JP2007333280A - Ejector type refrigeration cycle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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を備えるエジェクタ式冷凍サイクルに関するものである。 The present invention relates to an ejector-type refrigeration cycle including an ejector serving as a refrigerant decompression unit and a refrigerant circulation unit.
従来、特許文献1に、蒸発器として機能する熱交換器の着霜時に除霜を行うエジェクタ式冷凍サイクルが開示されている。
Conventionally,
この特許文献1のエジェクタ式冷凍サイクルは、エジェクタの下流側に気液分離器を配置し、気液分離器の液相冷媒出口とエジェクタの冷媒吸引口とを接続して、この間に絞り機構と蒸発器とを配置し、さらに、圧縮機吐出側と蒸発器入口側との間を接続して圧縮機から吐出された冷媒を直接蒸発器に導入させるバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する開閉弁とを設けて構成されている。
In the ejector-type refrigeration cycle of
そして、除霜時には、バイパス通路の開閉弁を開き、圧縮機から吐出された高温冷媒(ホットガス)をバイパス通路から蒸発器内に導入させて蒸発器の除霜を行っている。さらに、バイパス通路を上記絞り機構の下流側に接続することによって、高温冷媒が気液分離器の液相冷媒出口側へ向かうこと防止して、バイパス通路からの高温冷媒を確実に蒸発器16へ導入できるようにしている。
さらに、本出願人は、先に特願2005−225189号(以下、先願例という。)にて、図6に示すように、エジェクタ25から流出した冷媒を蒸発させる第1蒸発器26aと、エジェクタ25の冷媒吸引口25bに吸引される冷媒を蒸発させる第2蒸発器26bとを備えるエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、第1、2蒸発器26a、26bの除霜を同時に行うサイクル構成を提案している。
Further, the present applicant previously described in Japanese Patent Application No. 2005-225189 (hereinafter referred to as the prior application example), as shown in FIG. 6, a
このサイクルには、さらに、圧縮機12吐出側と第2蒸発器26b入口側との間を接続して圧縮機12吐出冷媒を直接第2蒸発器26bへ流入させるバイパス通路32と、このバイパス通路32を開閉する開閉弁33が設けられている。
The cycle further includes a
そして、除霜時には、バイパス通路32の開閉弁33を開き、圧縮機12から吐出された高温冷媒(ホットガス)をバイパス通路32から第2蒸発器26b内に導入させ、さらに、冷媒吸引口25bから吸引された第2蒸発器26b通過後の冷媒をエジェクタ25から流出させて第1蒸発器26aに導入させることで、第1、2蒸発器26a、26bの除霜を同時に行っている。
At the time of defrosting, the on-off
ところで、特許文献1および先願例のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、除霜運転を行うと圧縮機12が液相冷媒を吸引してしまう液バックが発生することがあった。この液バックが発生すると、圧縮機において液圧縮による過大応力が発生し、圧縮機の耐久寿命に悪影響を及ぼすという不具合が生じてしまう。
By the way, in the ejector refrigeration cycle of
そこで、本発明者が、その原因について調査したところ、除霜時にバイパス通路を介して蒸発器へ導入された冷媒が放熱して凝縮してしまうことが原因であると判明した。除霜時に冷媒が蒸発器で凝縮してしまうと、蒸発器の下流側の液相冷媒量が一時的に増加してしまうからである。 Then, when this inventor investigated the cause, it turned out that it is because the refrigerant | coolant introduced into the evaporator via the bypass channel dissipated heat and condensed at the time of defrosting. This is because if the refrigerant condenses in the evaporator during defrosting, the amount of liquid-phase refrigerant on the downstream side of the evaporator temporarily increases.
このため、特許文献1のサイクルのようにエジェクタ下流側に気液分離器が配置されていても、一時的に増加した液相冷媒が気液分離器から溢れてしまい、溢れた液相冷媒が圧縮機に吸入されてしまう。また、洗願例のサイクルのように第1蒸発器26aの下流側に気液分離器が配置されていない場合も、一時的に増加した液相冷媒が圧縮機に吸入されてしまう。
For this reason, even if the gas-liquid separator is arranged downstream of the ejector as in the cycle of
本発明は上記点に鑑み、除霜時における圧縮機への液バックを防止することを目的とする。 An object of this invention is to prevent the liquid back | bag to the compressor at the time of defrosting in view of the said point.
