JP2008057848A - エジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】エジェクタ吸引側の第２蒸発器１８の蒸発温度を適切に制御して必要能力を確保する。
【解決手段】蒸発温度の異なる複数の運転モードを提供するＥＣＵ２５を備えている。
これによれば、例えば、通常運転時とエコノミー運転モード時でも第２蒸発器１８を使用中か否かとで蒸発温度の異なる複数の運転モードを選択することができ、エジェクタ吸引側の第２蒸発器１８の蒸発温度を適切に制御して必要能力を確保することのできる。これにより、例えば第２蒸発器１８を冷蔵庫として用いる場合、収容物の温度を適切に保つことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する作動流体の巻き込み作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプであるエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル、特にエジェクタ上流の高圧側で分岐して複数台の蒸発器を持つ蒸気圧縮式冷凍サイクルに関するものであり、例えば、車両用空調冷蔵装置の冷凍サイクルに適用して有効である。

従来技術として、下記特許文献１に示されるように、同時に複数の蒸発器で冷却対象空間から吸熱し、さらにサイクル内の冷媒の流量調節を容易にできるエジェクタ式サイクルがある。このエジェクタ式サイクルでは、エジェクタの昇圧効果により、エジェクタ吐出側の第１蒸発器に対してエジェクタ吸引側の第２蒸発器がより低い蒸発温度で運転できることが特徴となっている。

一方、車両用空調装置の冷凍サイクルなどでは圧縮機の消費動力低減を目的として、春秋の中間シーズンなどには目標温度を夏期の低温側の目標温度より所定値だけ高めの温度に補正するエコノミー制御（省動力制御）が知られている。また、下記特許文献２にはエジェクタ式サイクルではないが、１つの冷凍サイクル内に主、副の２つの蒸発器を並列に設置するものにおいて、そのエコノミー制御（省動力制御）を実施するものが示されている。
特開２００５−３０８３８０号公報 特許第３７９９７６８号公報

しかしながら、上記特許文献１のエジェクタ式サイクルを、例えば、車両用空調冷蔵装置の冷凍サイクルに適用し、第１蒸発器を車室内の冷房を行う冷房用蒸発器、第２蒸発器を冷蔵庫（クールＢＯＸ）内の冷却を行う冷蔵用蒸発器としたものにおいて、上記特許文献２のエコノミー制御を実施して第１蒸発器の目標温度を高めに補正した場合、第２蒸発器の蒸発温度も同程度上昇してしまい、冷蔵に必要な冷却能力を保てなくなるという問題点がある。

本発明は、このような従来の技術を組み合わせた場合に発生する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、エジェクタ上流の高圧側で分岐するエジェクタ式サイクルにおいて、エジェクタ吸引側の第２エバポレータの蒸発温度を適切に制御して必要能力を確保することのできるエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル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９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、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１２）と、
圧縮機（１２）から吐出される高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
放熱器（１３）下流側の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とともに冷媒を吸引するエジェクタ（１４）と、
エジェクタ（１４）の冷媒流れ下流側に配置された第１蒸発器（１５）と、
圧縮機（１２）、放熱器（１３）、エジェクタ（１４）および第１蒸発器（１５）を含んで冷媒が循環する冷媒循環路の放熱器（１３）とエジェクタ（１４）との間から分岐させた冷媒流れをエジェクタ（１４）に導いて吸引させる分岐流路（１６）と、
分岐流路（１６）に配置されて冷媒流れを減圧する絞り手段（１７）と、
分岐流路（１６）において絞り手段（１７）の冷媒流れ下流側に配置された第２蒸発器（１８）とを備えるエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、
蒸発温度の異なる複数の運転モードを提供する制御手段（２５）を備える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、例えば、通常運転時とエコノミー運転モード時でも第２蒸発器（１８）を使用中か否かとで蒸発温度の異なる複数の運転モードを選択することができ、エジェクタ吸引側の第２蒸発器（１８）の蒸発温度を適切に制御して必要能力を確保することができる。これにより、例えば第２蒸発器（１８）を冷蔵庫として用いる場合、収容物の温度を適切に保つことができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、第１蒸発器（１５）の冷却度合（ｔ１）を検出する第１冷却度合検出手段（２８）と、
第２蒸発器（１８）の冷却度合（ｔ２）を検出する第２冷却度合検出手段（２９）とを備えるとともに、
制御手段（２５）は、第２蒸発器（１８）の冷却度合（ｔ２）が所定の温度範囲内となるように第１蒸発器（１５）の目標温度（ＴＯ）を制御することを特徴としている。

