JP2002303457A - 冷凍サイクル - Google Patents

冷凍サイクル

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JP2002303457A
JP2002303457A JP2002094228A JP2002094228A JP2002303457A JP 2002303457 A JP2002303457 A JP 2002303457A JP 2002094228 A JP2002094228 A JP 2002094228A JP 2002094228 A JP2002094228 A JP 2002094228A JP 2002303457 A JP2002303457 A JP 2002303457A
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Japan
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gas
liquid
outlet
phase refrigerant
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JP2002094228A
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English (en)
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Kenji Nakajima
謙司 中島
Hirotsugu Takeuchi
裕嗣 武内
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Denso Corp
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Denso Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/001Ejectors not being used as compression device
    • F25B2341/0012Ejectors with the cooled primary flow at high pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
    • F25B2400/23Separators

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  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気液分離器6から液冷媒を効率良く吸引して
気液二相冷媒をエジェクタに供給できること。 【解決手段】 気液分離器6は、第2冷媒蒸発器の入口
に連絡される気液出口管62を備え、その気液分離器6
内に引き込まれた先端が、気液分離器6内の気液界面よ
り上方に開口してガス流出口62aとされるとともに、
気液界面より下方にて液出口管62の側壁を貫通して設
けられた複数の気液流出口62bを備える。即ち、気液
出口管62は、液流出口62bよりガス流出口62aの
方が気液出口管62内を流れる冷媒流れの上流側に設け
られているので、ガス流出口62aから吸い込んだ流速
の速い気相冷媒の流れを利用して液流出口62bから液
相冷媒を効率的に出口管内に導入できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エジェクタを用い
た冷凍サイクルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術として特開昭50-59854号公報に
開示された冷媒回路がある。この冷媒回路は、アキュム
レータとエジェクタの冷媒吸入口とを連結する連通管を
有している。この連通管は、アキュムレータの内部に開
口する開口端が液冷媒中に設けられ、連通管の側壁に穿
設された孔が冷媒ガス部に設けられている。これによ
り、アキュムレータから気液混合した冷媒をエジェクタ
に吸引させることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の冷媒
回路では、連通管の開口端から液冷媒を吸引し、連通管
の側壁に穿設された孔からガス冷媒を吸引する構成であ
る。つまり、液冷媒を吸引する開口端の方がガス冷媒を
吸引する孔の位置より冷媒流れの上流側に設けられてい
るため、吸引される液冷媒の流速が遅く、効率的に液冷
媒を吸引できないという問題があった。本発明は、上記
事情に基づいて成されたもので、その目的は、気液分離
器から液冷媒を効率良く吸引してエジェクタに供給でき
る冷凍サイクルを提供することにある。
【0004】
【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、冷媒を吸入圧縮する冷媒圧縮機と、この
冷媒圧縮機から吐出した冷媒を凝縮液化させる冷媒凝縮
器と、冷媒を蒸発させて吸熱する冷媒蒸発器と、冷媒凝
縮器から流出した冷媒を減圧膨張させて冷媒蒸発器にて
蒸発した気相冷媒を吸引するエジェクタと、このエジェ
クタからの冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して蓄え
るとともに、気相冷媒を冷媒圧縮機の吸入側に供給し、
気相冷媒と液相冷媒を冷媒蒸発器に供給する気液分離器
とを備え、気液分離器には、気相冷媒と液相冷媒を冷媒
蒸発器に供給する出口管が接続され、この出口管には、
気液分離器内にて開口する気相冷媒出口と、この気相冷
