JP4858399B2 - 冷凍サイクル - Google Patents
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Description
本発明は、複数の冷媒減圧手段を並列に備え複数の冷媒蒸発器へ供給される冷媒の減圧状態を調節する蒸気圧縮式の冷凍サイクルに関する。
従来技術として、下記特許文献１に開示された蒸気圧縮式の冷凍サイクルがある。この特許文献１では、冷媒環状通路内において冷媒減圧手段および冷媒循環手段の役割を果たすエジェクタの冷媒流れ下流側に第１蒸発器を配置するともに、環状通路のエジェクタ上流部から分岐しエジェクタの冷媒吸入口に至る冷媒分岐通路に減圧手段と第２蒸発器を設け、冷媒蒸発温度の異なる第１蒸発器と第２蒸発器とを空気流れ方向に並設した冷凍サイクルが開示されている。
この冷凍サイクルでは、エジェクタの減圧手段としてのノズル部もしくはノズル部上流側に別に設けた減圧手段、または分岐通路に設けた減圧手段のいずれか１つを減圧量可変式とし、ノズル部から噴射する冷媒流量と冷媒吸入口から吸入される冷媒流量との比を調節して、両蒸発器における吸熱能力が効率よく発揮できるようになっている。
特開２００７−７８３３９号公報
上記従来技術のように複数の減圧手段を並列に備え複数の蒸発器へ供給される冷媒の状態を調節する冷凍サイクルに対し、本発明者らは、一層の性能向上を目指して鋭意検討を行なった結果、環状通路に設ける減圧手段および分岐通路に設ける減圧手段のいずれも減圧量可変式とし、サイクル内を流通する冷媒の状態を適切に調節すれば、更なる効率の向上が可能であることを見出した。
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、複数の可変式減圧手段による冷媒減圧量を制御して、効率を更に向上することが可能な冷凍サイクルを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、
冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）から吐出された冷媒の放熱を行なう放熱器（１２）と、
放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第１減圧手段（１３ａ）と、
第１減圧手段（１３ａ）で減圧した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
第１蒸発器（１４）で蒸発した冷媒を圧縮機（１１）に吸入させるように、圧縮機（１１）、放熱器（１２）、第１減圧手段（１３ａ）、第１蒸発器（１４）を環状に接続した環状通路（１０）と、
環状通路（１０）の放熱器（１２）と第１減圧手段（１３ａ）との間から分岐するように設けられ、放熱器（１２）から流出した冷媒の一部を、第１減圧手段（１３ａ）を迂回させて第１減圧手段（１３ａ）から圧縮機（１１）に向かう冷媒と合流するように導く分岐通路（２０）と、
分岐通路（２０）に設けられ、放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第２減圧手段（２３）と、
分岐通路（２０）に設けられ、第２減圧手段（２３）で減圧した冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２４）と、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）の減圧量を制御する制御手段（１００）と、を備え、
第１蒸発器（１４）と第２蒸発器（２４）とが、第１蒸発器（１４）を通過した後の外部流体が第２蒸発器（２４）を通過するように配置された冷凍サイクルであって、
制御手段（１００）は、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは圧力差に関連する物理量に基づいて制御するものであり、
制御手段（１００）は、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差もしくは圧力差に関連する物理量が目標値と一致するように制御しており、
放熱器（１２）へ流入する外部流体の温度、放熱器（１２）から流出する外部流体の温度、第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の温度、および、第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の湿度の少なくともいずれかに応じて、目標値を変更することを特徴としている。
冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）から吐出された冷媒の放熱を行なう放熱器（１２）と、
放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第１減圧手段（１３ａ）と、
第１減圧手段（１３ａ）で減圧した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
第１蒸発器（１４）で蒸発した冷媒を圧縮機（１１）に吸入させるように、圧縮機（１１）、放熱器（１２）、第１減圧手段（１３ａ）、第１蒸発器（１４）を環状に接続した環状通路（１０）と、
環状通路（１０）の放熱器（１２）と第１減圧手段（１３ａ）との間から分岐するように設けられ、放熱器（１２）から流出した冷媒の一部を、第１減圧手段（１３ａ）を迂回させて第１減圧手段（１３ａ）から圧縮機（１１）に向かう冷媒と合流するように導く分岐通路（２０）と、
分岐通路（２０）に設けられ、放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第２減圧手段（２３）と、
分岐通路（２０）に設けられ、第２減圧手段（２３）で減圧した冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２４）と、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）の減圧量を制御する制御手段（１００）と、を備え、
第１蒸発器（１４）と第２蒸発器（２４）とが、第１蒸発器（１４）を通過した後の外部流体が第２蒸発器（２４）を通過するように配置された冷凍サイクルであって、
制御手段（１００）は、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは圧力差に関連する物理量に基づいて制御するものであり、
制御手段（１００）は、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差もしくは圧力差に関連する物理量が目標値と一致するように制御しており、
放熱器（１２）へ流入する外部流体の温度、放熱器（１２）から流出する外部流体の温度、第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の温度、および、第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の湿度の少なくともいずれかに応じて、目標値を変更することを特徴としている。
これによると、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の状態、すなわち高圧側の冷媒状態を、放熱器（１２）における放熱の効率が好適となる冷媒状態とすることが可能であり、かつ、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との温度差を、外部流体の流れ方向（ＡＡ）に並設された第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）において着霜を抑制して外部流体から吸熱する効率が好適となる温度差とすることが可能である。このようにして、冷凍サイクル（１）の効率を更に向上することが可能である。
