JP2005009758A

JP2005009758A - エジェクタサイクル

Info

Publication number: JP2005009758A
Application number: JP2003173845A
Authority: JP
Inventors: Haruyuki Nishijima; 春幸西嶋; Hirotsugu Takeuchi; 裕嗣武内; Hisatsugu Matsunaga; 久嗣松永; Toru Ikemoto; 徹池本; Takeharu Asaoka; 丈晴浅岡
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-06-18
Filing date: 2003-06-18
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: US7347062B2; CN100436964C; CN1573258A; DE102004028050B4; JP4042637B2; CN100480598C; DE102004028050A1; US20040255610A1; CN1912497A

Abstract

【課題】、除霜運転時又は除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを抑制する。
【解決手段】凝縮器２０の冷媒出口側にレシーバ８０を設けるとともに、ファン２１を稼動させた状態で除霜運転モードを実施する。これにより、除霜運転モード時に凝縮器２０側に流れ込んだホットガスを凝縮器２０にて確実に凝縮させてレシーバ８０に溜めることができるので、除霜運転時に必要以上のガス冷媒量が循環してしまうことを確実に防止でき、圧縮機１０の吐出圧が過度に上昇してしまうことを未然に防止できる。また、凝縮器２０に多量の液相冷媒が溜まってしまうことを未然に防止できるので、凝縮器２０の実凝縮能力が低下してしまうことを防止でき、除霜運転時又は除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを防止できる。
【選択図】図１

Description

【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。
【０００２】
【従来の技術】
エジェクタサイクルとは、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（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、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。
【０００４】
つまり、膨張弁サイクルでは、冷媒が圧縮機→凝縮器→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→凝縮器→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とが存在することとなる。
【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、つまり除霜することができるものの、エジェクタサイクルでは、凝縮器を流れる温度の高い冷媒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。
【０００６】
因みに、特許文献１には、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。
【０００７】
そこで、出願人は、図１１に示すようなエジェクタサイクルを検討した。すなわち、この検討品では、気液分離器５０から蒸発器３０の冷媒入口側に至る冷媒通路に逆止弁５１を設けるとともに、圧縮機１０から吐出した高温・高圧の冷媒を凝縮器２０及びエジェクタ４０を迂回させて蒸発器３０の冷媒入口側に導くバイパス通路６０を設けて、蒸発器３０で発生した霜を除霜するときには開閉弁６１を開くことにより、圧縮機１０から吐出された高温のガス冷媒（ホットガス）を蒸発器３０に供給して蒸発器３０を内側から加熱して蒸発器３０の表面に付着した霜を除去している。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−１１９７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、除霜運転時における冷媒の挙動は、図１２の細線で示されるように、凝縮することなく、密度の小さいガス冷媒のまま循環するので、図１２の太線で示されるような通常運転モード時に比べて、少ない循環質量流量で十分な除霜能力を得ることができる。
【００１０】
このとき、上記出願では、凝縮器２０の冷媒入口側は常に開き、かつ、エジェクタ４０側は閉じられているので、除霜運転時に必要としない余剰冷媒は、凝縮器２０に流れ込んで凝縮器にて凝縮しながら凝縮器に溜まって行く。
【００１１】
しかし、凝縮器２０の容量（体積）が小さい場合には、凝縮器２０で十分な量の余剰冷媒を蓄えることができないので、除霜運転時に必要以上のガス冷媒量が循環してしまい、圧縮機１０の吐出圧が過度に上昇してしまうおそれが高い。
【００１２】
