の第5実施形態における切換弁一体エジェクタ50の構造を説明する断面模式図である。これは、第1・第2実施形態で説明した低圧側差圧切換弁9、または高圧側差圧切換弁10、もしくはその両方の差圧切換弁9・10を、エジェクタ5の本体ハウジング内に一体にして構成したものである。
図12は、本発明の第5実施形態における切換弁一体エジェクタ50の構造を説明する断面模式図である。これは、第1・第2実施形態で説明した低圧側差圧切換弁9、または高圧側差圧切換弁10、もしくはその両方の差圧切換弁9・10を、エジェクタ5の本体ハウジング内に一体にして構成したものである。
室外熱交換器3に連通する第1流入部50aは、内部で分岐して低圧側差圧切換弁9の第1流入部91aと高圧側差圧切換弁10の第2流入部101bとに連通している。また、室内熱交換器4に連通する第2流入部50bは、内部で分岐して低圧側差圧切換弁9の第2流入部91bと高圧側差圧切換弁10の第1流入部101aとに連通している。そして、低圧側差圧切換弁9の流出部91cはエジェクタ5の低圧側流入部5bと連通しており、高圧側差圧切換弁10の流出部101cはエジェクタ5の低圧側流入部5aと連通している。
92・102は、それぞれの両流入部から流入する冷媒の差圧によって作動する弁体である。そして、図13は図12の切換弁一体エジェクタ50を用いた冷凍サイクル装置の模式図であり、室内熱交換器4での冷房運転状態を表している。作動については上述の第1・第2実施形態と同様なので説明を省く。
次に、本実施形態での特徴について述べる。エジェクタ5に、低圧側差圧切換弁9、または前記高圧側差圧切換弁10、もしくはその両方の差圧切換弁9・10を一体にして構成している。このように、差圧切換弁9・10を一体として冷媒流路もエジェクタ5のハウジング内に形成することで、エジェクタ5と差圧切換弁9・10とを小型に構成できるうえ、これらのコストを抑えることができる。
また、冷媒流路の接続も加熱側と冷却側とを固定したサイクルと同様に、冷媒吐出側を気液分離器6に接続したうえ、この差圧弁一体エジェクタ50を室外熱交換器3と室内熱交換器4との間に接続するだけで良くなる。これにより、各機能部品間の接続配管および接続作業を省くことができ、小型に構成できるうえ、これらのコストを抑えることができる。
(その他の実施形態)
上述の第1実施形態では、第1逆止弁8aと第2逆止弁8bとの二つを組み合わせて高圧流入切換手段としているが、もちろん、この第1逆止弁8aと第2逆止弁8bとを一体化して一つのハウジングに二つの流入部と二つの弁体部と一つの流出部としても良い。また、高圧側差圧切換弁10の弁体102は球状に限るものではなく、例えば円筒形等であっても良い。
上述の第1実施形態では、第1逆止弁8aと第2逆止弁8bとの二つを組み合わせて高圧流入切換手段としているが、もちろん、この第1逆止弁8aと第2逆止弁8bとを一体化して一つのハウジングに二つの流入部と二つの弁体部と一つの流出部としても良い。また、高圧側差圧切換弁10の弁体102は球状に限るものではなく、例えば円筒形等であっても良い。
1…圧縮機
2…四方弁
3…室外熱交換器(第1熱交換器)
4…室内熱交換器(第2熱交換器)
5…エジェクタ
5a…高圧流入部
5b…低圧流入部
5f…吐出部
6…気液分離器
8a…第1逆止弁(高圧流入切換手段)
8b…第2逆止弁(高圧流入切換手段)
9…低圧側差圧切換弁(低圧流入切換手段、低圧流出切換手段)
10…高圧側差圧切換弁(高圧流入切換手段)
92…弁体
102…弁体
2…四方弁
3…室外熱交換器(第1熱交換器)
4…室内熱交換器(第2熱交換器)
5…エジェクタ
5a…高圧流入部
5b…低圧流入部
5f…吐出部
6…気液分離器
8a…第1逆止弁(高圧流入切換手段)
8b…第2逆止弁(高圧流入切換手段)
9…低圧側差圧切換弁(低圧流入切換手段、低圧流出切換手段)
10…高圧側差圧切換弁(高圧流入切換手段)
92…弁体
102…弁体
Claims (8)
- 冷凍サイクル内の気相冷媒を吸入し高圧に加圧して吐出する圧縮機(1)と、
前記圧縮機(1)から吐出される冷媒の流路を切り換える四方弁(2)と、
前記四方弁(2)からの冷媒と外気との熱交換を行う第1熱交換器(3)と、
前記四方弁(2)からの冷媒と被冷熱流体との熱交換を行う第2熱交換器(4)と、
前記圧縮機(1)で加圧された高圧冷媒を減圧して前記第1熱交換器(3)もしくは前記第2熱交換器(4)からの冷媒を吸引し混合し昇圧して吐出するエジェクタ(5)と、
前記エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒を気液分離して気相冷媒は前記圧縮機(1)に供給し液相冷媒は前記第1熱交換器(3)もしくは前記第2熱交換器(4)に供給する気液分離器(6)とを備えて成る冷凍サイクル装置において、
前記エジェクタ(5)の高圧流入部(5a)と低圧流入部(5b)とのそれぞれ上流に、冷媒の圧力差を利用して前記エジェクタ(5)へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段(8a、8b、10)と低圧流入切換手段(9)とを設け、前記四方弁(2)を切り換えても高圧冷媒は常に前記高圧流入部(5a)へ流入し、低圧冷媒は常に前記低圧流入部(5b)へ流入するようにしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 冷凍サイクル内の気相冷媒を吸入し高圧に加圧して吐出する圧縮機(1)と、
前記圧縮機(1)から吐出される冷媒の流路を切り換える四方弁(2)と、
前記四方弁(2)からの冷媒と外気との熱交換を行う第1熱交換器(3)と、
前記四方弁(2)からの冷媒と被冷熱流体との熱交換を行う第2熱交換器(4)と、