また、放熱器（１２）、第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）の外部流体の温度や、第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）の着霜状態等の環境条件が変化した場合であっても、好適な第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差を確保しつつ運転することが可能である。
また、請求項２に記載の発明では、
冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）から吐出された冷媒の放熱を行なう放熱器（１２）と、
放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第１減圧手段（１３ａ）と、
第１減圧手段（１３ａ）で減圧した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
第１蒸発器（１４）で蒸発した冷媒を圧縮機（１１）に吸入させるように、圧縮機（１１）、放熱器（１２）、第１減圧手段（１３ａ）、第１蒸発器（１４）を環状に接続した環状通路（１０）と、
環状通路（１０）の放熱器（１２）と第１減圧手段（１３ａ）との間から分岐するように設けられ、放熱器（１２）から流出した冷媒の一部を、第１減圧手段（１３ａ）を迂回させて第１減圧手段（１３ａ）から圧縮機（１１）に向かう冷媒と合流するように導く分岐通路（２０）と、
分岐通路（２０）に設けられ、放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第２減圧手段（２３）と、
分岐通路（２０）に設けられ、第２減圧手段（２３）で減圧した冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２４）と、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）の減圧量を制御する制御手段（１００）と、を備え、
第１蒸発器（１４）と第２蒸発器（２４）とが、第１蒸発器（１４）を通過した後の外部流体が第２蒸発器（２４）を通過するように配置された冷凍サイクルであって、
制御手段（１００）は、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは圧力差に関連する物理量に基づいて制御するものであり、
制御手段（１００）は、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差もしくは圧力差に関連する物理量が目標値と一致するように制御しており、
第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）の少なくともいずれかの外表面温度に応じて、目標値を変更することを特徴としている。
これによると、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の状態、すなわち高圧側の冷媒状態を、放熱器（１２）における放熱の効率が好適となる冷媒状態とすることが可能であり、かつ、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との温度差を、外部流体の流れ方向（ＡＡ）に並設された第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）において着霜を抑制して外部流体から吸熱する効率が好適となる温度差とすることが可能である。このようにして、冷凍サイクル（１）の効率を更に向上することが可能である。
また、第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）に着霜が始まり外表面の温度低下が発生した場合、すなわち着霜が進行し易い条件となった場合には、第１蒸発器（１４）と第２蒸発器（２４）との冷媒圧力差を拡大することで、第２蒸発器（２４）に対する第１蒸発器（１４）の温度が高くなるように両蒸発器（１４、２４）の温度差を大きくし、着霜を抑制することが可能である。
また、放熱器（１２）、第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）の外部流体の温度や、第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）の着霜状態等の環境条件が変化した場合であっても、好適な第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差を確保しつつ運転することが可能である。
また、請求項２に記載の発明では、
冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）から吐出された冷媒の放熱を行なう放熱器（１２）と、
放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第１減圧手段（１３ａ）と、
第１減圧手段（１３ａ）で減圧した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
第１蒸発器（１４）で蒸発した冷媒を圧縮機（１１）に吸入させるように、圧縮機（１１）、放熱器（１２）、第１減圧手段（１３ａ）、第１蒸発器（１４）を環状に接続した環状通路（１０）と、
環状通路（１０）の放熱器（１２）と第１減圧手段（１３ａ）との間から分岐するように設けられ、放熱器（１２）から流出した冷媒の一部を、第１減圧手段（１３ａ）を迂回させて第１減圧手段（１３ａ）から圧縮機（１１）に向かう冷媒と合流するように導く分岐通路（２０）と、
分岐通路（２０）に設けられ、放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第２減圧手段（２３）と、
分岐通路（２０）に設けられ、第２減圧手段（２３）で減圧した冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２４）と、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）の減圧量を制御する制御手段（１００）と、を備え、
第１蒸発器（１４）と第２蒸発器（２４）とが、第１蒸発器（１４）を通過した後の外部流体が第２蒸発器（２４）を通過するように配置された冷凍サイクルであって、
制御手段（１００）は、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは圧力差に関連する物理量に基づいて制御するものであり、
制御手段（１００）は、
第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差もしくは圧力差に関連する物理量が目標値と一致するように制御しており、
第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）の少なくともいずれかの外表面温度に応じて、目標値を変更することを特徴としている。
これによると、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の状態、すなわち高圧側の冷媒状態を、放熱器（１２）における放熱の効率が好適となる冷媒状態とすることが可能であり、かつ、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との温度差を、外部流体の流れ方向（ＡＡ）に並設された第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）において着霜を抑制して外部流体から吸熱する効率が好適となる温度差とすることが可能である。このようにして、冷凍サイクル（１）の効率を更に向上することが可能である。
また、第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）に着霜が始まり外表面の温度低下が発生した場合、すなわち着霜が進行し易い条件となった場合には、第１蒸発器（１４）と第２蒸発器（２４）との冷媒圧力差を拡大することで、第２蒸発器（２４）に対する第１蒸発器（１４）の温度が高くなるように両蒸発器（１４、２４）の温度差を大きくし、着霜を抑制することが可能である。
