JP2007003170A - エジェクタ式サイクル - Google Patents

Abstract

【課題】 複数の蒸発器１４、１７を有するエジェクタ１３を使用した高効率の冷凍サイクルにおいて、複数の蒸発器１４、１７を確実に除霜する。
【解決手段】 第１、第２蒸発器１４、１７に付着した霜を取り除くために第１、第２蒸発器１４、１７を加熱する電気ヒータ２１と、電気ヒータ２１によって第１、第２蒸発器１４、１７を加熱して除霜を行うＥＣＵ３０とを備えている。
これによれば、蒸発温度が低いため霜が発生し易い第２蒸発器１７と、風上側に設置されるため風上側部分に霜が付着し易く目詰まりし易い第１蒸発器１４とのそれぞれを加熱するように電気ヒータ２１を設けたことにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器１４、１７への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エジェクタの昇圧作用を利用して比較的蒸発温度の高い第１蒸発器と比較的蒸発温度の低い第２蒸発器とを有するエジェクタ式サイクルに関するものであり、特に、両蒸発器の除霜に関するものである。

従来、特許文献１に示すように、蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、圧縮機、放熱器、エジェクタ、第１蒸発器を連結して成る冷媒流路と、その冷媒流路から分岐して絞り手段、第２蒸発器を経てエジェクタに吸引される冷媒流路とにより構成されたエジェクタ式サイクルが知られている。
特開平５−３１２４２１号公報

しかしながら、上記従来のエジェクタ式サイクルにおいては、比較的蒸発温度の低い第２蒸発器、および比較的蒸発温度が高いため通風方向の風上側に配置される第１蒸発器の風上側部分の二箇所が特に霜が付着し易く、堆積すると冷却効率が悪化するという問題がある。

本発明は、上記従来の問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、複数の蒸発器を有するエジェクタを使用した高効率の冷凍サイクルにおいて、複数の蒸発器を確実に除霜することのできるエジェクタ式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１２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、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、
放熱器（１２）下流側の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（１３）と、
エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
圧縮機（１１）と放熱器（１２）とエジェクタ（１３）と第１蒸発器（１４）とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒をエジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（１５）と、
分岐流路（１５）に配置され、冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１７）と、
第１、第２蒸発器（１４、１７）に付着した霜を取り除くために第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱する除霜手段（２１）と、
除霜手段（２１）によって第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱して除霜を行う制御手段（３０）と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、蒸発温度が低いため霜が発生し易い第２蒸発器（１７）と、風上側に設置されるため風上側部分に霜が付着し易く目詰まりし易い第１蒸発器（１４）とを加熱するように除霜手段（２１）を設けたことにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器（１４、１７）への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。

また、請求項２に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、
放熱器（１２）下流側の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（１３）と、
エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
圧縮機（１１）と放熱器（１２）とエジェクタ（１３）と第１蒸発器（１４）とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒をエジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（１５）と、
分岐流路（１５）に配置され、冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１７）と、
第１、第２蒸発器（１４、１７）に付着した霜を取り除くために第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱する除霜手段（２１）と、
除霜手段（２１）によって第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱して除霜を行う制御手段（３０）とを備え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、蒸発温度が低いため霜が発生し易い第２蒸発器（１７）と、風上側に設置されるため風上側部分に霜が付着し易く目詰まりし易い第１蒸発器（１４）とのそれぞれを加熱するように除霜手段（２１）を設けたことにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器（１４、１７）への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、除霜手段（２１）は、第１、第２蒸発器（１４、１７）それぞれの風上側に配置されていることを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、除霜手段（２１）による熱が風下側へ流れることより、効率良く第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱することができる。

また、請求項４に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、
放熱器（１２）下流側の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（１３）と、
エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
圧縮機（１１）と放熱器（１２）とエジェクタ（１３）と第１蒸発器（１４）とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒をエジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（１５）と、
分岐流路（１５）に配置され、冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１７）と、
第１、第２蒸発器（１４、１７）に付着した霜を取り除くために第１、第２蒸発器（１４、１７）の両方に接触して加熱する除霜手段（２１）と、
除霜手段（２１）によって第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱して除霜を行う制御手段（３０）とを備える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、蒸発温度が低いため霜が発生し易い第２蒸発器（１７）と、風上側に設置されるため風上側部分に霜が付着し易く目詰まりし易い第１蒸発器（１４）とのそれぞれ両方に接触して加熱する除霜手段（２１）を設けたことにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器（１４、１７）への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。

また、請求項５に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、
圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、
放熱器（１２）下流側の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（１３）と、
エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
圧縮機（１１）と放熱器（１２）とエジェクタ（１３）と第１蒸発器（１４）とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒をエジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（１５）と、
分岐流路（１５）に配置され、冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１７）と、
第１、第２蒸発器（１４、１７）に付着した霜を取り除くために第１、第２蒸発器（１４、１７）の両方を加熱できる１つの除霜手段（２１）と、
除霜手段（２１）によって第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱して除霜を行う制御手段（３０）とを備える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、蒸発温度が低いため霜が発生し易い第２蒸発器（１７）と、風上側に設置されるため風上側部分に霜が付着し易く目詰まりし易い第１蒸発器（１４）とのそれぞれ両方を加熱できる一つの除霜手段（２１）を設けたことにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器（１４、１７）への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。

また、従来の単一蒸発器と同等サイズの除霜手段（２１）一つで除霜することより、搭載スペースに制約がある場合においてもその搭載スペースを有効活用して複数蒸発器を効率良く除霜することができる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、第１、第２蒸発器（１４、１７）のいずれか一方側に除霜手段（２１）、他方側に放射熱吸収部材（２３）を設けるとともに、除霜手段（２１）からの放射熱が放射熱吸収部材（２３）に到達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、第１、第２蒸発器（１４、１７）のいずれか一方を加熱する除霜手段（２１）を設けるとともに、他方はその除霜手段（２１）からの放射熱を吸収する放射熱吸収部材（２３）を介して加熱することにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器（１４、１７）への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。

また、請求項７に記載の発明では、請求項５に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、除霜手段（２１）を第１、第２蒸発器（１４、１７）のいずれか一方側に設けるとともに、除霜手段（２１）からの熱が対流によって他方側に到達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、第１、第２蒸発器（１４、１７）のいずれか一方を加熱する除霜手段（２１）を設けるとともに、他方はその除霜手段（２１）からの対流によって加熱することにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器（１４、１７）への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。

また、請求項８に記載の発明では、請求項７に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、対流として送風手段（１７ａ）による強制対流を用い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、最適な対流を確実に発生させることができる。

また、請求項９に記載の発明では、請求項７に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、第１、第２蒸発器（１４、１７）を上下方向に配置するとともに、除霜手段（２１）を下方に設け、対流として自然対流を利用した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、このように自然対流を利用するようにしても良い。

また、請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし請求項９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、除霜手段（２１）は、電気ヒータ（２１）を備えることを特徴としている。この請求項１０に記載の発明によれば、除霜のための加熱手段として電気ヒータ（２１）を用いるのが容易である。

また、請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし請求項１０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、制御手段（３０）は、圧縮機（１１）を停止させた状態で除霜手段（２１）によって第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱することを特徴としている。この請求項１１に記載の発明によれば、圧縮機（１１）を停止させた状態で除霜手段（２１）で加熱することにより、除霜を短時間で終了させることができる。

また、請求項１２に記載の発明では、請求項１ないし請求項１１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、冷媒は、可燃性冷媒であることを特徴としている。可燃性冷媒としては、炭化水素（ＨＣ）系冷媒（水素、炭素を含み、自然界に存在する冷媒物質）などがあり、この炭化水素系冷媒には、イソブタンを用いたＲ６００ａやプロパンを用いたＲ２９０などがある。