前記圧縮機(1)で加圧された高圧冷媒を減圧して気液分離器(6)からの液相冷媒を吸引し混合し昇圧して前記第1熱交換器(3)もしくは前記第2熱交換器(4)へ吐出するエジェクタ(5)と、
前記第1熱交換器(3)もしくは前記第2熱交換器(4)から流出する冷媒を気液分離して気相冷媒は前記圧縮機(1)に供給し液相冷媒は前記エジェクタ(5)に供給する前記気液分離器(6)とを備えて成る冷凍サイクル装置において、
前記エジェクタ(5)の高圧流入部(5a)の上流に冷媒の圧力差を利用して前記エジェクタ(5)へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段(10)と、前記エジェクタ(5)の吐出部(5f)の下流に冷媒の圧力差を利用して前記エジェクタ(5)から流出した冷媒の流路を切り換える低圧流出切換手段(9)とを設け、前記四方弁(2)を切り換えた場合、高圧冷媒は常に前記高圧流入部(5a)へ流入し、前記エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる前記第1熱交換器(3)もしくは前記第2熱交換器(4)に流入するようにしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 冷凍サイクル内の気相冷媒を吸入し高圧に加圧して吐出する圧縮機(1)と、
前記圧縮機(1)から吐出される冷媒の流路を切り換える四方弁(2)と、
前記四方弁(2)からの冷媒と外気との熱交換を行う第1熱交換器(3)と、
前記四方弁(2)からの冷媒と被冷熱流体との熱交換を行う第2熱交換器(4)と、
前記圧縮機(1)で加圧された高圧冷媒を減圧して低圧側となる前記第1熱交換器(3)もしくは前記第2熱交換器(4)から流出した冷媒の一部を吸引し混合し昇圧して再度前記第1熱交換器(3)もしくは前記第2熱交換器(4)へ吐出するエジェクタ(5)とを備えて成る冷凍サイクル装置において、
前記エジェクタ(5)の高圧流入部(5a)の上流に冷媒の圧力差を利用して前記エジェクタ(5)へ流入する冷媒流路を切り換える高圧流入切換手段(10)と、前記エジェクタ(5)の吐出部(5f)の下流に冷媒の圧力差を利用して前記エジェクタ(5)から流出した冷媒の流路を切り換える低圧流出切換手段(9)とを設け、前記四方弁(2)を切り換えても高圧冷媒は常に前記高圧流入部(5a)へ流入し、前記エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる前記第1熱交換器(3)もしくは前記第2熱交換器(4)に流入するようにしたことを特徴とする冷凍サイクル装置。 - 前記高圧流入切換手段(8a、8b)として、前記第1熱交換器(3)側の冷媒圧力と前記第2熱交換器(4)側の冷媒圧力とを受け、前記第1熱交換器(3)側の冷媒圧力が高い場合に開弁する第1逆止弁(8a)と、前記第2熱交換器(4)側の冷媒圧力が高い場合に開弁する第2逆止弁(8b)とを組み合わせて用い、前記四方弁(2)を切り換えても高圧冷媒は常に前記高圧流入部(5a)へ流入するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記低圧流入切換手段(9)として、前記第1熱交換器(3)側の冷媒圧力と前記第2熱交換器(4)側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体(92)を備えていずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を閉弁して冷媒圧力の低い側の流路を開弁する低圧側差圧切換弁(9)を用い、前記四方弁(2)を切り換えても低圧冷媒は常に前記低圧流入部(5b)へ流入するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記低圧流出切換手段(9)として、前記第1熱交換器(3)側の冷媒圧力と前記第2熱交換器(4)側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体(92)を備えていずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を閉弁して冷媒圧力の低い側の流路を開弁する低圧側差圧切換弁(9)を用い、前記四方弁(2)を切り換えた場合、前記エジェクタ(5)が吐出する気液二相冷媒は低圧側となる前記第1熱交換器(3)もしくは前記第2熱交換器(4)に流入するようにしたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の冷凍サイクル装置。
- 前記高圧流入切換手段(10)として、前記第1熱交換器(3)側の冷媒圧力と前記第2熱交換器(4)側の冷媒圧力とを受けて可動する弁体(102)を備えていずれかの高い冷媒圧力によって冷媒圧力の高い側の流路を開弁して冷媒圧力の低い側の流路を閉弁する高圧側差圧切換弁(10)を用い、前記四方弁(2)を切り換えても高圧冷媒は常に前記高圧流入部(5a)へ流入するようにしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
- 前記エジェクタ(5)に、前記低圧側差圧切換弁(9)または前記高圧側差圧切換弁(10)もしくはその両方の差圧切換弁(9、10)を一体にして構成したことを特徴とする請求項1〜3、5〜7のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2004
- 2004-03-19 JP JP2004081383A patent/JP2005037114A/ja not_active Withdrawn
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