また、請求項３に記載の発明では、
放熱器（１２）から流出した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部（１３ａ）、ノズル部（１３ａ）から噴射する冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１３ｂ）、およびノズル部（１３ａ）から噴射する冷媒と冷媒吸引口（１３ｂ）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（１３ｃ、１３ｄ）を有するエジェクタ（１３）を備え、
第１減圧手段（１３ａ）はエジェクタ（１３）のノズル部（１３ａ）であり、
分岐通路（２０）は、下流端がエジェクタ（１３）の冷媒吸入口（１３ｂ）に接続されて、第２蒸発器（２４）で蒸発した冷媒を冷媒吸入口（１３ｂ）に流入させることを特徴としている。
放熱器（１２）から流出した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部（１３ａ）、ノズル部（１３ａ）から噴射する冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１３ｂ）、およびノズル部（１３ａ）から噴射する冷媒と冷媒吸引口（１３ｂ）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（１３ｃ、１３ｄ）を有するエジェクタ（１３）を備え、
第１減圧手段（１３ａ）はエジェクタ（１３）のノズル部（１３ａ）であり、
分岐通路（２０）は、下流端がエジェクタ（１３）の冷媒吸入口（１３ｂ）に接続されて、第２蒸発器（２４）で蒸発した冷媒を冷媒吸入口（１３ｂ）に流入させることを特徴としている。
これによると、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差を、エジェクタ（１３）の昇圧効果によって熱移送の効率がより好適となるように調整することが可能である。したがって、冷凍サイクル（１）の効率を一層向上することが可能である。
また、請求項４に記載の発明では、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力を検出する圧力検出手段（９２）を備え、制御手段（１００）は、圧力検出手段（９２）が検出した圧力に基づいて、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を制御することを特徴としている。
これによると、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力、すなわち高圧側圧力を制御因子とすることで、圧縮機（１１）に吸入される冷媒の状態に関わらず放熱器（１２）による放熱の効率が好適となる冷媒状態まで圧力を高めることが可能である。
また、請求項５に記載の発明では、圧縮機（１１）から吐出される冷媒の温度を検出する吐出冷媒温度検出手段（９１）を備え、制御手段（１００）は、吐出冷媒温度検出手段（９１）が検出した冷媒温度に基づいて、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を制御することを特徴としている。
これによると、圧縮機（１１）の出口冷媒温度を制御因子とすることで、圧縮機（１１）の耐熱温度を超えることなく運転させることが可能であり、圧縮機の寿命低下を抑止することができる。
また、請求項６に記載の発明では、第１蒸発器（１４）内を流れる冷媒の圧力を検出する第１蒸発器冷媒圧力検出手段と、第２蒸発器（２４）内を流れる冷媒の圧力を検出する第２蒸発器冷媒圧力検出手段と、を備え、制御手段（１００）は、第１蒸発器冷媒圧力検出手段が検出した冷媒圧力と第２蒸発器冷媒圧力手段が検出した冷媒圧力と差に基づいて、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を制御することを特徴としている。
これによると、第１蒸発器（１４）内の冷媒圧力と第２蒸発器（２４）内の冷媒圧力とを直接検知して、正確な冷媒の圧力差に基づいて、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を制御することができる。
また、請求項７に記載の発明では、第１蒸発器（１４）内を流れる冷媒の温度を検出する第１蒸発器冷媒温度検出手段（９３）と、第２蒸発器（２４）内を流れる冷媒の温度を検出する第２蒸発器冷媒温度検出手段（９４）と、を備え、制御手段（１００）は、第１蒸発器冷媒温度検出手段（９３）が検出した冷媒温度と第２蒸発器冷媒温度検出手段（９４）が検出した冷媒温度と差を圧力差に関連する物理量とし、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を制御することを特徴としている。
これによると、比較的安価な手段により圧力差に関連する物理量である冷媒温度差を検知し、これに基づいて第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を制御することができる。
また、請求項８に記載の発明では、
制御手段（１００）は、
圧縮機（１１）の運転を開始した直後から、第１減圧手段（１３ａ）の減圧量および第２減圧手段（２３）の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達した後は、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは圧力差に関連する物理量に基づいて制御することを特徴としている。
制御手段（１００）は、
圧縮機（１１）の運転を開始した直後から、第１減圧手段（１３ａ）の減圧量および第２減圧手段（２３）の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達した後は、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは圧力差に関連する物理量に基づいて制御することを特徴としている。
これによると、圧縮機（１１）の運転が開始されて、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度、すなわち高圧側冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達するまでは、高圧側冷媒の圧力もしくは温度を両減圧手段（１３ａ、２３）の制御因子として高圧側圧力の上昇速度を高め、速やかに効率のよい運転状態へ移行することができる。
また、請求項９に記載の発明では、
制御手段（１００）は、
放熱器（１２）へ流入する外部流体の温度、放熱器（１２）から流出する外部流体の温度、第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の温度、および、第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の湿度の少なくともいずれかの変化に応じて、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度を変更する場合には、
圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達する前は、第１減圧手段（１３ａ）の減圧量および第２減圧手段（２３）の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達した後は、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは圧力差に関連する物理量に基づいて制御することを特徴としている。
制御手段（１００）は、