この請求項２に記載の発明によれば、より具体的に第２蒸発器（１８）の冷却度合（ｔ２）を検出する第２冷却度合検出手段（２９）を設け、その第２冷却度合検出手段（２９）で検出される冷却度合（ｔ２）に応じた制御を行うことで、第２蒸発器（１８）を適切な運転範囲内で運転させることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、圧縮機（１２）は、オンオフ作動の比率を制御することによって冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機であるとともに、
制御手段（２５）は、第１蒸発器（１５）の冷却度合（ｔ１）が目標温度（ＴＯ）となるように圧縮機（１２）のオンオフ作動の比率を制御することを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明では、請求項２に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、圧縮機（１２）は、吐出容量の変化によって冷媒吐出能力を調整する可変容量型圧縮機であるとともに、
制御手段（２５）は、第１蒸発器（１５）の冷却度合（ｔ１）が目標温度（ＴＯ）となるように圧縮機（１２）の吐出容量を制御することを特徴ととしている。

これら請求項３または請求項４に記載の発明によれば、圧縮機（１２）として、オンオフ作動の比率を制御することにより冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機を用いれば、目標温度（ＴＯ）を制御するための圧縮機能力制御をオンオフ作動制御により行うことができる。また、圧縮機（１２）として、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整する可変容量型圧縮機を用いれば、目標温度（ＴＯ）を制御するための圧縮機能力制御を吐出容量制御により行うことができる。

また、請求項５に記載の発明では、請求項２に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、分岐流路（１６）に冷媒流れを遮断する冷媒遮断手段（１９）を有するとともに、
制御手段（２５）は、第２蒸発器（１８）の冷却度合（ｔ２）が所定の温度範囲よりも低い場合、冷媒遮断手段（１９）にて分岐流路（１６）の冷媒流れを遮断することを特徴としている。

また、請求項６に記載の発明では、請求項２に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、第２蒸発器（１８）に送風する送風手段（２７）を有するとともに、
制御手段（２５）は、第２蒸発器（１８）の冷却度合（ｔ２）が所定の温度範囲よりも低い場合、送風手段（２７）での送風を停止することを特徴としている。

これら請求項５または請求項６に記載の発明によれば、第２蒸発器（１８）の冷却度合（ｔ２）が低下しすぎた場合、冷媒遮断手段（１９）にて分岐流路（１６）の冷媒流れを遮断する、もしくは送風手段（２７）での送風を停止する制御を行うことで、第２蒸発器（１８）のフロストを防止することができる。これにより、熱交換器など部品の凍結割れや凍結臭、および収容物の凍結や破損を防ぐことができる。

また、請求項７に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、第１蒸発器（１５）の目標温度（ＴＯ）を通常よりも所定値だけ高めのエコノミー温度（Ｔｅ）に補正して制御するエコノミー運転モードを有するとともに、
制御手段（２５）は、自動もしくは手動操作によってエコノミー運転モードが選択された場合、第２蒸発器（１８）が使用中のときには目標温度（ＴＯ）をエコノミー温度（Ｔｅ）へ補正する制御は行わない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、第１蒸発器（１５）の目標温度（ＴＯ）を高めに補正したことで第２蒸発器（１８）の蒸発温度も釣られて同程度上昇してしまい、冷蔵に必要な冷却能力を保てなくなるという問題点を防ぐことができる。

また、請求項８に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、第１蒸発器（１５）の目標温度（ＴＯ）を通常よりも所定値だけ高めの第１エコノミー温度（Ｔｅ）に補正して制御するエコノミー運転モードを有するとともに、
制御手段（２５）は、自動もしくは手動操作によってエコノミー運転モードが選択された場合、第２蒸発器（１８）が使用中のときには第１エコノミー温度（Ｔｅ）よりも低い第２エコノミー温度（Ｔｅ´）に補正して制御する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、第２蒸発器（１８）が使用中のときにはその冷却度合（ｔ２）が所定の温度範囲に収まる範囲で第１蒸発器（１５）の目標温度（ＴＯ）を第１エコノミー温度（Ｔｅ）よりも低い第２エコノミー温度（Ｔｅ´）に補正することで、第２蒸発器（１８）の蒸発温度が上昇してしまい、冷蔵に必要な冷却能力を保てなくなるという問題点を防ぐことができる。

また、請求項９に記載の発明では、請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、使用している冷媒は、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＣＯ_２冷媒のいずれか１つであることを特徴としている。この請求項９に記載の発明によれば、冷媒としてはフロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＣＯ_２冷媒のいずれか１つを使用すれば良い。

なお、ここでフロンとは炭素、フッ素、塩素、水素からなる有機化合物の総称であり、冷媒として広く使用されているものである。フロン系冷媒には、ＨＣＦＣ（ハイドロ・クロロ・フルオロ・カーボン）系冷媒、ＨＦＣ（ハイドロ・フルオロ・カーボン）系冷媒等が含まれており、これらはオゾン層を破壊しにくいため代替フロンと呼ばれる冷媒である。