また、凝縮器２０に液相冷媒が多量に溜まった状態では、凝縮器２０内のうち実際にガス冷媒を凝縮させることができる部分（容積）が小さく、凝縮器２０の実凝縮能力が低下しているめ、凝縮器２０に液相冷媒が多量に溜まったまま通常運転モードに移行すると、凝縮器２０内圧力、つまり高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうおそれが高い。
【００１３】
このため、除霜運転時及び除霜運転から通常運転に切り替わった直後に、安全装置が作動してエジェクタサイクルが停止してしまう可能性が高い。
【００１４】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規なエジェクタサイクルを提供し、第２には、除霜運転時又は除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを抑制することを目的とする。
【００１５】
【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（１０）と、圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する凝縮器（２０）と、冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器（３０）と、凝縮器（２０）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（４１）、ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１）から噴射する冷媒と蒸発器（３０）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、４３）を有するエジェクタ（４０）と、エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒の流出口が圧縮機（１０）の吸入側に接続され、液相冷媒の流出口が蒸発器（３０）側に接続された気液分離器（５０）と、圧縮機（１０）から吐出側と蒸発器（３０）の冷媒入口側とを繋ぐバイパス通路（６０）と、バイパス通路（６０）を開閉する開閉弁（６１）と、凝縮器（２０）の冷媒出口側に設けられ、冷媒を蓄える貯液タンク（８０）とを備えることを特徴とする。
【００１６】
これにより、除霜運転時に必要としない余剰冷媒は、凝縮器（２０）側に流れ込んで凝縮器（２０）及び貯液タンク（８０）にて凝縮しながら貯液タンク（８０）に溜まって行く。
【００１７】
したがって、仮に凝縮器（２０）の容量が小さく、凝縮器（２０）で十分な量の余剰冷媒を蓄えることができない場合であっても、除霜運転時に必要以上のガス冷媒量が循環してしまうことがないので、圧縮機（１０）の吐出圧が過度に上昇してしまうことを未然に防止できる。
【００１８】
また、凝縮器（２０）に多量の液相冷媒が溜まってしまうことを未然に防止できるので、凝縮器（２０）の実凝縮能力が低下してしまうことを防止でき、除霜運転時又は除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを防止できる。
【００１９】
請求項２に記載の発明では、開閉弁（６１）を開いた状態で、凝縮器（２０）に冷却風を送風する送風機（２１）を稼動させる除霜運転モードを有することを特徴とする。
【００２０】
これにより、凝縮器（２０）側に流れ込んたガス冷媒を凝縮器（２０）にて確実に凝縮させることができるので、除霜運転時に必要以上のガス冷媒量が循環してしまうことを確実に防止できる。
【００２１】
請求項３に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する凝縮器（２０）と、冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器（３０）と、凝縮器（２０）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（４１）、ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１）から噴射する冷媒と蒸発器（３０）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、４３）を有するエジェクタ（４０）と、エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒の流出口が圧縮機（１０）の吸入側に接続され、液相冷媒の流出口が蒸発器（３０）側に接続された気液分離器（５０）と、圧縮機（１０）から吐出側と蒸発器（３０）の冷媒入口側とを繋ぐバイパス通路（６０）と、バイパス通路（６０）を開閉する開閉弁（６１）とを備え、開閉弁（６１）を開いて圧縮機（１０）から吐出した高温のガス冷媒を蒸発器（３０）に供給して蒸発器（３０）の表面付着した霜を除去する除霜運転が終了した後、少なくとも所定時間は、開閉弁（６１）を開いた状態で圧縮機（１０）を停止させる準備運転モードを実行することを特徴とする。
【００２２】
これにより、凝縮器（２０）側に残存する余圧による、凝縮器（２０）側と蒸発器（３０）側との圧力差によって、少なくとも凝縮器（２０）内に溜まった液相冷媒をバイパス通路（６０）を介して蒸発器（３０）側に移動させることができるので、凝縮器（２０）の実凝縮能力が低下してしまうことを防止でき、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを確実に防止できる。