放熱器（１２）へ流入する外部流体の温度、放熱器（１２）から流出する外部流体の温度、第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の温度、および、第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の湿度の少なくともいずれかの変化に応じて、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度を変更する場合には、
圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達する前は、第１減圧手段（１３ａ）の減圧量および第２減圧手段（２３）の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達した後は、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、圧縮機（１１）から吐出され第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、第１減圧手段（１３ａ）および第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、第１蒸発器（１４）内の冷媒と第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは圧力差に関連する物理量に基づいて制御することを特徴としている。
これによると、放熱器（１２）、第１蒸発器（１４）、第２蒸発器（２４）の少なくともいずれかの環境条件の変化に応じて高圧側の冷媒の圧力もしくは温度を変更する場合には、高圧側冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達するまでは、高圧側冷媒の圧力もしくは温度を両減圧手段（１３ａ、２３）の制御因子として過渡状態の時間を短縮し、速やかに効率のよい運転状態へ移行することができる。
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における蒸気圧縮式の冷凍サイクル１を示す模式構成図である。本実施形態では、冷凍サイクル１をヒートポンプ式給湯装置に適用した例を示す。
図１は、本発明を適用した第１の実施形態における蒸気圧縮式の冷凍サイクル１を示す模式構成図である。本実施形態では、冷凍サイクル１をヒートポンプ式給湯装置に適用した例を示す。
本実施形態の冷凍サイクル１では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機１１の冷媒吐出側には放熱器１２が配置されている。本実施形態の放熱器１２は水冷媒熱交換器であって、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒が流通する冷媒通路１２ａと水が流通する水通路１２ｂとを備えており、対向して流れる高圧冷媒と水（放熱器における外部流体）との熱交換を行って、高圧冷媒を冷却し水を湯に沸き上げるようになっている。
ここで、冷凍サイクル１の冷媒として、通常のフロン系冷媒を用いる場合は、高圧圧力が臨界圧力を超えない亜臨界サイクルとなるので、放熱器１２は冷媒を凝縮する凝縮器として作用する。一方、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ2）のように高圧圧力が臨界圧力を超える冷媒を用いる場合は冷凍サイクル１が超臨界サイクルとなるので、冷媒は超臨界状態のまま放熱し凝縮しない。
放熱器１２よりもさらに冷媒流れ下流側部位には、エジェクタ１３が配置されている。このエジェクタ１３は冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用（巻き込み作用）によって冷媒の循環を行なう冷媒循環手段（運動量輸送式ポンプ）でもある。
エジェクタ１３には、第１放熱器１２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１３ａと、ノズル部１３ａ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２４からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口１３ｂが備えられている。
本実施形態におけるエジェクタ１３のノズル部１３ａは、ノズル開度を可変して減圧量を調節できる可変ノズルであり、ステッピングモータ等の駆動手段によりニードル弁体等を駆動してノズル開度を調整できるようになっている。ノズル部１３ａは本実施形態における第１減圧手段である。
ノズル部１３ａおよび冷媒吸引口１３ｂの冷媒流れ下流側部位には、ノズル部１３ａからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口１３ｂの吸引冷媒とを混合する混合部１３ｃが設けられている。
そして、混合部１３ｃの冷媒流れ下流側にディフューザ部１３ｄが配置されている。このディフューザ部１３ｄ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。
なお、本実施形態のエジェクタ１３では、混合部１３ｃも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、混合部１３ｃとディフューザ部１３ｄとからなる構成が本実施形態のエジェクタ１３における昇圧部である。
エジェクタ１３のディフューザ部１３ｄの下流側に第１蒸発器１４が接続され、この第１蒸発器１４の冷媒流れ下流側は圧縮機１１の吸入側に接続されている。圧縮機１１、放熱器１２、エジェクタ１３、および第１蒸発器１４は、冷媒循環通路（環状通路に相当）１０により環状に接続されている。
そして、この冷媒循環通路１０の放熱器１２下流側かつエジェクタ１３上流側にある分岐点ＺＺから冷媒分岐通路（分岐通路に相当）２０が分岐されており、この冷媒分岐通路２０の下流端はエジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｂに接続されている。
この冷媒分岐通路２０には、分岐点ＺＺ下流側直後に第２減圧手段である膨張弁２３が配置され、この膨張弁２３よりも冷媒流れ下流側部位には第２蒸発器２４が配置されている。本実施形態の膨張弁２３は電子膨張弁であり、開度調節を行うことで冷媒減圧量を調節できるようになっている。
本実施形態では、２つの蒸発器１４、２４は例えば一体構造に組み付けられて、２つの蒸発器１４、２４を図示しない１つの室外機筐体内に収納するようになっている。そして、筐体内に構成される空気通路に図示しない共通のブロワ（電動送風機）により空気（両蒸発器における外部流体）を矢印ＡＡのごとく送風し、この送風空気から２つの蒸発器１４、２４で吸熱するようなっている。
ここで、２つの蒸発器１４、２４のうち、エジェクタ１３下流側の冷媒循環通路１０に配設される第１蒸発器１４を空気流れＡＡの上流側に配置し、エジェクタ１３の冷媒吸引口１３ｂに接続される第２蒸発器２４を空気流れＡＡの下流側に配置している。
本実施形態の冷凍サイクル１は、冷媒循環通路１０の圧縮機１１より下流側かつ放熱器１２より上流側に、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出冷媒温度検出手段としての吐出温度センサ９１を備えている。また、冷媒循環回路１０の放熱器１２より下流側かつエジェクタ１３より上流側（本例では分岐点ＺＺより上流側）に、冷凍サイクル１内の高圧側の冷媒圧力を検出する圧力検出手段としての圧力センサ９２を備えている。
さらに、冷媒循環回路１０のエジェクタ１３より下流側かつ第１蒸発器１４より上流側に（すなわち第１蒸発器１４の冷媒入口側に）、第１蒸発器１４内を流れる冷媒の温度を検出する第１蒸発器冷媒温度検出手段としての第１蒸発器温度センサ９３を備えている。また、冷媒分岐回路２０の膨張弁２３より下流側かつ第２蒸発器２４より上流側に（すなわち第２蒸発器２４の冷媒入口側に）、第２蒸発器２４内を流れる冷媒の温度を検出する第２蒸発器冷媒温度検出手段としての第２蒸発器温度センサ９４を備えている。
図１において符号１００を付した構成はヒートポンプ装置用の制御装置であって、制御装置１００は本実施形態における制御手段である。