例えば、Ｒ６００ａでは４６０〜４９４℃程度の温度で発火するが、除霜手段（２１）としてガラス管ヒータを用いる場合であれば２００〜３００℃程度、接触して加熱する除霜手段（２１）としてパイプヒータを用いる場合であれば１００℃程度に抑えられるため、可燃性冷媒の利用に好適である。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）
以下、本発明の実施の形態について添付した図面を用いて詳細に説明する。図１の（ａ）は、本発明の第１実施形態（請求項１〜３、１０〜１２に対応）におけるエジェクタ式サイクルを示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ視図である。本実施形態は、本発明のエジェクタ式サイクルを、車載用冷凍装置の冷凍サイクルに適用した例を示している。エジェクタ式サイクルには、冷媒が循環する冷媒循環流路が備えられており、冷媒循環流路には冷媒を吸入、圧縮する圧縮機１１が配置されている。なお、本実施形態では、冷媒として炭化水素（ＨＣ）系冷媒を用いている。

本実施形態では、この圧縮機１１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。この圧縮機１１の冷媒流れ下流側には、放熱器１２が配置されている。放熱器１２は、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒と図示しない冷却ファンによって送風される外気（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ものである。

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１３には、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１７からの気相冷媒を吸引する吸引部（気相冷媒吸引部）１３ｃが備えられている。

さらに、ノズル部１３ａおよび吸引部１３ｃ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１３ｂが配置されている。このディフューザ部１３ｂ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１３のディフューザ部１３ｂ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は、例えば、冷凍庫Ｒ内の図示しない冷却ユニットの通風路内に設置され、冷凍庫Ｒ内の冷却作用を果たす。具体的には、冷却ユニットの電動送風機１７ａにより冷凍庫内空気が第１蒸発器１４に送風され、エジェクタ１３にて減圧後の低圧冷媒が第１蒸発器１４において冷凍庫内空気から吸熱して蒸発することにより冷凍庫Ｒ内空気が冷却されて冷却能力を発揮する。

第１蒸発器１４で蒸発した気相冷媒は圧縮機１１に吸入され、再び冷媒循環流路を循環する。また、本実施形態のエジェクタ式サイクルには、冷媒循環流路の放熱器１２とエジェクタ１３との間の部位で分岐し、エジェクタ１３の吸引部１３ｃで冷媒循環流路に合流する分岐流路１５が形成されている。

この分岐流路１５には、冷媒の減圧を行う絞り手段１６が配置されており、この絞り手段１６よりも冷媒流れ下流側部位には第２蒸発器１７が配置されている。この第２蒸発器１７は、前述した冷凍庫Ｒ内の図示しない冷却ユニットの通風路内において、第１蒸発器１４と通風部を直列として第１蒸発器１４の風下側となるように隣接配置されており、第１蒸発器１４で冷却された冷凍庫内空気をさらに冷却する作用を果たしている。

なお、本実施形態では圧縮機１１、電動送風機１７ａなどは、電気制御装置（制御手段、以下ＥＣＵと称す）３０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、本発明に係る構成を説明する。図示しない冷却ユニットの通風路内において、第１、第２蒸発器１４、１７の風上側と、一体化された第１、第２蒸発器１４、１７の間とには、第１、第２蒸発器１４、１７に付着した霜を取り除くため第１、第２蒸発器１４、１７を加熱する複数の除霜手段２１、例えば非接触型のガラス管ヒータなどの電気ヒータ２１を設けている。

また、本実施形態では、蒸発温度が低くて霜が付着し易い第２蒸発器１７に、温度を検出するサーミスタなどの蒸発器温度センサー（蒸発器温度検出手段）２２を取り付けている。この蒸発器温度センサー２２は、第１、第２蒸発器１４、１７の中でも最も昇温しにくい場所に取り付けるのが好ましい。