【００２３】
請求項４に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する凝縮器（２０）と、冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器（３０）と、凝縮器（２０）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（４１）、ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１）から噴射する冷媒と蒸発器（３０）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、４３）を有するエジェクタ（４０）と、エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒の流出口が圧縮機（１０）の吸入側に接続され、液相冷媒の流出口が蒸発器（３０）側に接続された気液分離器（５０）と、圧縮機（１０）から吐出側と蒸発器（３０）の冷媒入口側とを繋ぐバイパス通路（６０）と、バイパス通路（６０）を開閉する開閉弁（６１）と、凝縮器（２０）の冷媒出口側に設けられ、蒸発器（３０）から流出する冷媒の過熱度が大きくなるほど絞り開度を小さくする可変絞り（７０）とを備え、さらに、開閉弁（６１）を開いて圧縮機（１０）から吐出した高温のガス冷媒を蒸発器（３０）に供給して蒸発器（３０）の表面付着した霜を除去する除霜運転が終了した後、少なくとも所定時間は、可変絞り（７０）を開く準備運転モードを実行することを特徴とする。
【００２４】
これにより、凝縮器（２０）側に残存する余圧による、凝縮器（２０）側と蒸発器（３０）側との圧力差によって、少なくとも凝縮器（２０）内に溜まった液相冷媒をエジェクタ（４０）を介して蒸発器（３０）側に移動させることができるので、凝縮器（２０）の実凝縮能力が低下してしまうことを防止でき、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを確実に防止できる。
【００２５】
請求項５に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する凝縮器（２０）と、冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器（３０）と、凝縮器（２０）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（４１）、ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引し、ノズル（４１）から噴射する冷媒と蒸発器（３０）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、４３）を有するエジェクタ（４０）と、エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒の流出口が圧縮機（１０）の吸入側に接続され、液相冷媒の流出口が蒸発器（３０）側に接続された気液分離器（５０）と、圧縮機（１０）から吐出側と蒸発器（３０）の冷媒入口側とを繋ぐ第１バイパス通路（６０）と、第１バイパス通路（６０）を開閉する第１開閉弁（６１）と、少なくともノズル（４１）を迂回させて冷媒を流す第２バイパス通路（６２）と、第２バイパス通路（６２）を開閉する第２開閉弁（６３）と、凝縮器（２０）の冷媒出口側に設けられ、蒸発器（３０）から流出する冷媒の過熱度が大きくなるほど絞り開度を小さくする可変絞り（７０）と備え、さらに、第２開閉弁（６３）を閉じた状態で第１開閉弁（６１）を開いて圧縮機（１０）から吐出した高温のガス冷媒を蒸発器（３０）に供給して蒸発器（３０）の表面付着した霜を除去する除霜運転が終了した後、少なくとも所定時間は、第２開閉弁（６３）を開く準備運転モードを実行することを特徴とする。
【００２６】
これにより、凝縮器（２０）側に残存する余圧による、凝縮器（２０）側と蒸発器（３０）側との圧力差によって、少なくとも凝縮器（２０）内に溜まった液相冷媒を第２バイパス通路（６２）を介して蒸発器（３０）側に移動させることができるので、凝縮器（２０）の実凝縮能力が低下してしまうことを防止でき、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを確実に防止できる。
【００２７】
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。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明に係るエジェクタサイクルを、車両用空調装置又はルームエアコン等の定置型の空調装置用の蒸気圧縮式冷凍機に適用したものであって、図１はエジェクタサイクルの模式図である。
【００２９】
圧縮機１０は冷媒を吸入圧縮する電動式の圧縮機であり、凝縮器２０は圧縮機１０から吐出した高温・高圧の冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却凝縮する高圧側熱交換器である。なお、ファン２１は凝縮器２０に冷却風を送風する電動式の送風機である。