制御装置１００は、各温度センサ９１、９３、９４からの温度情報や圧力センサ９２からの圧力情報、放熱器１２の外部流体流入温度（熱交換前温度）である給水温度、放熱器１２の外部流体流出温度（熱交換後温度）である沸き上げ温度、両蒸発器１４、２４の外部流体流入温度（熱交換前温度）である外気温度、図示しない操作盤に設けられたスイッチかたの信号等に基づいて、圧縮機１１、エジェクタ１３のノズル部１３ａ、膨張弁２３、ブロワ等を作動制御するようになっている。
次に、上記構成に基づき、本実施形態の冷凍サイクル１の作動について説明する。
図２は、制御装置１００の概略制御動作を示すフローチャートである。
制御装置１００は、まず、外気温度等に基づいて決定される冷媒吐出量となるように圧縮機１１の運転を開始し、圧力センサ９２が検出する高圧側圧力が給水温度等に基づいて決定される圧力目標値に近づくように、エジェクタ１３のノズル部１３ａの開度（すなわち減圧量）を調節する（ステップ１１０）とともに、膨張弁２３の開度（すなわち減圧量）を調節する（ステップ１２０）。
そして、圧力センサ９２が検出する高圧側圧力が所定値に到達したか否か判断し（ステップ１３０）、到達していない場合にはステップ１１０にリターンする。ここで、判定基準となる所定値は、例えば、圧力目標値が１０ＭＰａであるときには９５％値である９．５ＭＰａとすることができる。
ステップ１３０において、圧力センサ９２が検出する高圧側圧力が所定値に到達したと判断した場合には、ステップ１１０と同様に、圧力センサ９２が検出する高圧側圧力が圧力目標値に一致するように、エジェクタ１３のノズル部１３ａの開度を調節し（ステップ１４０）、第１蒸発器冷媒温度センサ９３が検出した冷媒温度と第２蒸発器冷媒温度センサ９４が検出した冷媒温度と差が外気温度等に基づいて決定される温度差目標値に近づいて一致するように、膨張弁２３の開度を調節する（ステップ１５０）。
すなわち、圧縮機１１の運転を開始した直後から高圧側圧力が所定値に到達するまでは、両減圧手段であるノズル部１３ａ、膨張弁２３による減圧量を高圧側圧力に基づいて制御し、高圧側圧力が所定値に到達した後は、一方の減圧手段であるノズル部１３ａによる減圧量を、高圧側圧力に基づく制御としたまま、他方の減圧手段である膨張弁２３による減圧量を、第１蒸発器１４内の冷媒と第２蒸発器２４内の冷媒との温度差に基づいて制御する。そして、この制御を運転終了まで継続する。
上述した制御装置１００の制御動作により冷凍サイクル１が運転されているときには、図１に示す第１蒸発器１４から流出したガス状冷媒が圧縮機１１に吸入圧縮される。
そして、圧縮機１１で圧縮され吐出された高温高圧状態の冷媒は放熱器１２に流入する。放熱器１２では高温の冷媒が水と熱交換により冷却され、放熱器１２から流出した高圧冷媒は、分岐点ＺＺで分配されエジェクタ１３と膨張弁２３に向かって流れる。
放熱器１２から流出した冷媒の一部は膨張弁２３で減圧されて低圧冷媒となり、この低圧冷媒が第２蒸発器２４に流入する。第２蒸発器２４内では、矢印ＡＡ方向に外部を流れる送風空気から冷媒が吸熱して蒸発する。
放熱器１２から流出してエジェクタ１３に流入した冷媒流れはノズル部１３ａで減圧され膨張する。従って、ノズル部１３ａ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１３ａの噴出口から冷媒は高速度の流れとなって噴出する。この際の冷媒圧力低下により、冷媒吸引口１３ｂから分岐冷媒通路２０の第２蒸発器２４通過後の冷媒を吸引する。
ノズル部１３ａから噴出した冷媒と冷媒吸引口１３ｂから吸引された冷媒は、ノズル部１３ａ下流側の混合部１３ｃで混合してディフューザ部１３ｄに流入する。このディフューザ部１３ｄ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。
そして、エジェクタ１３のディフューザ部１３ｄから流出した冷媒は第１蒸発器１４に流入する。第１蒸発器１４内を流れる低温の低圧冷媒は、矢印ＡＡ方向に外部を流れる送風空気から吸熱して蒸発する。第１蒸発器１４内で蒸発した後の気相冷媒は圧縮機１１に再び吸入圧縮される。
エジェクタ１３の昇圧部において冷媒圧力が昇圧されるので、第１蒸発器１４内の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも第２蒸発器２４内の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低くすることができる。
そして、送風空気の流れ方向ＡＡに対して冷媒蒸発温度が高い第１蒸発器１４を上流側に配置し、冷媒蒸発温度が低い第２蒸発器２４を下流側に配置しているので、第１蒸発器１４における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差および第２蒸発器２４における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を両方とも確保し易い。
このため、第１、第２蒸発器１４、２４の吸熱性能を両方とも有効に発揮できる。また、混合部１３ｃ、ディフューザ部１３ｄでの昇圧作用により圧縮機１１の吸入圧を上昇して、圧縮機１１の駆動動力を低減することができる。
上述の構成および作動によれば、制御装置１００は、運転を開始し高圧側圧力が所定圧に到達した後は、エジェクタ１３のノズル部１３ａの減圧量を高圧側圧力に基づいて制御し、膨張弁２３の減圧量を第１蒸発器１４内の冷媒と第２蒸発器２４内の冷媒との温度差に基づいて制御している。
これにより、圧縮機１１から吐出されノズル部１３ａおよび膨張弁２３で減圧される前の冷媒の圧力や温度等の状態、すなわち高圧側の冷媒状態（例えば圧縮機１１出口冷媒温度、放熱器１２下流側圧力）を、放熱器１２における放熱の効率が最適となる冷媒状態とすることができる。さらに、第１蒸発器１４内の冷媒と第２蒸発器２４内の冷媒との温度差を、空気流れ方向ＡＡに並設された第１蒸発器１４、第２蒸発器２４において着霜を抑制して外部流体から吸熱する効率が良好な温度差とすることができる。また、第１蒸発器１４内の冷媒と第２蒸発器２４内の冷媒との圧力差を、エジェクタ１３の昇圧効果によって熱移送の効率が最適となるように調整することができる。
本実施形態の冷凍サイクル１のように、エジェクタ１３を採用した場合には、圧縮機１１の吸入圧力を第１蒸発器１４と同じ水準にすることができるので、第１、第２蒸発器１４、２４の吸熱能力を保ったまま、圧縮機１１の負荷を低減させることで運転効率を改善することができる。
エジェクタ１３が上昇させる冷媒流の圧力、すなわち昇圧量は、エジェクタ１３の駆動流れの流量（ノズル部１３ａを通過する冷媒流量）や、冷媒吸引口１３ｂに吸引される冷媒状態に大きく左右される。
例えば、蒸発温度が高い条件下（すなわち第２蒸発器２４に流れる風の温度が高い条件下）では、第２蒸発器２４出口の冷媒は完全に気体であり、密度が小さいので比較的昇圧量が大きくなる。一方、蒸発温度が低い条件下（すなわち第２蒸発器２４に流れる風の温度が低い条件下）では第２蒸発器２４出口の冷媒は湿り状態（液相冷媒を含む状態）で密度が大きいため昇圧量は小さくなる。したがって、各条件によってエジェクタ１３による昇圧量を調整し最も効率のよい状態することが望ましい。
図１に示すサイクル構成では、第１蒸発器１４、第２蒸発器２４の蒸発温度差は昇圧量とほぼ比例関係にあるから、蒸発温度差を調整することで最適な昇圧量とすることが可能となる。
本実施形態によれば、エジェクタ１３のノズル部１３ａの開度制御の制御因子を高圧側冷媒状態とし、膨張弁２３の開度制御の制御因子を蒸発温度差とすることで、放熱器１２の放熱性能が最も効率のよいように高圧側の冷媒状態（例えば圧縮機出口温度、放熱器下流圧力）を調整でき、かつ第１、第２蒸発器１４、２４の蒸発温度水準を望ましい状態、すなわちエジェクタの昇圧効果が最も効率のよい状態に調整することができる。したがって、冷凍サイクル１の効率を確実に向上することができる。