また、ＨＣ（炭化水素）系冷媒とは、水素、炭素を含み、自然界に存在する冷媒物質のことである。このＨＣ系冷媒には、Ｒ６００ａ（イソブタン）、Ｒ２９０（プロパン）などがある。なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、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）
以下、本発明の第１実施形態について添付した図１、２、６、７を用いて詳細に説明する。まず図１は、本発明の一実施形態におけるエジェクタ式サイクルの構成を示す模式図である。本実施形態は、本発明に係るエジェクタ式サイクルを車両用空調冷蔵装置（いわゆるクールボックス付きのカーエアコン）の冷凍サイクルに適用した例を示しており、エジェクタ式サイクルには、冷媒が循環する冷媒循環経路１１が備えられている。

また、冷媒循環経路１１には、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１２が配置されている。本実施形態では、この圧縮機１２を図示しない車両走行用エンジンによりベルトなどを介して回転駆動するようになっている。そして、圧縮機１２として吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機を使用している。

ここで、吐出容量は１回転当たりの冷媒吐出量に相当するもので、冷媒の吸入容積を変化させることにより吐出容量を変化させることができる。可変容量型圧縮機１２としては斜板式が代表的であり、具体的には、斜板の角度を変化させてピストンストロークを変化させて冷媒の吸入容積を変化させる。なお、容量制御機構を構成する電磁式圧力制御装置１２ａにより斜板室の圧力（制御圧力）を変化させることにより、斜板の角度を外部から電気的に制御できる。

なお、本実施形態では、圧縮機１２として可変容量型圧縮機を用い、この可変容量型圧縮機１２の容量を後述するＥＣＵ２５により制御して、圧縮機１２の冷媒吐出能力を制御するようにしているが、圧縮機１２として固定容量型圧縮機を用い、この固定容量型圧縮機１２の作動を電磁クラッチによりオンオフ制御し、圧縮機１２のオンオフ作動の比率を制御して、圧縮機１２の冷媒吐出能力を制御するようにしても良い。

また、圧縮機１２として電動圧縮機を用いる場合は、電動圧縮機１２の回転数制御により冷媒吐出能力を制御するようにしても良い。この圧縮機１２の冷媒流れ下流側には放熱器１３が配置されている。放熱器１３は、圧縮機１２から吐出された高圧冷媒と図示しない冷却ファンにより送風される外気（車室外空気）との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却する。

放熱器１３よりもさらに冷媒流れ下流側部位には、エジェクタ１４が配置されている。このエジェクタ１４は流体を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する作動流体の巻き込み作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプである（ＪＩＳ Ｚ ８１２６ 番号２．１．２．３など参照）。

エジェクタ１４には、放熱器１３から流入する高圧冷媒の通路面積を小さく絞って、高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部１４ａと、ノズル部１４ａの冷媒噴出口と同一空間に配置され、後述する第２蒸発器１８からの気相冷媒を吸引する吸引口１４ｃが備えられている。

さらに、ノズル部１４ａおよび吸引口１４ｃの冷媒流れ下流側部位には、昇圧部を成すディフューザ部１４ｂが配置されている。このディフューザ部１４ｂは冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する作用を果たす。

エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂから流出した冷媒は、第１蒸発器１５に流入する。第１蒸発器１５は、例えば、図示しない車室内空調ユニットの通風路内に設置され、車室内冷房用の冷却作用を果たす。

具体的には、車室内空調ユニットの第１（電動）送風機２６により車室内空調空気が第１蒸発器１５に送風され、エジェクタ１４にて減圧後の低圧冷媒が第１蒸発器１５において車室内空調空気から吸熱して蒸発することにより車室内空調空気が冷却されて冷房能力を発揮する。第１蒸発器１５で蒸発した気相冷媒は圧縮機１２に吸入され、再び冷媒循環経路１１を循環する。

また、本実施形態のエジェクタ式サイクルには、冷媒循環経路１１の放熱器１３とエジェクタ１４との間の部位で分岐し、エジェクタ１４の吸引口１４ｃで冷媒循環経路１１に合流する分岐流路１６が形成されている。

この分岐流路１６には、冷媒の流量調節と冷媒の減圧を行う流量調節弁（本発明で言う絞り手段）１７が配置されている。この流量調節弁１７は、電気的に弁開度を調節可能なものである。この流量調節弁１７よりも冷媒流れ上流側部位には、電磁弁（本発明で言う冷媒遮断手段）１９が配置されている。この電磁弁１９は、操作パネル３０の冷蔵オンオフスイッチ３０ａがオフされた場合、この電磁弁１９で分岐流路１６を遮断して第２蒸発器１８への冷媒流れを止めるようになっている。

