JP2007040690A - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 圧縮機11と、放熱器13と、エジェクタ14と、エジェクタ14の出口側に接続された第1蒸発器15とを有し、放熱器13の出口側冷媒をエジェクタ14入口側で分岐して冷媒吸引口14bに導く分岐通路16を設け、分岐通路16に絞り機構17と第2蒸発器18を配置し、放熱器13の出口側高圧冷媒と圧縮機11吸入側の低圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器21を設ける。
【選択図】図1
Description
放熱器(13、13b、13c)出口側の冷媒をエジェクタ(14)の入口側で分岐してエジェクタ(14)の冷媒吸引口(14b)に導く第1分岐通路(16)と、
第1分岐通路(16)に配置され、放熱器(13、13b、13c)出口側の冷媒を減圧する第1絞り手段(17)と、
第1分岐通路(16)において、第1絞り手段(17)の出口側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第2蒸発器(18)と、
圧縮機(11)吸入側の低圧冷媒と圧縮機(11)吐出側の高圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器(21、211、212)とを備えることを特徴としている。
第2分岐通路(22)に配置され、冷媒を減圧する第2絞り手段(23)と、
第2分岐通路(22)において、第2絞り手段(23)の出口側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第3蒸発器(24)とを備えることを特徴とする。
複数個の内部熱交換器のうち、他の内部熱交換器(212)では、高圧冷媒として第2分岐通路(22)の高圧冷媒が流れる高圧側冷媒流路(212a)を構成することを特徴とする。
内部熱交換器(21、211)の低圧側冷媒流路(21b、211b)が気液分離器(28)の出口側に配置されることを特徴とする。
外側管(21c)および内側管(21d)のいずれか一方にて内部熱交換器(21、211、212)の高圧側冷媒流路(21a、211a、212a)が構成され、外側管(21c)および内側管(21d)の他方にて内部熱交換器(21、211、212)の低圧側冷媒流路(21b、211b、212b)が構成されることを特徴とする。
放熱器(13、13b、13c)出口側の冷媒をエジェクタ(14)の入口側で分岐してエジェクタ(14)の冷媒吸引口(14b)に導く分岐通路(16)と、
分岐通路(16)に配置され、放熱器(13、13b、13c)出口側の冷媒を減圧する絞り手段(17)と、
分岐通路(16)において、絞り手段(17)の出口側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却性能を発揮する第2蒸発器(18)と、
放熱器(13、13b、13c)出口側と分岐通路(16)の分岐点(z)との間の冷媒流路に配置され、圧縮機(11)吸入側の低圧冷媒の状態を制御する膨張弁(30)と、
圧縮機(11)吸入側の低圧冷媒と、膨張弁(30)の上流側の高圧冷媒もしくは下流側の中間圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器(21)とを備える
請求項9に記載の発明では、エジェクタ(14)から流出した冷媒を蒸発させて冷却性能を発揮する第1蒸発器(15)と、
放熱器(13、13b、13c)の出口側冷媒通路(31)に配置され、出口側冷媒通路(31)の開度を調整して圧縮機(11)吸入側の低圧冷媒の状態を制御する膨張弁(30)と、
膨張弁(30)出口側の冷媒をエジェクタ(14)の入口側で分岐してエジェクタ(14)の冷媒吸引口(14b)に導く分岐通路(16)と、
分岐通路(16)に配置され、膨張弁(30)出口側の冷媒を減圧する絞り手段(17)と、
分岐通路(16)において、絞り手段(17)の出口側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第2蒸発器(18)と、
圧縮機(11)吸入側の低圧冷媒と、膨張弁(30)入口側の高圧冷媒もしくは膨張弁(30)出口側の中間圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器(21)とを備えることを特徴としている。
図1は本発明の第1実施形態によるエジェクタ式冷凍サイクル10を車両用冷凍サイクル装置に適用した例を示す。本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10において、冷媒を吸入圧縮する圧縮機11は、電磁クラッチ12、ベルト等を介して図示しない車両走行用エンジンにより回転駆動される。
第1実施形態では、分岐通路16の分岐点Zの上流側に内部熱交換器21の高圧側冷媒流路21aを配置しているが、第2実施形態では図4に示すように、分岐通路16の分岐点Zの下流側、すなわち、分岐通路16のうち絞り機構17の入口側に内部熱交換器21の高圧側冷媒流路21aを配置している。
図5は第3実施形態を示すもので、第1実施形態の構成に加えて第2分岐通路22を追加している。この第2分岐通路22はエジェクタ14の入口側で分岐され、その下流側は第1蒸発器15の出口側に接続される。
第1実施形態では、第1、第2蒸発器15、18をそれぞれ独立に構成し、第1、第2蒸発器15、18の冷却作用をそれぞれ独立に発揮させるようにしているが、第4実施形態では、図6に示すように、第1、第2蒸発器15、18を一体構造に組み付けて、1つのケース26内に配置している。
第1〜第4実施形態では、放熱器13の出口側に冷媒の気液分離器をなす受液器13aを配置しているが、第5実施形態では図7に示すように受液器13aを廃止し、その代わりに、第1蒸発器15の出口側と内部熱交換器21の低圧側冷媒流路21bの入口側との間にアキュムレータ28を配置している。このアキュムレータ28は第1蒸発器15の出口側冷媒の気液分離器を構成するもので、縦長のタンク形状からなる。