なお、ステップ１５０を実行する際には、蒸発温度差の目標値を、運転環境条件すなわち放熱器１２、第１蒸発器１４、第２蒸発器２４の少なくともいずれかの環境条件、例えば、外気温度（第１、第２蒸発器へ流入する外部流体の温度）や給水温度（放熱器へ流入する外部流体の温度）等に応じて、目標値を変更するものであってもよい。図３は、蒸発温度の目標値を外気温度に応じて変更する例を示している。
これによると、放熱器１２、第１蒸発器１４、第２蒸発器２４の外部流体の温度や、第１蒸発器１４、第２蒸発器２４の着霜状態等の環境条件が変化した場合であっても、良好な第１蒸発器１４内の冷媒と第２蒸発器２４内の冷媒との温度差を確保しつつ運転することができる。
また、第１蒸発器１４、第２蒸発器２４の少なくともいずれかの外表面温度に応じて、目標値を変更するものであってもよい。これによると、第１蒸発器１４、第２蒸発器２４に着霜が始まり外表面の温度低下が発生した場合、すなわち着霜が進行し易い条件となった場合には、第１蒸発器１４と第２蒸発器２４との冷媒温度差を拡大することで、第２蒸発器２４に対する第１蒸発器１４の温度が高くなるように両蒸発器１４、２４の温度差を大きくし、着霜を抑制することができる。
また、制御装置１００は、運転を開始してから高圧側圧力が所定圧に到達するまでは、ステップ１１０、１２０を実行することで、エジェクタ１３のノズル部１３ａの減圧量および膨張弁２３の減圧量をともに高圧側圧力に基づいて制御している。したがって、高圧側冷媒圧力が所定値に到達するまでは、高圧側冷媒の圧力を両減圧手段１３ａ、２３の制御因子として高圧側圧力の上昇速度を高め、速やかにステップ１４０、１５０による効率のよい運転状態へ移行することができる。
これは、高圧側冷媒の状態の変化速度よりも蒸発器側の冷媒の変化速度の方が遅いため、高圧側冷媒の状態を大きく変化させる際には、蒸発温度差を制御因子とすると膨張弁２３の開度変更速度が遅くなり、高圧側圧力の上昇を阻害し、安定時の開度に到達するのに時間を要するためである。
なお、運転を開始してから高圧側圧力が所定圧に到達するまでの両減圧手段の制御は、高圧側圧力のみによらず、高圧側圧力を主たる制御因子とするのであれば、蒸発温度差等を制御因子に加えるものであってもよい。
上述したように、本実施形態では、運転開始時に両減圧手段の高圧側圧力に基づく制御を採用していたが、放熱器１２、第１蒸発器１４、第２蒸発器２４の少なくともいずれかの環境条件の変化に応じて、高圧側冷媒の圧力もしくは温度を変更する場合、例えば、給水温度（放熱器１２の外部流体の流入温度）、沸き上げ温度（放熱器１２の外部流体の流出温度）、外気温度（第１、第２蒸発器１４、２４の外部流体の流入温度）、外気湿度（第１、第２蒸発器１４、２４の外部流体の流入湿度）等の少なくともいずれかが大きく変化して、冷凍サイクル１の運転状態を大きく変更する場合にも、運転状態変更の過渡状態時に上記運転開始時と同様に両減圧手段の高圧側圧力に基づく制御を採用してもよい。
これによると、放熱器１２、第１蒸発器１４、第２蒸発器２４の少なくともいずれかの環境条件の変化に応じて高圧側の冷媒の圧力もしくは温度を変更する場合には、高圧側冷媒の圧力が所定値に到達するまでは、高圧側冷媒の圧力もしくは温度を両減圧手段１３ａ、２３の制御因子として過渡状態の時間を短縮し、速やかに効率のよい運転状態へ移行することができる。
また、制御装置１００は、圧力センサ９２が検出した高圧側冷媒圧力に基づいて、ノズル部１３ａの減圧量を制御している。このように、高圧側冷媒圧力を制御因子とすることで、圧縮機１１に吸入される冷媒の状態に関わらず放熱器１２による放熱の効率が最適となる冷媒状態まで圧力を高めることが可能である。
また、制御装置１００は、第１蒸発器冷媒温度センサ９３が検出した冷媒温度と第２蒸発器冷媒温度センサ９４が検出した冷媒温度と差に基づいて、膨張弁２３の減圧量を制御している。これによると、比較的安価な手段により冷媒温度差を検出することができる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図４に基づいて説明する。
次に、第２の実施形態について図４に基づいて説明する。
本第２の実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、両減圧手段を膨張弁とし、分岐通路の下流側接続点を第１蒸発器の下流側とした点が異なる。なお、第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
図４に示すように、本実施形態では、冷媒分岐通路（分岐通路に相当）２０Ａの下流端が冷媒循環通路１０の第１蒸発器１４の下流側かつ圧縮機１１の上流側に接続している。また、冷媒循環回路１０に設けた第１減圧手段を膨張弁１１３としている。膨張弁１１３も電子膨張弁であり、開度調節を行うことで冷媒減圧量を調節できるようになっている。
そして、図４では図示を省略した制御装置は、第１の実施形態と同様に、運転を開始してから高圧側圧力が所定圧に到達するまでは、膨張弁１１３の減圧量および膨張弁２３の減圧量をともに高圧側圧力に基づいて制御し、運転を開始し高圧側圧力が所定圧に到達した後は、膨張弁１１３の減圧量を高圧側圧力に基づいて制御し、膨張弁２３の減圧量を第１蒸発器１４内の冷媒と第２蒸発器２４内の冷媒との温度差に基づいて制御している。
したがって、高圧側冷媒圧力が所定値に到達するまでは、高圧側冷媒の圧力を両減圧手段１１３、２３の制御因子として高圧側圧力の上昇速度を高め、速やかに効率のよい運転状態へ移行することができる。また、高圧側圧力が所定圧に到達した後は、圧縮機１１から吐出され膨張弁１１３および膨張弁２３で減圧される前の冷媒の圧力や温度等の状態、すなわち高圧側の冷媒状態（例えば圧縮機１１出口冷媒温度、放熱器１２下流側圧力）を、放熱器１２における放熱の効率が最適となる冷媒状態とすることができる。さらに、第１蒸発器１４内の冷媒と第２蒸発器２４内の冷媒との温度差を、空気流れ方向ＡＡに並設された第１蒸発器１４、第２蒸発器２４において着霜を抑制して外部流体から吸熱する効率が良好な温度差とすることができる。
図４に示すような構成の冷凍サイクルは、各減圧手段の下流側に独立した蒸発器を設定しており、各減圧手段の開口面積を調整することで、それぞれの蒸発器の蒸発温度を自在に設定することができる。これにより、例えば、風上側の蒸発温度を高くし、風下側の蒸発温度を低くすれば着霜を各蒸発器に均等に分布させ、除霜回数の頻度を減少させることができるなどの利点がある。
本実施形態では、２つの可変式の膨張弁１１３、２３のうち一方の制御因子を、圧縮機１１から膨張弁１１３、２３の間の冷媒状態とし、他方の制御因子を蒸発温度差としているので、放熱器１２の放熱性能が最も効率のよいように高圧側の冷媒状態を調整でき、かつ蒸発器の蒸発温度水準を望ましい状態に調整することができる。例えば着霜する条件の時は風上側の蒸発温度を高くし、風下側の蒸発温度を低くすることができる。
なお、本実施形態の冷凍サイクルでは、第１蒸発器１４内の冷媒と第２蒸発器２４内の冷媒とに温度差を設ける、換言すれば圧力差を設けるので、冷媒循環回路１０の第１蒸発器１４より下流側かつ冷媒分岐通路２０Ａ下流端接続部より上流側となる部位に、オリフィス等の絞り手段を設けている。
（他の実施形態）
上記各実施形態では、高圧側冷媒圧力が所定圧に到達した後は、ノズル部１３ａもしくは膨張弁１１３を高圧側冷媒圧力に基づいて制御し、膨張弁２３を第１蒸発器１４、第２蒸発器２４の冷媒蒸発温度差に基づいて制御していたが、制御因子は逆であってもかまわない。
上記各実施形態では、高圧側冷媒圧力が所定圧に到達した後は、ノズル部１３ａもしくは膨張弁１１３を高圧側冷媒圧力に基づいて制御し、膨張弁２３を第１蒸発器１４、第２蒸発器２４の冷媒蒸発温度差に基づいて制御していたが、制御因子は逆であってもかまわない。
また、上記各実施形態では、ノズル部１３ａもしくは膨張弁１１３の制御因子を高圧側冷媒圧力としていたが、高圧側の冷媒温度であってもかまわない。例えば、圧縮機１１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出冷媒温度検出手段としての吐出温度センサ９１が検出する冷媒温度に基づいて、ノズル部１３ａもしくは膨張弁１１３の減圧量を制御するものであってもよい。