そして、蒸発器温度センサー２２の検出信号はＥＣＵ３０に入力されるとともに、第１、第２蒸発器１４、１７に付着、堆積した霜を溶かして取り除く除霜制御時には除霜手段２１がＥＣＵ３０からの出力信号によって通電制御される。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。圧縮機１１を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１１で圧縮されて高温高圧状態となった冷媒は矢印方向に吐出され、放熱器１２に流入する。放熱器１２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１２から流出した液相冷媒は、冷媒循環流路を流れる流れと、分岐流路１５を流れる流れとに分流する。

冷媒循環流路を流れる冷媒流れはエジェクタ１３に流入し、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となって噴出する。この際の冷媒圧力低下により、吸引部１３ｃから第２蒸発器１７にて蒸発した気相冷媒を吸引する。

ノズル部１３ａから噴出した冷媒と吸引部１３ｃ吸引された冷媒は、ノズル部１３ａ下流側で混合してディフューザ部１３ｂに流入する。このディフューザ部１３ｂ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１３のディフューザ部１３ｂ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では、冷媒が電動送風機１７ａにより送風される冷凍庫内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１１に吸入、圧縮され再び冷媒循環流路を流れる。一方、分岐流路１５を流れる冷媒は、絞り手段１６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１７で電動送風機１７ａにより送風されて第１蒸発器１４を通過した冷凍庫内空気からさらに吸熱して蒸発する。これにより、第２蒸発器１７が冷凍庫内の冷却作用を発揮し、第２蒸発器１７から流出した気相冷媒はエジェクタ１３の吸引部１３ｃへ吸引される。

次に、除霜運転について説明する。図２は、外気温度区分に対する除霜運転間隔の時間の設定例を示す図表である。この実施形態では、除霜運転間隔の時間を可変とし、外気温度に応じた時間が設定される。図３は、図１のエジェクタ式サイクルにおける除霜制御を示すタイムチャートである。また図４は、外気温度区分に対する所定温度Ｔの設定例を示す図表である。

圧縮機（コンプレッサー）１１の積算運転時間が所定時間に達したら、第１、第２蒸発器１４、１７に付着、堆積した霜を取り除くため、圧縮機１１を停止させ除霜手段２１に通電して第１、第２蒸発器１４、１７を加熱して除霜を行う。なお、圧縮機１１の積算運転時間は、図２に示すように、外気温度区分に対応させて可変させても良い。例えば、外気温度が１５℃（Ｔ１）以下の時はＡ時間、１５℃（Ｔ１）を超え３０℃（Ｔ２）以下の時はＢ時間、３０℃（Ｔ２）を超える場合にはＣ時間という具合である。これらの時間は、Ａ時間＞Ｂ時間＞Ｃ時間の関係に設定される。

そして、第２蒸発器１７に取り付けた蒸発器温度センサー２２の検出値が所定値Ｔに達したら、除霜手段２１への通電を停止して圧縮機１１を起動して冷凍運転を再開するものである。このときの所定値Ｔは、圧縮機１１の積算運転時間と同様図３に示すように、外気温度区分に応じて可変させても良い。例えば、外気温度が１５℃（Ｔ１）以下の時は８℃（ａ℃）、１５℃（Ｔ１）を超え３０℃（Ｔ２）以下の時は１０℃（ｂ℃）、３０℃（Ｔ２）を超える場合には１２℃（ｃ℃）という具合である。これらの温度は、ａ℃＞ｂ℃＞ｃ℃の関係に設定される。

次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器１２と、放熱器１２下流側の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１３と、エジェクタ１３から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第１蒸発器１４と、圧縮機１１と放熱器１２とエジェクタ１３と第１蒸発器１４とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒をエジェクタ１３に導き吸引させる分岐流路１５と、分岐流路１５に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器１７と、第１、第２蒸発器１４、１７に付着した霜を取り除くために第１、第２蒸発器１４、１７を加熱する除霜手段２１と、除霜手段２１によって第１、第２蒸発器１４、１７を加熱して除霜を行うＥＣＵ３０とを備えている。