第6実施形態は図8に示す通り、上記第4実施形態(図6)による第1、第2蒸発器15、18の一体化構成と、上記第5実施形態(図7)によるアキュムレータ28とを組み合わせるものである。
内部熱交換器21の高圧側冷媒流路21aと低圧側冷媒流路21bは、図9に示す通り種々な位置に配置できる。
第1〜第6実施形態および図9に示す変形例ではいずれも、内部熱交換器21の高圧側冷媒流路21aを放熱器13の出口側に配置しているが、第7実施形態では図10に示すように放熱器を冷媒流れ上流側の第1放熱器13bと冷媒流れ下流側の第2放熱器13cとに分割し、この第1放熱器13bと第2放熱器13cとの間に内部熱交換器21の第1高圧側冷媒流路21a−1を設け、更に、分岐通路16において分岐点Zと絞り機構17との間に内部熱交換器21の第2高圧側冷媒流路21a−2を設けている。
図11は第8実施形態であり、内部熱交換器として複数個の内部熱交換器、すなわち、サイクルの2箇所に分けて設けられる第1内部熱交換器211と第2内部熱交換器212とを備えている。
図12は第9実施形態であり、第1実施形態に対して温度式膨張弁30を追加している。
と
次に、第9実施形態の特徴を述べると、放熱器13出口側の高圧冷媒が温度式膨張弁30を通過することで1次減圧が行われて、冷媒圧力は所定の中間圧まで低下する。この中間圧冷媒は分岐点Zでエジェクタ14へ向かう流れと分岐通路16側の流れとに分岐され、エジェクタ14および絞り機構17にて再度減圧(2次減圧)が行われて冷媒圧力は所定の低圧圧力まで低下する。
図13は第10実施形態であり、上記第9実施形態における第1、第2蒸発器15、18を一体化したものに相当する。この第1、第2蒸発器15、18の一体化構成は図6の第4実施形態と同じでよい。
上記第9実施形態では、内部熱交換器21に温度式膨張弁30の入口側に位置する高圧側冷媒流路21aを設け、この高圧側冷媒流路21aの高圧冷媒と、内部熱交換器21の低圧側冷媒流路21bを流れる圧縮機吸入側の低圧冷媒との間で熱交換を行っているが、第11実施形態では図14に示すように、温度式膨張弁30の出口側に位置する中間圧冷媒流路21cを内部熱交換器21に設け、この中間圧冷媒流路21cを流れる中間圧冷媒と、内部熱交換器21の低圧側冷媒流路21bを流れる圧縮機吸入側の低圧冷媒との間で熱交換を行うようになっている。
図15は第12実施形態であり、上記第11実施形態における第1、第2蒸発器15、18を一体化したものに相当する。この第1、第2蒸発器15、18の一体化構成は、図6の第4実施形態と同じでよい。
図16は第13実施形態であり、上記第11実施形態に対する相違点は内部熱交換器21の中間圧冷媒流路21cを分岐点Zの上流側に配置した点である。
図17は第14実施形態であり、上記第13実施形態における第1、第2蒸発器15、18を一体化したものに相当する。この第1、第2蒸発器15、18の一体化構成は、図6の第4実施形態と同じでよい。
図18は第15実施形態であり、分岐通路16の絞り機構をキャピラリチューブ17により構成し、このキャピラリチューブ17をそのまま用いて内部熱交換器21の中間圧冷媒流路21cを構成している。
図19は第16実施形態であり、上記第15実施形態における第1、第2蒸発器15、18を一体化したものに相当する。この第1、第2蒸発器15、18の一体化構成は、図6の第4実施形態と同じでよい。
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。
Claims (15)
- 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(13、13b、13c)と、
前記放熱器(13、13b、13c)出口側の冷媒を減圧膨張させるノズル部(14a)、前記ノズル部(14a)から噴射する噴射冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口(14b)、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口(14b)からの吸引冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部(14d)を有するエジェクタ(14)と、
前記エジェクタ(14)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(15)と、
前記放熱器(13、13b、13c)出口側の冷媒を前記エジェクタ(14)の入口側で分岐して前記冷媒吸引口(14b)に導く第1分岐通路(16)と、
前記第1分岐通路(16)に配置され、前記放熱器(13、13b、13c)出口側の冷媒を減圧する第1絞り手段(17)と、
前記第1分岐通路(16)において、前記第1絞り手段(17)の出口側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第2蒸発器(18)と、
前記圧縮機(11)吸入側の低圧冷媒と前記圧縮機(11)吐出側の高圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器(21、211、212)とを備えることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記内部熱交換器(21、211)の高圧側冷媒流路(21a、211a)が前記第1分岐通路(16)のうち前記第1絞り手段(17)の入口側に配置されることを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記放熱器(13、13b、13c)出口側の冷媒を前記エジェクタ(14)の入口側で分岐して前記圧縮機(11)の吸入側に導く第2分岐通路(22)と、
前記第2分岐通路(22)に配置され、冷媒を減圧する第2絞り手段(23)と、