これによると、圧縮機１１の出口冷媒温度を制御因子とすることで、圧縮機１１の耐熱温度を超えることなく運転させることが可能であり、圧縮機１１の寿命低下を抑止することができる。
また、上記各実施形態では、高圧側冷媒圧力が所定値に到達するまで、高圧側冷媒の圧力を両減圧手段の制御因子として高圧側圧力を速やかに変化させていたが、高圧側の冷媒温度が所定値に到達するまで、高圧側冷媒の圧力もしくは温度を両減圧手段の制御因子として高圧側圧力を速やかに変化させるものであってもよい。また、制御の切り換えの判断は、直接高圧側冷媒の圧力もしくは温度によるものでなくてもよく、高圧側の圧力変化もしくは温度変化の度合いを加味して決定した所定時間を基準として行うものであってもよい。
また、上記各実施形態では、第１蒸発器１４内の冷媒温度および第２蒸発器２４内の冷媒温度をそれぞれの蒸発器１４、２４の入口側に設けた温度センサ９３、９４で検出していたが、温度センサは各蒸発器１４、２４の冷媒流通経路の途中や各蒸発器１４、２４の出口側に設けるものであってもよい。また、温度センサは配管等の冷媒通路形成部材の表面に配設されるものであってもよいが、冷媒通路形成部材の内部に配設され冷媒通路内の冷媒温度を直接検出するものであってもよい。
また、上記各実施形態では、膨張弁２３は、両蒸発器１４、２４内の冷媒温度差に基づいて制御していたが、両蒸発器１４、２４内の冷媒の圧力差もしくは圧力差に関連する物理量に基づいて制御するものであればよい。両蒸発器１４、２４内の冷媒温度差は両蒸発器１４、２４内の圧力差に関連する物理量である。
したがって、例えば、第１蒸発器１４内を流れる冷媒の圧力を検出するための第１蒸発器冷媒圧力検出手段と、第２蒸発器２４内を流れる冷媒の圧力を検出するための第２蒸発器冷媒圧力検出手段とを備え、第１蒸発器冷媒圧力検出手段が検出した冷媒圧力と第２蒸発器冷媒圧力手段が検出した冷媒圧力と差に基づいて、膨張弁２３の減圧量を制御するものであってもよい。これによれば、第１蒸発器１４内の冷媒圧力と第２蒸発器２４内の冷媒圧力とを直接検知して、正確な冷媒の圧力差に基づいて、膨張弁２３の減圧量を制御することができる。
また、上記各実施形態では、分岐点で分岐した２つの冷媒通路にそれぞれ減圧手段を設けていた（各冷媒通路に１つずつ２つの減圧手段を設けていた）が、３つ以上に分岐した各冷媒通路のそれぞれ減圧手段を設け、３つ以上の減圧手段の少なくとも２つについて本発明を適用するものであってもよい。
また、上記各実施形態では、給湯装置用の冷凍サイクルについて説明したが、給湯装置用に限らず、他の用途の冷凍サイクルであっても本発明を同様に適用できることはもちろんである。例えば、定置用もしくは車両用の空調装置に用いる冷凍サイクルであってもよい。
また、上記各実施形態では、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（ＣＯ2）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よい。
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な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。
１ 冷凍サイクル
１０ 冷媒循環通路（環状通路）
１１ 圧縮機
１２ 放熱器
１３ エジェクタ
１３ａ ノズル部（第１減圧手段）
１３ｂ 冷媒吸引口
１３ｃ 混合部（昇圧部の一部）
１３ｄ ディフューザ部（昇圧部の一部）
１４ 第１蒸発器
２０、２０Ａ 冷媒分岐通路（分岐通路）
２３ 膨張弁（第２減圧手段）
２４ 第２蒸発器
１００ 制御装置（制御手段）
１１３ 膨張弁（第１減圧手段）
１０ 冷媒循環通路（環状通路）
１１ 圧縮機
１２ 放熱器
１３ エジェクタ
１３ａ ノズル部（第１減圧手段）
１３ｂ 冷媒吸引口
１３ｃ 混合部（昇圧部の一部）
１３ｄ ディフューザ部（昇圧部の一部）
１４ 第１蒸発器
２０、２０Ａ 冷媒分岐通路（分岐通路）
２３ 膨張弁（第２減圧手段）
２４ 第２蒸発器
１００ 制御装置（制御手段）
１１３ 膨張弁（第１減圧手段）
Claims (9)
- 冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機（１１）から吐出された冷媒の放熱を行なう放熱器（１２）と、
前記放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第１減圧手段（１３ａ）と、
前記第１減圧手段（１３ａ）で減圧した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
前記第１蒸発器（１４）で蒸発した冷媒を前記圧縮機（１１）に吸入させるように、前記圧縮機（１１）、前記放熱器（１２）、前記第１減圧手段（１３ａ）、前記第１蒸発器（１４）を環状に接続した環状通路（１０）と、
前記環状通路（１０）の前記放熱器（１２）と前記第１減圧手段（１３ａ）との間から分岐するように設けられ、前記放熱器（１２）から流出した冷媒の一部を、前記第１減圧手段（１３ａ）を迂回させて前記第１減圧手段（１３ａ）から前記圧縮機（１１）に向かう冷媒と合流するように導く分岐通路（２０）と、
前記分岐通路（２０）に設けられ、前記放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第２減圧手段（２３）と、
前記分岐通路（２０）に設けられ、前記第２減圧手段（２３）で減圧した冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２４）と、
前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）の減圧量を制御する制御手段（１００）と、を備え、
前記第１蒸発器（１４）と前記第２蒸発器（２４）とが、前記第１蒸発器（１４）を通過した後の外部流体が前記第２蒸発器（２４）を通過するように配置された冷凍サイクルであって、
前記制御手段（１００）は、
前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、前記第１蒸発器（１４）内の冷媒と前記第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは前記圧力差に関連する物理量に基づいて制御するものであり、
前記制御手段（１００）は、
前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記他方の減圧量を、前記第１蒸発器（１４）内の冷媒と前記第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差もしくは前記圧力差に関連する物理量が目標値と一致するように制御しており、
前記放熱器（１２）へ流入する外部流体の温度、前記放熱器（１２）から流出する外部流体の温度、前記第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の温度、および、前記第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の湿度の少なくともいずれかに応じて、前記目標値を変更することを特徴とする冷凍サイクル。 - 冷媒を吸入圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
前記圧縮機（１１）から吐出された冷媒の放熱を行なう放熱器（１２）と、
前記放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第１減圧手段（１３ａ）と、
前記第１減圧手段（１３ａ）で減圧した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
前記第１蒸発器（１４）で蒸発した冷媒を前記圧縮機（１１）に吸入させるように、前記圧縮機（１１）、前記放熱器（１２）、前記第１減圧手段（１３ａ）、前記第１蒸発器（１４）を環状に接続した環状通路（１０）と、