【００３０】
また、蒸発器３０は、室内に吹き出す空気と低圧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冷凍能力を発揮する低圧側熱交換器であり、ファン３１は蒸発器３０に室内に吹き出す空気を送風する電動式の送風機である。
【００３１】
エジェクタ４０は凝縮器２０から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器３０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１０の吸入圧を上昇させるエジェクタである。
【００３２】
そして、エジェクタ４０は、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４１、ノズル４１から噴射する高い速度の冷媒流の巻き込み作用により蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引しながら、ノズル４１から噴射する冷媒流とを混合する混合部４２、及びノズル４１から噴射する冷媒と蒸発器３０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４３等からなるものである。
【００３３】
このとき、混合部４２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４２においても冷媒の圧力が（静圧）が上昇する。
【００３４】
一方、ディフューザ４３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（動圧）を圧力エネルギ（静圧）に変換するので、エジェクタ４０においては、混合部４２及びディフューザ４３の両者にて冷媒圧力を昇圧する。そこで、以下、混合部４２とディフューザ４３とを総称して昇圧部と呼ぶ。
【００３５】
因みに、本実施形態では、ノズル４１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よいことは言うまでもない。
【００３６】
また、気液分離器５０はエジェクタ４０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手段であり、気液分離器５０の気相冷媒流出口は圧縮機１０の吸引側に接続され、液相冷媒流出口は蒸発器３０側に接続されている。
【００３７】
逆止弁５１は気液分離器５０から蒸発器３０に至る冷媒通路において、気液分離器５０側から蒸発器３０側にのみ冷媒が流れることを許容するものであり、バイパス通路６０は、圧縮機１０から吐出した高温・高圧の冷媒を凝縮器２０及びエジェクタ４０を迂回させて蒸発器３０の冷媒入口側に導く冷媒通路であり、開閉弁６１はバイパス通路６０を開閉する電磁式の弁である。なお、開閉弁６１は、後述する除霜運転モード時に、圧縮機１０から吐出される高圧冷媒を、蒸発器３０の耐圧圧力以下まで減圧する減圧手段を兼ねている。
【００３８】
可変絞り７０は、凝縮器２０とエジェクタ４０との間の冷媒通路、つまりノズル４１の冷媒流れ上流側に設けられて凝縮器２０から流出した高圧冷媒を気液二相域まで減圧膨脹させる膨脹弁であり、この可変絞り７０は、蒸発器３０の冷媒出口側における冷媒過熱度が所定範囲（例えば、０．１ｄｅｇ〜１０ｄｅｇ）になるように絞り開度を制御するもので、周知の温度式膨脹弁と同様な構造のもである。
【００３９】
具体的には、蒸発器３０の冷媒出口側における冷媒温度を感知する感温部７１内のガス圧と蒸発器３０内の圧力及びバネ圧との釣り合いにより絞り開度を制御すする、いわゆる内部均圧式温度膨張弁と同様な構造を有するものである。
【００４０】
このため、蒸発器３０内の圧力、つまり蒸発器３０での熱負荷が高くなって蒸発器３０出口側における冷媒過熱度が大きくなったときには、可変絞り７０の絞り開度を小さくしてノズル４１から噴射される駆動流の流速を大きくすることいより、吸引流、つまり蒸発器３０を循環する冷媒量を増大させ、逆に、蒸発器３０内の圧力が低下して蒸発器３０出口側における冷媒過熱度が小さくなったときには、可変絞り７０の開度を大きくしてノズル４１から噴射される駆動流の流速を小さくして、吸引流、つまり蒸発器３０を循環する冷媒量を減少させる。
【００４１】
また、本実施形態では、可変絞り７０のバルブボディ７２をエジェクタ４０と一体化して、可変絞り７０及びエジェクタ４０等からなる減圧部の小型化を図っている。
【００４２】
レシーバ８０は、凝縮器２０の冷媒出口側に設けられて液相冷媒を蓄える貯液タンクであり、このレシーバ８０で蓄えられた液相冷媒は、エジェクタ４０側に供給される。
【００４３】
なお、レシーバ８０は、膨脹弁サイクル等で用いられる周知のレシーバと同様な構造を有するものである。具体的には、図２に示すように、略円筒状のタンク本体８１の上方側に冷媒流入口８２を開口させ、下方側に冷媒流出口８３を開口させたもので、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、液相冷媒の液面が冷媒流入口８２より下側であって、冷媒流出口８３より上方側に位置するようにタンク本体８１の容積が選定されている。
【００４４】
なお、図２（ａ）は通常運転モード時における液面位置を示し、図２（ｂ）は除霜運転モード時における液面位置を示す。
【００４５】