なお、本実施形態で操作パネル３０には、乗員の判断で後述するエコノミー運転モードをオンオフするためのエコノミーオンオフスイッチ３０ｂも設けられている。また、流量調節弁１７よりも冷媒流れ下流側部位には第２蒸発器１８が配置されている。この第２蒸発器１８は、例えば、図示しない車両搭載の冷蔵庫（クールボックス）内部に設置され、冷蔵庫内の冷却作用を果たす。冷蔵庫内の空気は、第２（電動）送風機（本発明で言う送風手段）２７によって第２蒸発器１８へ送風するようになっている。

なお、この第２蒸発器１８の熱負荷変動が比較的小さい場合には、先の流量調節弁１７として、絞り開度が一定になっているキャピラリチューブなどの固定絞りを用いても良い。また、流量調節弁１７として、固定絞りと電磁弁１９とを一体化した構成を用いれば、固定絞りによる流量調節機能に流路遮断（シャット）機能を組み合わせた絞り機構を構成できる。また、流量調節弁１７としては、蒸発器出口の過熱度などを検知して絞り開度を調節する機構を備えるもの（例えば膨張弁など）であっても良い。

本実施形態の第１・第２蒸発器１５、１８には、それぞれの冷却度合として第１・第２蒸発器１５、１８それぞれの温度を検出するサーミスタなどの第１・第２温度センサ（本発明で言う第１・第２冷却度合検出手段）２８、２９を設けている。なお、ここで制御のために検出する温度は、例えば、蒸発器後空気温度、蒸発器表面温度、冷蔵庫内温度、庫内の吹出空気温度などであっても良い。

そして、本実施形態では、第１・第２温度センサ（本発明で言う第１・第２冷却度合検出手段）２８、２９から第１・第２蒸発器１５、１８それぞれの冷却度合ｔ１、ｔ２や、操作パネル３０のスイッチ信号などが電気制御装置（本発明で言う制御手段、以下ＥＣＵと略称）２５へ入力されるとともに、可変容量型圧縮機１２の電磁式圧力制御装置１２ａ、電磁弁１９、第１・第２送風機２６、２７などはＥＣＵ２５からの制御信号により電気的に制御されるようになっている。

次に、上記構成における本実施形態の作動概要を説明する。圧縮機１２を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１２で圧縮されて高温高圧状態となった冷媒は矢印Ａ方向に吐出され、放熱器１３に流入する。放熱器１３では高温の冷媒が外気により冷却されて凝縮する。放熱器１３から流出した液相冷媒は、冷媒循環径路１１を流れる矢印Ｂの流れと、分岐流路１６を流れる矢印Ｃの流れとに分流する。

分岐流路１６を流れる冷媒（矢印Ｃ）は、流量調節弁１７で減圧されて低圧冷媒となり、この低圧冷媒は第２蒸発器１８で第２送風機２７によって送風される冷蔵庫内の空気から吸熱して蒸発する。これにより、第２蒸発器１８が冷蔵庫内の冷却作用を発揮する。

ここで、分岐流路１６を流れる冷媒流量、すなわち、第２蒸発器１８の冷媒流量はＥＣＵ２５により分岐流路１６の流量調節弁１７の開度を制御することで調節できる。従って、第２蒸発器１８が発揮する冷却対象空間（具体的には冷蔵庫内空間）の冷却能力は、ＥＣＵ２５にて流量調節弁１７の開度および第２送風機２７の回転数（送風量）を制御することによって制御できる。

第２蒸発器１８から流出した気相冷媒は、エジェクタ１４の吸引口１４ｃへ吸引される。一方、冷媒循環経路１１を流れる矢印Ｂの冷媒流れはエジェクタ１４に流入し、ノズル部１４ａで減圧され膨張する。従って、ノズル部１４ａで冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、このノズル部１４ａの噴出口から冷媒は高速度となって噴出する。この際の冷媒圧力低下により、吸引口１４ｃから第２蒸発器１８にて蒸発した気相冷媒を吸引する。

ノズル部１４ａから噴出した冷媒と吸引口１４ｃ吸引された冷媒は、ノズル部１４ａ下流側で混合してディフューザ部１４ｂに流入する。このディフューザ部１４ｂでは通路面積の拡大により、冷媒の速度（膨張）エネルギーが圧力エネルギーに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。エジェクタ１４のディフューザ部１４ｂから流出した冷媒は、第１蒸発器１５に流入する。

第１蒸発器１５では、冷媒が車室内へ吹き出す空調空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、圧縮機１２に吸入、圧縮され再び冷媒循環経路１１を矢印Ａ方向に流れる。ここで、ＥＣＵ２５は、圧縮機１２の容量制御を行って、圧縮機１２の冷媒吐出能力を制御することにより第１蒸発器１５への冷媒流量を調節するとともに、第１送風機２６の回転数（送風量）を制御することにより、第１蒸発器１５が発揮する冷却対象空間の冷却能力、具体的には車室内冷房能力を制御できる。