上記の目的を達成するため、本発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(12、50)と、冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる利用側熱交換器(34)と、利用側熱交換器(34)流出冷媒を減圧膨張させるノズル部(25a)から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒を内部に吸引する冷媒吸引口(25b)を有するエジェクタ(25)と、冷媒吸引口(25b)に吸引される冷媒と室外空気とを熱交換させる吸引側熱交換部(26b)を有する室外熱交換器(26)と、圧縮機(12、50)から吐出された高温冷媒を直接室外熱交換器(26)に導入させるバイパス通路(32)と、バイパス通路(32)を開閉するバイパス通路開閉機構(33)と、室外熱交換器(26)を加熱する補助加熱手段(19、51)とを備え、熱交換対象流体を加熱する加熱運転モードでは、利用側熱交換器(34)は、圧縮機(12、50)吐出冷媒を放熱させる放熱器として作用し、室外熱交換器(26)は、圧縮機(12、50)へ吸入される冷媒を蒸発させる蒸発器として作用するようになっており、室外熱交換器(26)に発生した霜を除霜する除霜時には、バイパス通路開閉機構(33)がバイパス通路(32)を開き、さらに、補助加熱手段(19、51)が室外熱交換器(26)を加熱するようになっているエジェクタ式冷凍サイクルを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the present invention, a compressor (12, 50) for compressing and discharging a refrigerant, a use side heat exchanger (34) for exchanging heat between the refrigerant and a heat exchange target fluid, and utilization A side heat exchanger (34), an ejector (25) having a refrigerant suction port (25b) for sucking refrigerant into the interior by a high-speed refrigerant flow injected from a nozzle portion (25a) for decompressing and expanding the refrigerant flowing out, and a refrigerant suction port The outdoor heat exchanger (26) having a suction side heat exchange part (26b) for exchanging heat between the refrigerant sucked by (25b) and outdoor air, and the high-temperature refrigerant discharged from the compressors (12, 50) directly A bypass passage (32) to be introduced into the outdoor heat exchanger (26), a bypass passage opening / closing mechanism (33) for opening and closing the bypass passage (32), and auxiliary heating means (19, 19) for heating the outdoor heat exchanger (26) 51) and heat In the heating operation mode in which the fluid to be exchanged is heated, the use side heat exchanger (34) acts as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor (12, 50), and the outdoor heat exchanger (26) is a compressor. The bypass passage opening / closing mechanism (33) serves as an evaporator for evaporating the refrigerant sucked into (12, 50) and defrosts the frost generated in the outdoor heat exchanger (26). Is characterized by an ejector refrigeration cycle in which the bypass passage (32) is opened and the auxiliary heating means (19, 51) are adapted to heat the outdoor heat exchanger (26).
これによれば、加熱運転モードにおいて蒸発器として作用する室外熱交換器(26)を除霜する除霜時に、バイパス通路開閉機構(33)がバイパス通路(32)を開いて圧縮機(12、50)から吐出された高温冷媒(ホットガス)を室外熱交換器(26)に導くとともに、補助加熱手段が室外熱交換器(26)を加熱するので、高温冷媒の熱量と補助加熱手段による熱量との双方を用いて室外熱交換器(26)の除霜を行うことができる。 According to this, at the time of defrosting which defrosts the outdoor heat exchanger (26) which acts as an evaporator in the heating operation mode, the bypass passage opening / closing mechanism (33) opens the bypass passage (32) and the compressor (12, 50) The high-temperature refrigerant (hot gas) discharged from 50) is guided to the outdoor heat exchanger (26), and the auxiliary heating means heats the outdoor heat exchanger (26). Therefore, the heat quantity of the high-temperature refrigerant and the heat quantity by the auxiliary heating means Both of these can be used to defrost the outdoor heat exchanger (26).