媒出口よりも出口管内の冷媒流れの下流側において開口
する液相冷媒出口とが形成され、気相冷媒は、気相冷媒
出口より出口管内に導入され、液相冷媒は、液相冷媒出
口より出口管内に導入され、気相冷媒と液相冷媒は、出
口管内を流れる際に混合され、気液二相の冷媒となって
冷媒蒸発器に供給されることを特徴とする。
【0005】この構成では、気液分離器内の気相冷媒を
気相冷媒出口から出口管内に導き、液相冷媒を液相冷媒
出口から出口管内に導くことにより、これらが混合され
た気液二相冷媒(乾き度を持った冷媒)をエジェクタに
吸引させて冷媒蒸発器に供給することができる。冷媒蒸
発器では、液単相の冷媒より乾き度を持つ冷媒の方が熱
伝達率が増大することから、冷媒蒸発器の冷房能力は向
上する。ここで、液相冷媒出口より気相冷媒出口の方が
出口管内を流れる冷媒流れの上流側に設けられているの
で、気相冷媒出口から吸い込んだ流速の速い気相冷媒の
流れを利用して液相冷媒出口から液相冷媒を効率的に出
口管内に導入できる。
【0006】また、気相冷媒出口は、気液分離器内に形
成される気液界面よりも上方に開口しており、液相冷媒
出口は、気液界面よりも下方にて開口しており、気液二
相の冷媒は、気液分離器の下方より冷媒蒸発器に供給さ
れることを特徴とする。更に、気相冷媒出口は、出口管
の上方端部にて開口しており、液相冷媒出口は、出口管
の側壁部に開口していることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】次に、本発明の冷凍サイクルの一
実施例を図1ないし図4を基に説明する。図1は本実施
例に係る気液分離器の断面図、図2は本実施例に係る冷
凍サイクル図である。本実施例の冷凍サイクル1は、車
両用空気調和装置に適用されるもので、図2に示すよう
に、冷媒圧縮機2、冷媒凝縮器3、エジェクタ4、第1
冷媒蒸発器5、気液分離器6を冷媒配管7によって環状
に接続するとともに、気液分離器6の液出口(後述す
る)とエジェクタ4の吸引口41aとをバイパス管8に
よって接続し、このバイパス管8に第2冷媒蒸発器9
(本発明の冷媒蒸発器)が介在されて成る。
【0008】冷媒圧縮機2は、電磁クラッチ20を介し
て、車両の走行用エンジン(図示しない)により駆動さ
れ、吸引したガス冷媒を圧縮して吐出する。冷媒凝縮器
3は、クーリングファン10の送風を受けて、冷媒圧縮
機2より吐出された高温高圧の冷媒を凝縮液化する。エ
ジェクタ4は、先端に噴出口40aを有するノズル4
0、このノズル40の外周を環状に覆う吸引部41、こ
の吸引部41に連なって形成された筒状の混合部42、
この混合部42から末広がりに形成されたディフューザ
43より成る。
【0009】ノズル40は、そのノズル40入口が冷媒
凝縮器3の出口3aに連絡されており、冷媒凝縮器3よ
り導かれた液冷媒を噴出口40aより噴出させる。吸引
部41では、冷媒凝縮器3より導かれた液冷媒が噴出口
40aより噴出されることで生じる吸引部41内の圧力
低下により、吸引部41の側壁に開口する吸引口41a
より第2冷媒蒸発器9で蒸発したガス冷媒が吸引され
る。混合部42では、噴出口40aより噴出された液冷
媒と吸引口41aより吸引されたガス冷媒とを混合させ
る。ディフューザ43では、混合部42で混合された冷
媒を拡散させて昇圧させる。
【0010】第1冷媒蒸発器5は、ブロワ11の送風を
受けて、エジェクタ4より導かれた冷媒を蒸発させる。
第2冷媒蒸発器9は、第1冷媒蒸発器5とともにブロワ
11の送風を受けて、気液分離器6より導かれた冷媒を
蒸発させる。なお、第1冷媒蒸発器5および第2冷媒蒸
発器9で冷却された空気は、ブロワ11の作動によって
車室内へ送風されて車室内の冷房を行う。
【0011】気液分離器6は、第1冷媒蒸発器5より導
かれた冷媒をガス冷媒と液冷媒とに分離するもので、図
1に示すように、第1冷媒蒸発器5の出口5aに連絡さ
れる流入管60、冷媒圧縮機2の吸引口2aに連絡され
るガス出口管61、第2冷媒蒸発器9の入口9aに連絡
される気液出口管62(本発明の出口管)を備える。な
お、流入管60およびガス出口管61は、気液分離器6
の上方側より気液分離器6内に引き込まれて、気液分離
器6内の上部寄りに開口する。
【0012】気液出口管62は、気液分離器6の底面側
より気液分離器6内の中程まで引き込まれて、先端が気
液分離器6内の気液界面より上方に開口してガス流出口
62a(本発明の気相冷媒出口)とされるとともに、気
液界面より下方にて気液出口管62の側壁を貫通して設
けられた複数の液流出口62b(本発明の液相冷媒出
口)を備える。従って、この気液出口管62は、ガス流
出口62aより流出するガス冷媒および液流出口62b
より流出する液冷媒を、気液分離器6の外部に開口する
出口62cに導くためのガス導出路および液導出路であ
る。
【0013】次に、本実施例の作動を説明する。冷媒圧
縮機2で圧縮された冷媒は、冷媒凝縮器3でクーリング
ファン10の送風により凝縮液化されてエジェクタ4に
導かれる。エジェクタ4に導かれた冷媒は、噴出口40
aより噴出されることで減圧され、吸引口41aより吸
引したガス冷媒と混合した後、ディフューザ43を通過
する際に昇圧される。エジェクタ4を流出した冷媒は、
第1冷媒蒸発器5で蒸発した後、気液分離器6に流入
し、気液分離器6内でガス冷媒と液冷媒とに分離され
る。分離されたガス冷媒は、ガス出口管61を介して流
出し、冷媒圧縮機2に吸引される。
【0014】一方、気液出口管62では、気液界面の上
方に開口するガス流出口62aよりガス冷媒が流出し、
気液界面の下方に開口する液流出口62bより液冷媒が
流出することで、気液出口管62を流れる際にガス冷媒
と液冷媒とが混合され、出口62cからは気液二相の冷