これによれば、蒸発温度が低いため霜が発生し易い第２蒸発器１７と、風上側に設置されるため風上側部分に霜が付着し易く目詰まりし易い第１蒸発器１４とのそれぞれを加熱するように除霜手段２１を設けたことにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器１４、１７への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。なお、除霜手段２１は複数であっても良い。

また、除霜手段２１は、第１、第２蒸発器１４、１７それぞれの風上側に配置されている。これによれば、除霜手段２１による熱が風下側へ流れることより、効率良く第１、第２蒸発器１４、１７を加熱することができる。また、除霜手段２１は、電気ヒータ２１を備えている。これによれば、除霜のための加熱手段として電気ヒータ２１を用いるのが容易である。

また、ＥＣＵ３０は、圧縮機１１を停止させた状態で電気ヒータ２１によって第１、第２蒸発器１４、１７を加熱するようにしている。これによれば、圧縮機１１を停止させた状態で電気ヒータ２１にて加熱することにより、除霜を短時間で終了させることができる。また、冷媒は可燃性冷媒の炭化水素（ＨＣ）系冷媒である。可燃性冷媒としては、炭化水素系冷媒（水素、炭素を含み、自然界に存在する冷媒物質）などがあり、この炭化水素系冷媒には、イソブタンを用いたＲ６００ａやプロパンを用いたＲ２９０などがある。

例えば、Ｒ６００ａでは４６０〜４９４℃程度の温度で発火するが、電気ヒータ２１としてガラス管ヒータを用いる場合であれば２００〜３００℃程度、接触して加熱する電気ヒータ２１としてパイプヒータを用いる場合であれば１００℃程度に抑えられるため、可燃性冷媒の利用に好適である。

（第２実施形態）
図５の（ａ）は本発明の第２実施形態（請求項４に対応）におけるエジェクタ式サイクルを示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）中のＢ視図である。上述した第１実施形態と異なる特徴として、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器１２と、放熱器１２下流側の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１３と、エジェクタ１３から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第１蒸発器１４と、圧縮機１１と放熱器１２とエジェクタ１３と第１蒸発器１４とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒をエジェクタ１３に導き吸引させる分岐流路１５と、分岐流路１５に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器１７と、第１、第２蒸発器１４、１７に付着した霜を取り除くために第１、第２蒸発器１４、１７の両方に接触して加熱する除霜手段２１、例えば接触型のパイプヒータなどの電気ヒータ２１によって第１、第２蒸発器１４、１７を加熱して除霜を行うＥＣＵ３０とを備えている。

これによっても、蒸発温度が低いため霜が発生し易い第２蒸発器１７と、風上側に設置されるため風上側部分に霜が付着し易く目詰まりし易い第１蒸発器１４とのそれぞれ両方に接触して加熱する電気ヒータ２１を設けたことにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器１４、１７への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。

なお、図５に示すエジェクタ式サイクルは、上述した第１実施形態のエジェクタ式サイクルとは、冷媒循環流路からの分岐流路１５を、アキュームレーター１８の液冷媒貯留部から分岐させている点が異なるが、このようなエジェクタ式サイクルであっても良い。また、第１、第２蒸発器１４、１７の両側面に電気ヒータ２１を設けているが、いずれか一方の面にだけ設けた構成であっても良い。