ところで、空調ユニットには第１蒸発器１５の冷却度合（具体的には、第１蒸発器１５の吹出直後の空気温度）を検出する第１温度センサ２８を設置して、この第１温度センサ２８の検出温度が予め設定した目標温度ＴＯ（蒸発器のフロスト防止温度、具体的には３℃付近）に維持されるように、圧縮機１２の吐出容量を制御している。これにより、蒸発器のフロストを防止して、蒸発器の冷却性能の低下を防止している。

また、春秋の中間シーズンなどには上記目標温度を夏期の低温側の目標温度より所定値だけ高めの温度に補正して、圧縮機稼働率を低下したり、圧縮機を低容量で運転させたりする、いわゆるエコノミー制御（省動力制御）によるエコノミー運転モードを実施するようにしている。

図７は、従来の通常運転時とエコノミー運転時との制御パターンを示す表である。まず、上述したようにエコノミースイッチ３０ｂで可変させる場合で固定容量圧縮機を用いている場合、通常運転時は３℃以下でオフし４℃以上でオンするパターンが、エコノミー制御時は１０℃以下でオフし１１℃以上でオンするパターンとなる。

また、可変容量圧縮機を用いている場合、通常運転時は５０〜１００％の容量範囲にて３℃以下でオフし４℃以上でオンするパターンが、エコノミー制御時は０〜５０％の容量範囲にて１０℃以下でオフし１１℃以上でオンするパターンとなる。また、オートエコノミーで可変させる場合、通常運転時は３℃一定のパターンが、エコノミー制御時は１５℃〜２５℃の中間温度範囲で目標温度を１０℃に補正するパターンとなる。このようなエコノミー制御によって圧縮機の消費動力を低減することができる。

図６は、通常運転時とエコノミー運転モード時とで第１蒸発器の温度ｔ１と第２蒸発器の温度ｔ２との例を表すグラフである。（ａ）の通常運転時、第１蒸発器１５の温度ｔ１は目標温度ＴＯと成るよう制御され、第２蒸発器１８の温度ｔ２はエジェクタ１４の昇圧効果によって所定の温度分だけ低くなって所定の温度範囲内で運転されるようになっている。この第２蒸発器１８の運転領域は、例えば冷蔵庫で冷却する飲み物に適切な温度範囲などである。

次に、図６（ｂ）に示すように、この複数台の蒸発器を持つエジェクタ式サイクルにおいて、図７で示したようなエコノミー制御を実施すると、第１蒸発器１５の目標温度ＴＯがエコノミー制御での目標温度Ｔｅに補正されて上がるため、第２蒸発器１８の温度ｔ２も同程度上昇してしまい、冷蔵に必要な冷却能力を保てなくなる。但し、第２蒸発器１８を使用していなければ問題ではないため、第１蒸発器１５のみの使用時にはこのようにエコノミー制御を実施するものである。

しかし、第２蒸発器１８を使用している状況で第２蒸発器１８が冷蔵に必要な冷却能力を保てなくなるのは問題（本発明の課題）であるため、図６（ｃ）に示すように、第２蒸発器１８の温度ｔ２が所定の温度範囲内に収まるよう第１蒸発器１５のエコノミー制御での目標温度Ｔｅを第２の目標温度Ｔｅ´まで下げてエコノミー制御を実施するものである。

より具体的に、図２のフローチャートで説明する。図２は、本発明の第１実施形態における第２蒸発器使用時のエコノミー制御の制御作動を示すフローチャートである。まずステップＳ１では、第２蒸発器１８の温度ｔ２を読み込む。そして、次のステップＳ２では、その温度ｔ２が所定温度範囲内であるか否かを判定する。その判定結果がＮＯで所定温度範囲よりも高い場合にはステップＳ３へ進んで第１蒸発器１５の目標温度ＴＯを所定量だけ下げてリターンする。

また逆に、ステップＳ２での判定結果がＮＯで所定温度範囲よりも低い場合にはステップＳ４へ進んで第１蒸発器１５の目標温度ＴＯを所定量だけ上げてリターンする。その結果、ステップＳ２での判定結果がＹＥＳで所定温度範囲内である場合にはステップＳ５へ進んで現目標温度ＴＯを維持しつつリターンして作動を続行するものである。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について列挙する。まず、蒸発温度の異なる複数の運転モードを提供するＥＣＵ２５を備えている。これによれば、例えば、通常運転時とエコノミー運転モード時でも第２蒸発器１８を使用中か否かとで蒸発温度の異なる複数の運転モードを選択することができ、エジェクタ吸引側の第２蒸発器１８の蒸発温度を適切に制御して必要能力を確保することのできる。これにより、例えば第２蒸発器１８を冷蔵庫として用いる場合、収容物の温度を適切に保つことができる。