因みに、ファン２１、３１、圧縮機１０は、電子制御装置により制御されている。
【００４６】
次に、本実施形態に係るサイクルの概略作動及び特徴点を述べる。
【００４７】
１．通常運転モード（図１２の太線参照）
開閉弁６１を閉じた状態で圧縮機１０を作動させて、圧縮機１０から吐出した冷媒を凝縮器２０側に循環させる。これにより、凝縮器２０にて冷却された高圧冷媒は、可変絞り７０にて等エンタルピ的に気液二相域まで減圧された後、エジェクタ４０のノズル４１にて等エントロピ的に減圧膨張して、音速以上の速度で混合部４２内に流入する。
【００４８】
したがって、本実施形態では、可変絞り７０にて冷媒を一度沸騰させ、ノズル４１の入口部にて冷媒を拡大させて圧力を回復させることにより、沸騰核を生成させたまま二段目のノズルにて沸騰させることができるので、ノズル４１における冷媒の沸騰を促進することができ、冷媒の液滴を微粒化してエジェクタ効率ηｅを向上させることができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、冷媒をフロンとして高圧側冷媒圧力、つまりノズル４１に流入する冷媒の圧力を冷媒の臨界圧力以下としている。
【００５０】
一方、混合部４２に流入した高速冷媒の巻き込み作用に伴うポンプ作用（ＪＩＳＺ８１２６番号２．１．２．３等参照）により、蒸発器３０内で蒸発した冷媒が混合部４２内に吸引されるため、低圧側の冷媒が気液分離器５０→逆止弁５１→蒸発器３０→エジェクタ４０（昇圧部）→気液分離器５０の順に循環する。
【００５１】
そして、蒸発器３０から吸引された冷媒（吸引流）とノズル４１から吹き出す冷媒（駆動流）とは、混合部４２にて混合しながらディフューザ４３にてその動圧が静圧に変換されて気液分離器５０に戻る。
【００５２】
したがって、本実施形態では、十分な冷凍能力を発揮させながらノズル効率及びエジェクタ効率を高め、かつ、広範囲の負荷変動に対応することができる。
【００５３】
２．除霜運転モード（図１２の細線参照）
開閉弁６１を開いた状態で圧縮機１０を作動させて、圧縮機１０から吐出された高温のガス冷媒（ホットガス）を蒸発器３０に供給して蒸発器３０を内側から加熱して蒸発器３０の表面に付着した霜を除去する。
【００５４】
このとき、凝縮器２０の冷媒入口側は常に開いていることに加えて、ホットガスが蒸発器３０に供給されて蒸発器３０出口側の過熱度が非常に大きくなって可変絞り７０が全閉状態となっていることから、除霜運転時に必要としない余剰冷媒は、凝縮器２０側に流れ込んで凝縮器２０及びレシーバ８０にて凝縮しながらレシーバ８０に溜まって行く。
【００５５】
したがって、仮に凝縮器２０の容量（体積）が小さく、凝縮器２０で十分な量の余剰冷媒を蓄えることができない場合であっても、除霜運転時に必要以上のガス冷媒量が循環してしまうことがないので、圧縮機１０の吐出圧が過度に上昇してしまうことを未然に防止できる。
【００５６】
また、凝縮器２０に多量の液相冷媒が溜まってしまうことを未然に防止できるので、凝縮器２０の実凝縮能力が低下してしまうことを防止でき、除霜運転時又は除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを防止できる。
【００５７】
以上に述べたように、本実施形態では、除霜運転時及び除霜運転から通常運転に切り替わった直後に、安全装置が作動してエジェクタサイクルが停止してしまうことを未然に防止できる。
【００５８】
なお、図３は本実施形態における吐出圧の変動を示すグラフであり、図４は本実施形態における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘと、従来の技術における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘとを示すグラフであり、図５から明らかなように、本実施形態では、高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを防止できることが解る。
【００５９】
因みに、図３、４に示す結果は、外気温度（凝縮器２０の雰囲気温度）を４０℃とし、圧縮機１０の回転数は、３６００ｒｐｍ（流量換算で、８００〜１２００ｋｇ／ｈ）である。
【００６０】
また、本実施形態では、レシーバ８０として膨脹弁サイクル等で用いられる周知のレシーバと同様なものを使用しているので、気液分離器５０に乾燥剤やストレーナ（フィルタ）を設けることなく、レシーバ８０に設けられた乾燥剤やストレーナを利用することができる。
【００６１】
（第２実施形態）
第１実施形態では、ファン２１を停止させた状態で除霜運転モードを実施したが、本実施形態は、ファン２１を稼動させた状態で除霜運転モードを実施するものである。
【００６２】
これにより、凝縮器２０側に流れ込んだホットガスを凝縮器２０にて確実に凝縮させることができるので、除霜運転時に必要以上のガス冷媒量が循環してしまうことを確実に防止できる。
【００６３】
なお、図５は本実施形態における吐出圧の変動を示すグラフであり、図６は本実施形態における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘと、従来の技術における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘとを示すグラフであり、図６から明らかなように、本実施形態では、高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを防止できることが解る。