（第３実施形態）
図６は、本発明の第３実施形態（請求項５、６に対応）における熱交換器１４、１７と電気ヒータ２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。上述した各実施形態と異なる特徴として、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機１１と、圧縮機１１から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器１２と、放熱器１２下流側の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１３と、エジェクタ１３から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第１蒸発器１４と、圧縮機１１と放熱器１２とエジェクタ１３と第１蒸発器１４とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒をエジェクタ１３に導き吸引させる分岐流路１５と、分岐流路１５に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第２蒸発器１７と、第１、第２蒸発器１４、１７に付着した霜を取り除くために第１、第２蒸発器１４、１７の両方を加熱できる１つの除霜手段２１と、除霜手段２１によって第１、第２蒸発器１４、１７を加熱して除霜を行うＥＣＵ３０とを備えている。

これによれば、蒸発温度が低いため霜が発生し易い第２蒸発器１７と、風上側に設置されるため風上側部分に霜が付着し易く目詰まりし易い第１蒸発器１４とのそれぞれ両方を加熱できる一つの電気ヒータ２１を設けたことにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器１４、１７への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。

また、従来の単一蒸発器と同等サイズの電気ヒータ２１一つで除霜することより、搭載スペースに制約がある場合においてもその搭載スペースを有効活用して複数蒸発器を効率良く除霜することができる。

また、第１、第２蒸発器１４、１７のいずれか一方側に電気ヒータ２１、他方側に放射熱を吸収し易い部材、例えば黒色塗装したアルミニウム板（放射熱吸収部材）２３を設けるとともに、電気ヒータ２１からの放射熱がこのアルミニウム板２３に到達するようにしている。

これによれば、第１、第２蒸発器１４、１７のいずれか一方を加熱する電気ヒータ２１を設けるとともに、他方はその電気ヒータ２１からの放射熱を吸収するアルミニウム板２３を介して加熱することにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器１４、１７への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。なお、他方側である第２蒸発器１７の表面そのものに、放射熱を吸収し易い特性となるよう黒く塗装するなどをしても良い。

（第４実施形態）
図７は、本発明の第４実施形態（請求項７、８に対応）における熱交換器１４、１７と電気ヒータ２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。上述した各実施形態と異なる特徴として、電気ヒータ２１を第１、第２蒸発器１４、１７のいずれか一方側に設けるとともに、電気ヒータ２１からの熱が対流によって他方側に到達するようにしている。

これによれば、第１、第２蒸発器１４、１７のいずれか一方を加熱する電気ヒータ２１を設けるとともに、他方はその電気ヒータ２１からの対流によって加熱することにより、加熱温度を低く設定しつつも、霜が残ることなく確実に除霜を行うことができ、第１、第２蒸発器１４、１７への霜の付着、堆積による冷却効率の低下を防止することができる。また、対流として電動送風機（送風手段）１７ａによる強制対流を用いている。これによれば、最適な対流を確実に発生させることができる。

（第５実施形態）
図８は、本発明の第５実施形態（請求項９に対応）における熱交換器１４、１７と除霜手段２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は通常運転時、（ｂ）は除霜時を示す。上述した各実施形態と異なる特徴として、第１、第２蒸発器１４、１７を上下方向に配置するとともに、電気ヒータ２１を下方に設け、対流として自然対流を利用している。このように自然対流を利用するようにしても良い。

（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、以下述べる如く種々変形可能である。図９、図１０、図１１は、本発明の他の実施形態における熱交換器１４、１７と電気ヒータ２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。第１実施形態では、第１、第２蒸発器１４、１７の風上側と、一体化された第１、第２蒸発器１４、１７の間とに電気ヒータ２１を設けているが、図９に示すように、第１、第２蒸発器１４、１７の風上側と風下側とに電気ヒータ２１を設けたものであっても良い。

また、第１実施形態では第１蒸発器１４と第２蒸発器１７とを一体化したものについて示したが、図１０に示すように、第１蒸発器１４と第２蒸発器１７とが別体のものであっても良い。また、第２実施形態では第１蒸発器１４と第２蒸発器１７との側面で両方に接触して加熱する電気ヒータ２１を設けているが、図１１に示すように、第１蒸発器１４と第２蒸発器１７との間に両方に接触して加熱する電気ヒータ２１を設けても良い。