また、第１蒸発器１５の冷却度合ｔ１を検出する第１温度センサ２８と、第２蒸発器１８の冷却度合ｔ２を検出する第２温度センサ２９とを備えるとともに、ＥＣＵ２５は、第２蒸発器１８の冷却度合ｔ２が所定の温度範囲内となるように第１蒸発器１５の目標温度ＴＯを制御している。

これによれば、より具体的に第２蒸発器１８の冷却度合ｔ２を検出する第２温度センサ２９を設け、その第２温度センサ２９で検出される冷却度合ｔ２に応じた制御を行うことで、第２蒸発器１８を適切な運転範囲内で運転させることができる。

また、圧縮機１２は、オンオフ作動の比率を制御することによって冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機であるとともに、ＥＣＵ２５は、第１蒸発器１５の冷却度合ｔ１が目標温度ＴＯとなるように圧縮機１２のオンオフ作動の比率を制御するようにしている。

また、圧縮機１２は、吐出容量の変化によって冷媒吐出能力を調整する可変容量型圧縮機であるとともに、ＥＣＵ２５は、第１蒸発器１５の冷却度合ｔ１が目標温度ＴＯとなるように圧縮機１）の吐出容量を制御するようにしている。

これらによれば、圧縮機１２として、オンオフ作動の比率を制御することにより冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機を用いれば、目標温度ＴＯを制御するための圧縮機能力制御をオンオフ作動制御により行うことができる。また、圧縮機１２として、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整する可変容量型圧縮機を用いれば、目標温度ＴＯを制御するための圧縮機能力制御を吐出容量制御により行うことができる。なお、使用している冷媒は、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＣＯ_２冷媒のいずれか１つである。

（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態における第２蒸発器使用時のエコノミー制御での制御作動を示すフローチャートである。上述した図２のフローチャートとはステップＳ４、５での作動がステップＳ６、７の作動に置き換わっただけのため、共通する部分の説明は省略する。ステップＳ２の判定結果で高い場合の処置は同じであるが、低い場合はステップＳ６へ進んで分岐流路１６の電磁弁１９を閉じるか、もしくは第２蒸発器１８へ送風する第２送風機２７を停止させてリターンする。

その結果、ステップＳ２での判定結果がＹＥＳで所定温度範囲内である場合には、ステップＳ７へ進んで現目標温度ＴＯを維持するとともに、分岐流路１６の電磁弁１９を開くるか、もしくは第２蒸発器１８へ送風する第２送風機２７を運転させてリターンして作動を続行するものである。

上述した第１実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、分岐流路１６に冷媒流れを遮断する冷媒遮断手段としての電磁弁１９を有するとともに、ＥＣＵ２５は、第２蒸発器１８の冷却度合ｔ２が所定の温度範囲よりも低い場合、電磁弁１９にて分岐流路１６の冷媒流れを遮断するようにしている。

もしくは、第２蒸発器１８に送風する送風手段としての第２送風機２７を有するとともに、ＥＣＵ２５は、第２蒸発器１８の冷却度合ｔ２が所定の温度範囲よりも低い場合、第２送風機２７での送風を停止するようにしている。

これらによれば、第２蒸発器１８の冷却度合ｔ２が低下しすぎた場合、電磁弁１９にて分岐流路１６の冷媒流れを遮断する、もしくは第２送風機２７での送風を停止する制御を行うことで、第２蒸発器１８のフロストを防止することができる。これにより、熱交換器など部品の凍結割れや凍結臭、および収容物の凍結や破損を防ぐことができる。

（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態におけるＥＣＵ２５の制御作動を示すフローチャートである。まずステップＳ１１では、操作パネル３０のエコノミースイッチ３０ｂがＯＮ状態であるか否かの判定を行う。その判定結果がＮＯで通常運転である場合には以下のスイップをパスしてリターンするものである。また、ステップＳ１１での判定結果がＹＥＳでエコノミー制御を指示されている場合は、ステップＳ１２へ進んで第２蒸発器１８が使用中であるか否かの判定を行う。

その判定結果がＮＯで、第２蒸発器１８が使用されておらず、第１蒸発器１５だけの運転状態である場合にはステップＳ１３へ進み、図７で示した通常のエコノミー制御を実施するものである。また、ステップＳ１２での判定結果がＹＥＳで、第２蒸発器１８が使用中である場合にはステップＳ１４へ進み、第１蒸発器１５を通常運転での目標温度ＴＯで制御し、実質的にはエコノミー制御を行わないものである。

上述した各実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、第１蒸発器１５の目標温度ＴＯを通常よりも所定値だけ高めのエコノミー温度Ｔｅに補正して制御するエコノミー運転モードを有するとともに、ＥＣＵ２５は、自動もしくは手動操作によってエコノミー運転モードが選択された場合、第２蒸発器１８が使用中のときには目標温度ＴＯをエコノミー温度Ｔｅへ補正する制御は行わないようにしている。