【００６４】
因みに、図５、６に示す結果は、外気温度（凝縮器２０の雰囲気温度）を４０℃とし、圧縮機１０の回転数は、３６００ｒｐｍ（流量換算で、８００〜１２００ｋｇ／ｈ）である。
【００６５】
なお、本実施形態では、除霜運転モードの実施と連動してファン２１を稼動あせたが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば高圧側冷媒圧力が所定値以上となったときにはファン２１を稼動させ、高圧側冷媒圧力が所定値以下となったときにはファン２１を停止させてもよい。
【００６６】
因みに、ファン２１を稼動させる時の高圧側冷媒圧力とファン２１を停止させる時の高圧側冷媒圧力は、同一圧力、又はファン２１を稼動させる時の高圧側冷媒圧力がファン２１を停止させる時の高圧側冷媒圧力より高くなるように相違させてもよい。
【００６７】
（第３実施形態）
本実施形態は、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことをより一層確実に防止するものである。
【００６８】
具体的には、除霜運転モードが終了した後、少なくとも所定時間は、開閉弁６１を開いた状態で圧縮機１０を停止させる準備運転モードを実行した後、通常運転モードを実施するものである。
【００６９】
これにより、凝縮器２０側に残存する余圧による、凝縮器２０側と蒸発器３０側との圧力差によって、少なくとも凝縮器２０内に溜まった液相冷媒をバイパス通路６０を介して蒸発器３０側に移動させることができるので、凝縮器２０の実凝縮能力が低下してしまうことを防止でき、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを確実に防止できる。
【００７０】
なお、図７は本実施形態における吐出圧の変動を示すグラフであり、図８は本実施形態における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘと、従来の技術における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘとを示すグラフであり、図８から明らかなように、本実施形態では、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを防止できることが解る。
【００７１】
因みに、図７、８に示す結果は、外気温度（凝縮器２０の雰囲気温度）を４０℃とし、圧縮機１０の回転数は、３６００ｒｐｍ（流量換算で、８００〜１２００ｋｇ／ｈ）である。
【００７２】
（第４実施形態）
本実施形態も第３実施形態と同様に、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことをより一層確実に防止するものである。
【００７３】
具体的には、図９に示すように、少なくともノズル４１を迂回させて冷媒を流す第２バイパス通路６２、及び第２バイパス通路６２を開閉する第２開閉弁６３を設けるとともに、除霜運転が終了した後、少なくとも所定時間は、第２開閉弁６３を開くこと準備運転モードを実行をした後、通常運転モードを実施するものである。
【００７４】
これにより、凝縮器２０側に残存する余圧による、凝縮器２０側と蒸発器３０側との圧力差によって、少なくとも凝縮器２０内に溜まった液相冷媒を第２バイパス通路６２を介して蒸発器３０側に移動させることができるので、凝縮器２０の実凝縮能力が低下してしまうことを防止でき、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを確実に防止できる。
【００７５】
なお、図１０は本実施形態における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘと、従来の技術における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘとを示すグラフであり、図１０から明らかなように、本実施形態では、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを防止できることが解る。
【００７６】
因みに、図１０に示す結果は、外気温度（凝縮器２０の雰囲気温度）を４０℃とし、圧縮機１０の回転数は、３６００ｒｐｍ（流量換算で、８００〜１２００ｋｇ／ｈ）である。
【００７７】
（第５実施形態）
本実施形態も第３実施形態と同様に、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことをより一層確実に防止するものである。
【００７８】
具体的には、可変絞り７０を電気式とするとともに、除霜運転が終了した後、少なくとも所定時間は、可変絞り（７０）を開く準備運転モードを実行をした後、通常運転モードを実施するものである。
【００７９】
これにより、凝縮器２０側に残存する余圧による、凝縮器２０側と蒸発器３０側との圧力差によって、少なくとも凝縮器２０内に溜まった液相冷媒をエジェクタ４０を介して蒸発器３０側に移動させることができるので、凝縮器２０の実凝縮能力が低下してしまうことを防止でき、除霜運転から通常運転に切り替わった直後に高圧側冷媒圧力が過度に上昇してしまうことを確実に防止できる。