また、上述の実施形態では、本発明のエジェクタ式サイクルを車載用冷凍装置に用いているが、このような冷凍冷房装置のみならず、給湯器用のヒートポンプ装置などの蒸気圧縮式サイクルに適用しても良い。冷凍サイクルにあっては、第１蒸発器１４と第２蒸発器１７とは利用側熱交換器としての室内熱交換器などとして用いられる。ヒートポンプサイクルにあっては、第１蒸発器１４と第２蒸発器１７とは、冷却運転における利用側熱交換器としての室内熱交換器などとして、あるいは加熱運転における非利用側熱交換器としての室外熱交換器などとして用いられうる。

また、上述の実施形態では、炭化水素（ＨＣ）系冷媒を用いているが、冷媒としてはフロン系冷媒や二酸化炭素（ＣＯ_２）冷媒を使用した超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルのいずれであっても良い。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、ハイドロ、クロロ、フルオロ、カーボン（ＨＣＦＣ）系冷媒、ハイドロ、フルオロ、カーボン（ＨＦＣ）系冷媒などが含まれており、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。

上述の第２実施形態では、圧縮機１１上流側にアキュームレーター１８を設けて圧縮機１１に気相冷媒のみを流入させるようにしたが、第１蒸発器１４の上流側に気液分離器を設けて第１蒸発器１４に液冷媒のみを流入させる構成としても良い。また、放熱器１２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。

また、圧縮機１１は可変容量型であっても良いし、固定容量型圧縮機１１を用い、この固定容量型圧縮機１１の作動を電磁クラッチによりオンオフ制御し、圧縮機１１のオンオフ作動の比率を制御して、圧縮機１１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１１として電動圧縮機を用いる場合は、電動圧縮機１１の回転数制御により冷媒吐出能力を制御しても良い。

また、エジェクタ１３も、第１蒸発器１４の出口冷媒過熱度などを検知してエジェクタ１３のノズル部１３ａ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して、ノズル部１３ａ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。

また、上述の各実施形態では、第２蒸発器１７の上流側に、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手段１６が配置されている例を示したが、第２蒸発器１７の熱負荷変動に対応して冷媒流量を可変する可変絞りとしても良い。また、絞り手段１６として、第２蒸発器１７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。

（ａ）は本発明の第１実施形態におけるエジェクタ式サイクルを示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ視図である。 外気温度区分に対する除霜運転間隔の可変例を示す図表である。 図１のエジェクタ式サイクルにおける除霜制御を示すタイムチャートである。 外気温度区分に対する所定温度Ｔの可変例を示す図表である。 （ａ）は本発明の第２実施形態におけるエジェクタ式サイクルを示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）中のＢ視図である。 本発明の第３実施形態における熱交換器１４、１７と電気ヒータ２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第４実施形態における熱交換器１４、１７と電気ヒータ２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の第５実施形態における熱交換器１４、１７と電気ヒータ２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は通常運転時、（ｂ）は除霜時を示す。 本発明の他の実施形態における熱交換器１４、１７と電気ヒータ２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の他の実施形態における熱交換器１４、１７と電気ヒータ２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 本発明の他の実施形態における熱交換器１４、１７と電気ヒータ２１との配置例を示す模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１１…圧縮機
１２…放熱器
１３…エジェクタ
１４…第１蒸発器
１５…分岐流路
１７…第２蒸発器
１７ａ…電動送風機（送風手段）
２１…電気ヒータ（除霜手段）
２３…黒色塗装したアルミニウム板（放射熱吸収部材）
３０…制御装置（制御手段）

Claims (12)

1. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）下流側の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（１３）と、
   前記エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
   前記圧縮機（１１）と前記放熱器（１２）と前記エジェクタ（１３）と前記第１蒸発器（１４）とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒を前記エジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（１５）と、
   前記分岐流路（１５）に配置され、冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１７）と、
   前記第１、第２蒸発器（１４、１７）に付着した霜を取り除くために前記第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱する除霜手段（２１）と、
   前記除霜手段（２１）によって前記第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱して除霜を行う制御手段（３０）とを備えることを特徴とするエジェクタ式サイクル。
2. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）下流側の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（１３）と、
   前記エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
   前記圧縮機（１１）と前記放熱器（１２）と前記エジェクタ（１３）と前記第１蒸発器（１４）とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒を前記エジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（１５）と、
   前記分岐流路（１５）に配置され、冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１７）と、
   前記第１、第２蒸発器（１４、１７）に付着した霜を取り除くために前記第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱する複数の除霜手段（２１）と、
   前記除霜手段（２１）によって前記第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱して除霜を行う制御手段（３０）とを備えることを特徴とするエジェクタ式サイクル。
3. 前記除霜手段（２１）は、前記第１、第２蒸発器（１４、１７）それぞれの風上側に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクル。
4. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）下流側の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（１３）と、
   前記エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
   前記圧縮機（１１）と前記放熱器（１２）と前記エジェクタ（１３）と前記第１蒸発器（１４）とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒を前記エジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（１５）と、
   前記分岐流路（１５）に配置され、冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１７）と、
   前記第１、第２蒸発器（１４、１７）に付着した霜を取り除くために前記第１、第２蒸発器（１４、１７）の両方に接触して加熱する除霜手段（２１）と、
   前記除霜手段（２１）によって前記第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱して除霜を行う制御手段（３０）とを備えることを特徴とするエジェク式タサイクル。
5. 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）下流側の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（１３）と、
   前記エジェクタ（１３）から流出した冷媒を蒸発させる第１蒸発器（１４）と、
   前記圧縮機（１１）と前記放熱器（１２）と前記エジェクタ（１３）と前記第１蒸発器（１４）とを含む環状の冷媒流路から分岐して設けられ、冷媒を前記エジェクタ（１３）に導き吸引させる分岐流路（１５）と、
   前記分岐流路（１５）に配置され、冷媒を蒸発させる第２蒸発器（１７）と、
   前記第１、第２蒸発器（１４、１７）に付着した霜を取り除くために前記第１、第２蒸発器（１４、１７）の両方を加熱できる一つの除霜手段（２１）と、
   前記除霜手段（２１）によって前記第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱して除霜を行う制御手段（３０）とを備えることを特徴とするエジェク式タサイクル。
6. 前記第１、第２蒸発器（１４、１７）のいずれか一方側に前記除霜手段（２１）、他方側に放射熱吸収部材（２３）を設けるとともに、前記除霜手段（２１）からの放射熱が前記放射熱吸収部材（２３）に到達するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のエジェクタ式サイクル。
7. 前記除霜手段（２１）を前記第１、第２蒸発器（１４、１７）のいずれか一方側に設けるとともに、前記除霜手段（２１）からの熱が対流によって他方側に到達するようにしたことを特徴とする請求項５に記載のエジェクタ式サイクル。
8. 前記対流として送風手段（１７ａ）による強制対流を用いたことを特徴とする請求項７に記載のエジェクタ式サイクル。
9. 前記第１、第２蒸発器（１４、１７）を上下方向に配置するとともに、前記除霜手段（２１）を下方に設け、前記対流として自然対流を利用したことを特徴とする請求項７に記載のエジェクタ式サイクル。
10. 前記除霜手段（２１）は、電気ヒータ（２１）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項９のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクル。
11. 前記制御手段（３０）は、前記圧縮機（１１）を停止させた状態で前記除霜手段（２１）によって前記第１、第２蒸発器（１４、１７）を加熱することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のうちいずれか１項に記載のエジェク式タサイクル。
12. 前記冷媒は、可燃性冷媒であることを特徴とする請求項１ないし請求項１１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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