これによれば、第１蒸発器１５の目標温度ＴＯを高めに補正したことで第２蒸発器１８の蒸発温度も釣られて同程度上昇してしまい、冷蔵に必要な冷却能力を保てなくなるという問題点を防ぐことができる。

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態におけるＥＣＵ２５の制御作動を示すフローチャートである。上述した図４のフローチャートとはステップＳ１４での作動がステップＳ１５の作動に置き換わっただけのため、共通する部分の説明は省略する。ステップＳ１２での判定結果がＹＥＳで、第２蒸発器１８が使用中である場合にはステップＳ１５へ進み、第１蒸発器１５の目標温度ＴＯを先のエコノミー温度Ｔｅよりも低い第２エコノミー温度Ｔｅ´に補正して制御するものである。

上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。本実施形態では、第１蒸発器１５の目標温度ＴＯを、通常よりも所定値だけ高めの第１エコノミー温度Ｔｅに補正して制御するエコノミー運転モードを有するとともに、ＥＣＵ２５は、自動もしくは手動操作によってエコノミー運転モードが選択された場合、第２蒸発器１８が使用中のときには第１エコノミー温度Ｔｅよりも低い第２エコノミー温度Ｔｅ´に補正して制御するようにしている。

これによれば、第２蒸発器１８が使用中のときにはその冷却度合ｔ２が所定の温度範囲に収まる範囲で第１蒸発器１５の目標温度ＴＯを第１エコノミー温度Ｔｅよりも低い第２エコノミー温度Ｔｅ´に補正することで、第２蒸発器１８の蒸発温度が上昇してしまい、冷蔵に必要な冷却能力を保てなくなるという問題点を防ぐことができる。

（その他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下述べるごとく種々変形可能である。上述の実施形態では本発明を車両用空調冷蔵装置に適用した例を示したが、冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１５と冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器１８の両方をともに車室内の異なる領域（例えば、車室内前席側領域と車室内後席側領域）の冷房に用いるものに適用しても良い。

冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１５と冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器１８の両方を、ともに冷蔵庫内の冷却に用いても良い。つまり、冷媒蒸発温度が高温側となる第１蒸発器１５により冷蔵庫内の冷蔵室を冷却し、冷媒蒸発温度が低温側となる第２蒸発器１８により冷蔵庫内の冷凍室を冷却するようにしても良い。また、その他の二つの蒸発温度帯で運転するエジェクタ式サイクルへ適用しても良い。

上述の実施形態では、気液分離器を用いていない構成例を示したが、第１蒸発器１５の上流側に気液分離器を設けて第１蒸発器１５に液冷媒のみを流入させたり、圧縮機１２上流側に気液分離器を設けて圧縮機１２に気相冷媒のみを流入させたりする構成としても良い。また、放熱器１３の下流側に冷媒の気液分離を行って液冷媒のみを下流側に導出するレシーバを配置しても良い。

上述の実施形態において、エジェクタ１４として、第１蒸発器１５の出口冷媒過熱度などを検知してエジェクタ１４のノズル１４ａの冷媒流路面積、つまり流量を調節する可変流量型のエジェクタを使用すれば、ノズル１４ａから噴出する冷媒圧力（吸引する気相冷媒の流量）を制御するようにしても良い。

上述の実施形態に、高圧側冷媒とエジェクタ１４から吐出されて圧縮機１２に吸入される低圧側冷媒とを熱交換させる熱回収手段としての内部熱交換器を有するエジェクタ式サイクルとしても良い。また、上述の実施形態において、複数の蒸発器、例えば、第１・第２蒸発器１５、１８を１つのユニットとして一体に組み付けても良い。

なお、上述の実施形態では、冷媒の種類を特定しなかったが、冷媒はフロン系、ＨＣ系の代替フロン、二酸化炭素など蒸気圧縮式の超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルのいずれに適用できるものであっても良い。

本発明の一実施形態におけるエジェクタ式サイクルの構成を示す模式図である。 本発明の第１実施形態における第２蒸発器使用時のエコノミー制御での制御作動を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態における第２蒸発器使用時のエコノミー制御での制御作動を示すフローチャートである。 本発明の第３実施形態におけるＥＣＵ２５の制御作動を示すフローチャートである。 本発明の第４実施形態におけるＥＣＵ２５の制御作動を示すフローチャートである。 通常運転時とエコノミー運転モード時とで第１蒸発器の温度ｔ１と第２蒸発器の温度ｔ２との例を表すグラフである。 従来の通常運転時とエコノミー運転時との制御パターンを示す表である。