前記第2分岐通路(22)において、前記第2絞り手段(23)の出口側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第3蒸発器(24)とを備えることを特徴とする請求項1または2に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記内部熱交換器(21)の低圧側冷媒流路(21b)が前記第1蒸発器(15)の出口側通路と前記第3蒸発器(24)の出口側通路との合流点よりも下流側に配置されることを特徴とする請求項3に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記内部熱交換器(211、212)が複数個設けられ、この複数個のうち、1つの内部熱交換器(211)では、前記高圧冷媒として少なくとも前記第1分岐通路(16)の高圧冷媒が流れる高圧側冷媒流路(211a)を構成し、
前記複数個のうち、他の内部熱交換器(212)では、前記高圧冷媒として前記第2分岐通路(22)の高圧冷媒が流れる高圧側冷媒流路(212a)を構成することを特徴とする請求項3または4に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記第1蒸発器(15)の出口側に、冷媒の気液を分離して気相冷媒を導出する気液分離器(28)が配置され、
前記内部熱交換器(21、211)の低圧側冷媒流路(21b、211b)が前記気液分離器(28)の出口側に配置されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記内部熱交換器(21、211、212)の高圧側冷媒流路(21a、211a、212a)および低圧側冷媒流路(21b、211b、212b)のうち、少なくとも一方がサイクル内の複数箇所の冷媒流路で構成されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記内部熱交換器(21、211、212)が、外側管(21c)の内側に内側管(21d)を配置した2重管式の熱交換器により構成され、
前記外側管(21c)および前記内側管(21d)のいずれか一方にて前記内部熱交換器(21、211、212)の高圧側冷媒流路(21a、211a、212a)が構成され、前記外側管(21c)および前記内側管(21d)の他方にて前記内部熱交換器(21、211、212)の低圧側冷媒流路(21b、211b、212b)が構成されることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 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(13、13b、13c)と、
前記放熱器(13、13b、13c)の出口側冷媒通路(31)に配置され、前記出口側冷媒通路(31)の開度を調整して前記圧縮機(11)吸入側の低圧冷媒の状態を制御する膨張弁(30)と、
前記膨張弁(30)出口側の冷媒を減圧膨張させるノズル部(14a)、前記ノズル部(14a)から噴射する噴射冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口(14b)、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口(14b)からの吸引冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部(14d)を有するエジェクタ(14)と、
前記エジェクタ(14)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(15)と、
前記膨張弁(30)出口側の冷媒を前記エジェクタ(14)の入口側で分岐して前記冷媒吸引口(14b)に導く分岐通路(16)と、
前記分岐通路(16)に配置され、前記膨張弁(30)出口側の冷媒を減圧する絞り手段(17)と、
前記分岐通路(16)において、前記絞り手段(17)の出口側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第2蒸発器(18)と、
前記圧縮機(11)吸入側の低圧冷媒と、前記膨張弁(30)入口側の高圧冷媒もしくは前記膨張弁(30)出口側の中間圧冷媒との間で熱交換を行う内部熱交換器(21)とを備えることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記内部熱交換器(21)は、前記膨張弁(30)の入口側に配置された高圧側冷媒流路(21a)と、前記圧縮機(11)吸入側の低圧側冷媒流路(21b)との間で熱交換を行うように構成されていることを特徴とする請求項9に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記内部熱交換器(21)は、前記分岐通路(16)のうち前記絞り手段(17)入口側に配置された中間圧冷媒流路(21c)と、前記圧縮機(11)吸入側の低圧側冷媒流路(21b)との間で熱交換を行うように構成されていることを特徴とする請求項9に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記内部熱交換器(21)は、前記膨張弁(30)出口側と前記分岐通路(16)の分岐点(z)との間に配置された中間圧冷媒流路(21c)と、前記圧縮機(11)吸入側の低圧側冷媒流路(21b)との間で熱交換を行うように構成されていることを特徴とする請求項9に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記絞り手段(17)がキャピラリチューブ(17)にて構成され、前記内部熱交換器(21)は、前記キャピラリチューブ(17)と前記圧縮機(11)吸入側の低圧側冷媒流路(21b)との間で熱交換を行うように構成されていることを特徴とする請求項9に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記膨張弁(30)は、前記第1蒸発器(15)の出口部と前記低圧側冷媒流路(21b)との間の冷媒の状態を、この冷媒の温度および圧力に基づいて制御することを特徴とする請求項10ないし13のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(18)とを一体構造に組み付けたことを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
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