【００８０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明を空調装置に適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、例えば食品や飲料等を冷蔵・冷凍保存するショーケース用の蒸気圧縮式冷凍機に適用してもよい。
【００８１】
また、本実施形態では、可変絞り７０として内部均圧式温度膨張弁を採用したが、可変絞り７０として外部均圧式温度膨張弁を採用してもよい。
【００８２】
また、上述の実施形態では、可変絞り７０とノズル４１とが別々に設けられていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば可変絞り７０とノズル４１とを一体化して可変ノズルとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るレシーバの模式図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る圧縮機の吐出圧の変化を示すグラフである。
【図４】本発明の第１実施形態における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘと、従来の技術における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘとを示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る圧縮機の吐出圧の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘと、従来の技術における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘとを示すグラフである。
【図７】本発明の第３実施形態に係る圧縮機の吐出圧の変化を示すグラフである。
【図８】本発明の第３実施形態における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘと、従来の技術における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘとを示すグラフである。
【図９】本発明の第４実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図１０】本発明の第４実施形態における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘと、従来の技術における通常運転時の最大吐出圧ＰＤＲｍａｘ及び除湿運転時の最大吐出圧ＰＤＪｍａｘとを示すグラフである。
【図１１】試作検討品に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図１２】ｐ−ｈ線図である。
【符号の説明】
１０…圧縮機、２０…放熱器、２１…ファン、３０…蒸発器、
４０…エジェクタ、５０…気液分離器、６０…バイパス通路、
６１…開閉弁、７０…可変絞り、８０…レシーバ。

Claims

冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
前記圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する凝縮器（２０）と、
冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器（３０）と、
前記凝縮器（２０）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（４１）、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記蒸発器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引し、前記ノズル（４１）から噴射する冷媒と前記蒸発器（３０）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、４３）を有するエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒の流出口が前記圧縮機（１０）の吸入側に接続され、液相冷媒の流出口が前記蒸発器（３０）側に接続された気液分離器（５０）と、
前記圧縮機（１０）から吐出側と前記蒸発器（３０）の冷媒入口側とを繋ぐバイパス通路（６０）と、
前記バイパス通路（６０）を開閉する開閉弁（６１）と、
前記凝縮器（２０）の冷媒出口側に設けられ、冷媒を蓄える貯液タンク（８０）とを備えることを特徴とするエジェクタサイクル。
前記開閉弁（６１）を開いた状態で、前記凝縮器（２０）に冷却風を送風する送風機（２１）を稼動させる除霜運転モードを有することを特徴とする請求項１に記載のエジェクタサイクル。
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
前記圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する凝縮器（２０）と、
冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器（３０）と、