前記環状通路（１０）の前記放熱器（１２）と前記第１減圧手段（１３ａ）との間から分岐するように設けられ、前記放熱器（１２）から流出した冷媒の一部を、前記第１減圧手段（１３ａ）を迂回させて前記第１減圧手段（１３ａ）から前記圧縮機（１１）に向かう冷媒と合流するように導く分岐通路（２０）と、
前記分岐通路（２０）に設けられ、前記放熱器（１２）から流出した冷媒を減圧膨張させる減圧量可変式の第２減圧手段（２３）と、
前記分岐通路（２０）に設けられ、前記第２減圧手段（２３）で減圧した冷媒を蒸発させる第２蒸発器（２４）と、
前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）の減圧量を制御する制御手段（１００）と、を備え、
前記第１蒸発器（１４）と前記第２蒸発器（２４）とが、前記第１蒸発器（１４）を通過した後の外部流体が前記第２蒸発器（２４）を通過するように配置された冷凍サイクルであって、
前記制御手段（１００）は、
前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち一方の減圧量を、前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち他方の減圧量を、前記第１蒸発器（１４）内の冷媒と前記第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは前記圧力差に関連する物理量に基づいて制御するものであり、
前記制御手段（１００）は、
前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記他方の減圧量を、前記第１蒸発器（１４）内の冷媒と前記第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差もしくは前記圧力差に関連する物理量が目標値と一致するように制御しており、
前記第１蒸発器（１４）、前記第２蒸発器（２４）の少なくともいずれかの外表面温度に応じて、前記目標値を変更することを特徴とする冷凍サイクル。 - 前記放熱器（１２）から流出した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部（１３ａ）、前記ノズル部（１３ａ）から噴射する冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１３ｂ）、および前記ノズル部（１３ａ）から噴射する冷媒と前記冷媒吸引口（１３ｂ）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（１３ｃ、１３ｄ）を有するエジェクタ（１３）を備え、
前記第１減圧手段（１３ａ）は前記ノズル部（１３ａ）であり、
前記分岐通路（２０）は、下流端が前記冷媒吸入口（１３ｂ）に接続されて、前記第２蒸発器（２４）で蒸発した冷媒を前記冷媒吸入口（１３ｂ）に流入させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍サイクル。 - 前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力を検出する圧力検出手段（９２）を備え、
前記制御手段（１００）は、前記圧力検出手段（９２）が検出した圧力に基づいて、前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記一方の減圧量を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか1つに記載の冷凍サイクル。 - 前記圧縮機（１１）から吐出される冷媒の温度を検出する吐出冷媒温度検出手段（９１）を備え、
前記制御手段（１００）は、前記吐出冷媒温度検出手段（９１）が検出した冷媒温度に基づいて、前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記一方の減圧量を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか1つに記載の冷凍サイクル。 - 前記第１蒸発器（１４）内を流れる冷媒の圧力を検出する第１蒸発器冷媒圧力検出手段と、
前記第２蒸発器（２４）内を流れる冷媒の圧力を検出する第２蒸発器冷媒圧力検出手段と、を備え、
前記制御手段（１００）は、前記第１蒸発器冷媒圧力検出手段が検出した冷媒圧力と前記第２蒸発器冷媒圧力手段が検出した冷媒圧力と差に基づいて、前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記他方の減圧量を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル。 - 前記第１蒸発器（１４）内を流れる冷媒の温度を検出する第１蒸発器冷媒温度検出手段（９３）と、
前記第２蒸発器（２４）内を流れる冷媒の温度を検出する第２蒸発器冷媒温度検出手段（９４）と、を備え、
前記制御手段（１００）は、前記第１蒸発器冷媒温度検出手段（９３）が検出した冷媒温度と前記第２蒸発器冷媒温度検出手段（９４）が検出した冷媒温度と差を、前記圧力差に関連する物理量とし、前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記他方の減圧量を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の冷凍サイクル。 - 前記制御手段（１００）は、
前記圧縮機（１１）の運転を開始した直後から、前記第１減圧手段（１３ａ）の減圧量および前記第２減圧手段（２３）の減圧量を、前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達した後は、前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記一方の減圧量を、前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記他方の減圧量を、前記第１蒸発器（１４）内の冷媒と前記第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは前記圧力差に関連する物理量に基づいて制御することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル。 - 前記制御手段（１００）は、
前記放熱器（１２）へ流入する外部流体の温度、前記放熱器（１２）から流出する外部流体の温度、前記第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の温度、および、前記第１蒸発器（１４）へ流入する外部流体の湿度の少なくともいずれかの変化に応じて、前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度を変更する場合には、
前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度が所定値に到達する前は、前記第１減圧手段（１３ａ）の減圧量および前記第２減圧手段（２３）の減圧量を、前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、
前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度が前記所定値に到達した後は、前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記一方の減圧量を、前記圧縮機（１１）から吐出され前記第１、第２減圧手段（１３ａ、２３）で減圧される前の冷媒の圧力もしくは温度に基づいて制御し、前記第１減圧手段（１３ａ）および前記第２減圧手段（２３）のうち前記他方の減圧量を、前記第１蒸発器（１４）内の冷媒と前記第２蒸発器（２４）内の冷媒との圧力差、もしくは前記圧力差に関連する物理量に基づいて制御することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１つに記載の冷凍サイクル。
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