符号の説明

１２…圧縮機
１３…放熱器
１４…エジェクタ
１５…第１蒸発器
１６…分岐流路
１７…流量調節弁（絞り手段）
１８…第２蒸発器
１９…電磁弁（冷媒遮断手段）
２５…ＥＣＵ（制御手段）
２７…電動送風機（送風手段）
２８…第１温度センサ（第１冷却度合検出手段）
２９…第２温度センサ（第２冷却度合検出手段）
ＴＯ…第１蒸発器の目標温度
Ｔｅ…エコノミー温度、第１エコノミー温度
Ｔｅ´…第２エコノミー温度
ｔ１…第１蒸発器の冷却度合
ｔ２…第２蒸発器の冷却度合

Claims (9)

1. 冷媒を吸入して圧縮する圧縮機（１２）と、
   前記圧縮機（１２）から吐出される高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１３）と、
   前記放熱器（１３）下流側の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とともに冷媒を吸引するエジェクタ（１４）と、
   前記エジェクタ（１４）の冷媒流れ下流側に配置された第１蒸発器（１５）と、
   前記圧縮機（１２）、前記放熱器（１３）、前記エジェクタ（１４）および前記第１蒸発器（１５）を含んで冷媒が循環する冷媒循環路の前記放熱器（１３）と前記エジェクタ（１４）との間から分岐させた冷媒流れを前記エジェクタ（１４）に導いて吸引させる分岐流路（１６）と、
   前記分岐流路（１６）に配置されて前記冷媒流れを減圧する絞り手段（１７）と、
   前記分岐流路（１６）において前記絞り手段（１７）の冷媒流れ下流側に配置された第２蒸発器（１８）とを備えるエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、
   蒸発温度の異なる複数の運転モードを提供する制御手段（２５）を備えることを特徴とするエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル。
2. 前記第１蒸発器（１５）の冷却度合（ｔ１）を検出する第１冷却度合検出手段（２８）と、
   前記第２蒸発器（１８）の冷却度合（ｔ２）を検出する第２冷却度合検出手段（２９）とを備えるとともに、
   前記制御手段（２５）は、前記第２蒸発器（１８）の前記冷却度合（ｔ２）が所定の温度範囲内となるように前記第１蒸発器（１５）の目標温度（ＴＯ）を制御することを特徴とする請求項１に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル。
3. 前記圧縮機（１２）は、オンオフ作動の比率を制御することによって冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機であるとともに、
   前記制御手段（２５）は、前記第１蒸発器（１５）の前記冷却度合（ｔ１）が前記目標温度（ＴＯ）となるように前記圧縮機（１２）のオンオフ作動の比率を制御することを特徴とする請求項２に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル。
4. 前記圧縮機（１２）は、吐出容量の変化によって冷媒吐出能力を調整する可変容量型圧縮機であるとともに、
   前記制御手段（２５）は、前記第１蒸発器（１５）の前記冷却度合（ｔ１）が前記目標温度（ＴＯ）となるように前記圧縮機（１２）の吐出容量を制御することを特徴とする請求項２に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル。
5. 前記分岐流路（１６）に冷媒流れを遮断する冷媒遮断手段（１９）を有するとともに、
   前記制御手段（２５）は、前記第２蒸発器（１８）の前記冷却度合（ｔ２）が所定の温度範囲よりも低い場合、前記冷媒遮断手段（１９）にて前記分岐流路（１６）の冷媒流れを遮断することを特徴とする請求項２に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル。
6. 前記第２蒸発器（１８）に送風する送風手段（２７）を有するとともに、
   前記制御手段（２５）は、前記第２蒸発器（１８）の前記冷却度合（ｔ２）が所定の温度範囲よりも低い場合、前記送風手段（２７）での送風を停止することを特徴とする請求項２に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル。
7. 前記第１蒸発器（１５）の目標温度（ＴＯ）を通常よりも所定値だけ高めのエコノミー温度（Ｔｅ）に補正して制御するエコノミー運転モードを有するとともに、
   前記制御手段（２５）は、自動もしくは手動操作によって前記エコノミー運転モードが選択された場合、前記第２蒸発器（１８）が使用中のときには前記目標温度（ＴＯ）を前記エコノミー温度（Ｔｅ）へ補正する制御は行わないことを特徴とする請求項１に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル。
8. 前記第１蒸発器（１５）の目標温度（ＴＯ）を通常よりも所定値だけ高めの第１エコノミー温度（Ｔｅ）に補正して制御するエコノミー運転モードを有するとともに、
   前記制御手段（２５）は、自動もしくは手動操作によって前記エコノミー運転モードが選択された場合、前記第２蒸発器（１８）が使用中のときには前記第１エコノミー温度（Ｔｅ）よりも低い第２エコノミー温度（Ｔｅ´）に補正して制御することを特徴とする請求項１に記載のエジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍サイクル。
9. 使用している冷媒は、フロン系冷媒、ＨＣ系冷媒、ＣＯ_２冷媒のいずれか１つであることを特徴とする請求項１ないし請求項８のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクル。

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