媒、つまり乾き度を有した冷媒が流出することになる。
この気液分離器6の出口62cより流出した気液二相の
冷媒は、第2冷媒蒸発器9で蒸発した後、エジェクタ4
の吸引口41aより吸引されて、再び第1冷媒蒸発器5
に導かれる。
【0015】このように、本実施例では、第2冷媒蒸発
器9に導かれる冷媒が乾き度を持つことで、図3に示す
ように、第2冷媒蒸発器9での熱伝達率が増大するた
め、冷房能力の向上を図ることができる。例えば、バス
クーラ用に用いた場合には、図4に示すように、第2冷
媒蒸発器9に導かれる冷媒の乾き度を0.5から0.6
付近に制御することで、第2冷媒蒸発器9の単体として
の冷房能力を約20%向上させることができる。また、
気液出口管62は、液流出口62bよりガス流出口62
aの方が気液出口管62内を流れる冷媒流れの上流側に
設けられているので、ガス流出口62aから吸い込んだ
流速の速い気相冷媒の流れを利用して液流出口62bか
ら液相冷媒を効率的に気液出口管62内に導入できる。
【0016】なお、第2冷媒蒸発器9に導かれる冷媒が
乾き度を持つことで、第2冷媒蒸発器9での圧力損失は
増大するが、第2冷媒蒸発器9を流れる冷媒流量が第1
冷媒蒸発器5を流れる冷媒流量と比較して少なく、図3
に示すように、第2冷媒蒸発器9での圧力損失(実線で
示す)は第1冷媒蒸発器5での圧力損失(破線で示す)
より小さくなる。このため、第2冷媒蒸発器9での圧力
損失の増大による冷房能力への影響は小さいものと考え
ることができる。本実施例では、第1冷媒蒸発器5と第
2冷媒蒸発器9とを別部品としたが、1つの冷媒蒸発器
内で第1冷媒蒸発器5と第2冷媒蒸発器9とを分割する
ように流路構成しても良い。
【0017】
【発明の効果】本発明の冷凍サイクルは、第2冷媒蒸発
器に乾き度を持つ冷媒を導くことができ、第2冷媒蒸発
器では、液単相の冷媒より乾き度を持つ冷媒の方が熱伝
達率が増大することから、第2冷媒蒸発器の冷房能力を
向上させることができる。また、出口管の液相冷媒出口
より気相冷媒出口の方が出口管内を流れる冷媒流れの上
流側に設けられているので、気相冷媒出口から吸い込ん
だ流速の速い気相冷媒の流れを利用して液相冷媒出口か
ら液相冷媒を効率的に出口管内に導入できる効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例に係る気液分離器の断面図である。
【図2】本実施例に係る冷凍サイクル図である。
【図3】乾き度と圧力損失および熱伝達率との関係を示
すグラフである。
【図4】乾き度と冷凍能力比との関係を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 冷凍サイクル 2 冷媒圧縮機 3 冷媒凝縮器 4 エジェクタ 6 気液分離器 9 第2冷媒蒸発器(冷媒蒸発器) 62 気液出口管(出口管) 62a ガス流出口(気相冷媒出口) 62b 液流出口(液相冷媒出口)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷媒を吸入圧縮する冷媒圧縮機と、 この冷媒圧縮機から吐出した冷媒を凝縮液化させる冷媒
    凝縮器と、 冷媒を蒸発させて吸熱する冷媒蒸発器と、 前記冷媒凝縮器から流出した冷媒を減圧膨張させて前記
    冷媒蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するエジェクタ
    と、 このエジェクタからの冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分
    離して蓄えるとともに、気相冷媒を前記冷媒圧縮機の吸
    入側に供給し、気相冷媒と液相冷媒を前記冷媒蒸発器に
    供給する気液分離器とを備え、 前記気液分離器には、前記気相冷媒と前記液相冷媒を前
    記冷媒蒸発器に供給する出口管が接続され、この出口管
    には、前記気液分離器内にて開口する気相冷媒出口と、
    この気相冷媒出口よりも前記出口管内の冷媒流れの下流
    側において開口する液相冷媒出口とが形成され、 前記気相冷媒は、前記気相冷媒出口より前記出口管内に
    導入され、前記液相冷媒は、前記液相冷媒出口より前記
    出口管内に導入され、 前記気相冷媒と前記液相冷媒は、前記出口管内を流れる
    際に混合され、気液二相の冷媒となって前記冷媒蒸発器
    に供給されることを特徴とする冷凍サイクル。
  2. 【請求項2】前記気相冷媒出口は、前記気液分離器内に
    形成される気液界面よりも上方に開口しており、前記液
    相冷媒出口は、前記気液界面よりも下方にて開口してお
    り、前記気液二相の冷媒は、前記気液分離器の下方より
    前記冷媒蒸発器に供給されることを特徴とする請求項1
    記載の冷凍サイクル。
  3. 【請求項3】前記気相冷媒出口は、前記出口管の上方端
    部にて開口しており、前記液相冷媒出口は、前記出口管
    の側壁部に開口していることを特徴とする請求項2記載
    の冷凍サイクル。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2936596A1 (fr) * 2008-10-01 2010-04-02 Valeo Systemes Thermiques Ejecteur pour une boucle de climatisation
CN114353357A (zh) * 2020-09-29 2022-04-15 开利公司 制冷系统和制冷剂控制方法

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Effective date: 20040511