前記凝縮器（２０）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（４１）、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記蒸発器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引し、前記ノズル（４１）から噴射する冷媒と前記蒸発器（３０）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、４３）を有するエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒の流出口が前記圧縮機（１０）の吸入側に接続され、液相冷媒の流出口が前記蒸発器（３０）側に接続された気液分離器（５０）と、
前記圧縮機（１０）から吐出側と前記蒸発器（３０）の冷媒入口側とを繋ぐバイパス通路（６０）と、
前記バイパス通路（６０）を開閉する開閉弁（６１）とを備え、
前記開閉弁（６１）を開いて前記圧縮機（１０）から吐出した高温のガス冷媒を前記蒸発器（３０）に供給して前記蒸発器（３０）の表面付着した霜を除去する除霜運転が終了した後、少なくとも所定時間は、前記開閉弁（６１）を開いた状態で前記圧縮機（１０）を停止させる準備運転モードを実行することを特徴とするエジェクタサイクル。
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
前記圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する凝縮器（２０）と、
冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器（３０）と、
前記凝縮器（２０）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（４１）、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記蒸発器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引し、前記ノズル（４１）から噴射する冷媒と前記蒸発器（３０）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、４３）を有するエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒の流出口が前記圧縮機（１０）の吸入側に接続され、液相冷媒の流出口が前記蒸発器（３０）側に接続された気液分離器（５０）と、
前記圧縮機（１０）から吐出側と前記蒸発器（３０）の冷媒入口側とを繋ぐバイパス通路（６０）と、
前記バイパス通路（６０）を開閉する開閉弁（６１）と、
前記凝縮器（２０）の冷媒出口側に設けられ、前記蒸発器（３０）から流出する冷媒の過熱度が大きくなるほど絞り開度を小さくする可変絞り（７０）とを備え、
さらに、前記開閉弁（６１）を開いて前記圧縮機（１０）から吐出した高温のガス冷媒を前記蒸発器（３０）に供給して前記蒸発器（３０）の表面付着した霜を除去する除霜運転が終了した後、少なくとも所定時間は、前記可変絞り（７０）を開く準備運転モードを実行することを特徴とするエジェクタサイクル。
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
前記圧縮機（１０）から吐出した冷媒を冷却する凝縮器（２０）と、
冷媒を蒸発させて冷凍能力を発揮する蒸発器（３０）と、
前記凝縮器（２０）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（４１）、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記蒸発器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引し、前記ノズル（４１）から噴射する冷媒と前記蒸発器（３０）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、４３）を有するエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離するとともに、気相冷媒の流出口が前記圧縮機（１０）の吸入側に接続され、液相冷媒の流出口が前記蒸発器（３０）側に接続された気液分離器（５０）と、
前記圧縮機（１０）から吐出側と前記蒸発器（３０）の冷媒入口側とを繋ぐ第１バイパス通路（６０）と、
前記第１バイパス通路（６０）を開閉する第１開閉弁（６１）と、
少なくとも前記ノズル（４１）を迂回させて冷媒を流す第２バイパス通路（６２）と、
前記第２バイパス通路（６２）を開閉する第２開閉弁（６３）と、
前記凝縮器（２０）の冷媒出口側に設けられ、前記蒸発器（３０）から流出する冷媒の過熱度が大きくなるほど絞り開度を小さくする可変絞り（７０）と備え、
さらに、前記第２開閉弁（６３）を閉じた状態で前記第１開閉弁（６１）を開いて前記圧縮機（１０）から吐出した高温のガス冷媒を前記蒸発器（３０）に供給して前記蒸発器（３０）の表面付着した霜を除去する除霜運転が終了した後、少なくとも所定時間は、前記第２開閉弁（６３）を開く準備運転モードを実行することを特徴とするエジェクタサイクル。