従って、従来技術のように高温冷媒のみによって除霜を行う場合に対して、蒸発器として作用する室外熱交換器(26)内で凝縮する高温冷媒の量を減らすことができるので、除霜時における圧縮機への液バックを防止することができる。さらに、除霜時間を短縮することもできる。 Therefore, the amount of the high-temperature refrigerant condensed in the outdoor heat exchanger (26) acting as an evaporator can be reduced compared to the case where the defrosting is performed only with the high-temperature refrigerant as in the prior art. The liquid back to the compressor can be prevented. Furthermore, the defrosting time can be shortened.
また、上記特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、室外熱交換器(26)は、加熱運転モードにおけるエジェクタ(25)流出冷媒と室外空気とを熱交換させる流出側熱交換部(26a)を有し、バイパス通路(32)は、室外熱交換器(26)のうち、加熱運転モードにおける吸引側熱交換部(26b)入口側に高温冷媒を導くようになっていてもよい。 Further, in the ejector refrigeration cycle having the above characteristics, the outdoor heat exchanger (26) has an outflow side heat exchange section (26a) for exchanging heat between the ejector (25) outflow refrigerant and the outdoor air in the heating operation mode, The bypass passage (32) may lead the high-temperature refrigerant to the inlet side of the suction side heat exchanger (26b) in the heating operation mode in the outdoor heat exchanger (26).
ところで、加熱運転モードにおいて、エジェクタ(25)流出冷媒と室外空気とを熱交換させる流出側熱交換部(26a)を有する室外熱交換器(26)では、流出側熱交換部(26a)における冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)に対して、冷媒吸引口(25b)に接続される吸引側熱交換部(26b)の冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)が低くなる。 By the way, in the heating operation mode, in the outdoor heat exchanger (26) having the outflow side heat exchange section (26a) for exchanging heat between the ejector (25) outflow refrigerant and the outdoor air, the refrigerant in the outflow side heat exchange section (26a). The refrigerant evaporation pressure (refrigerant evaporation temperature) of the suction side heat exchange unit (26b) connected to the refrigerant suction port (25b) is lower than the evaporation pressure (refrigerant evaporation temperature).
従って、室外熱交換器(26)のうち、流出側熱交換部(26a)よりも冷媒蒸発温度の低い吸引側熱交換部(26b)の方が着霜しやすい。従って、バイパス通路(32)が、加熱運転モードにおける吸引側熱交換部(26b)入口側に高温冷媒を導くようになっていれば、室外熱交換器(26)を効率良く除霜することができる。 Therefore, in the outdoor heat exchanger (26), the suction side heat exchange part (26b) having a lower refrigerant evaporation temperature than the outflow side heat exchange part (26a) is more likely to be frosted. Therefore, if the bypass passage (32) guides the high temperature refrigerant to the inlet side of the suction side heat exchange section (26b) in the heating operation mode, the outdoor heat exchanger (26) can be efficiently defrosted. it can.
また、流出側熱交換部(26a)を有する上記特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、補助加熱手段(19、51)は、室外熱交換器(26)のうち、吸引側熱交換部(26b)を加熱するようになっていてもよい。これによれば、補助加熱手段(19、51)が、室外熱交換器(26)のうち着霜しやすい吸引側熱交換部(26b)を加熱するようになっているので、室外熱交換器(26)を効率良く除霜することができる。 In the ejector refrigeration cycle having the outflow side heat exchange section (26a), the auxiliary heating means (19, 51) includes the suction side heat exchange section (26b) in the outdoor heat exchanger (26). You may come to heat. According to this, since the auxiliary heating means (19, 51) heats the suction side heat exchange section (26b) that easily forms frost in the outdoor heat exchanger (26), the outdoor heat exchanger (26) can be efficiently defrosted.
また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、除霜時に圧縮機(12、50)に吸入される冷媒を加熱して蒸発させる蒸発用加熱手段(20、52)を備えていてもよい。これによれば、蒸発用加熱手段(20、52)が圧縮機(12、50)に吸入される冷媒を加熱して蒸発させるので、より一層、除霜時における圧縮機への液バックを防止できる。 Further, the ejector refrigeration cycle having the above-described characteristics may include an evaporating heating means (20, 52) for heating and evaporating the refrigerant sucked into the compressor (12, 50) during defrosting. According to this, since the evaporating heating means (20, 52) heats and evaporates the refrigerant sucked into the compressor (12, 50), liquid back to the compressor during defrosting is further prevented. it can.
また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、圧縮機は、エンジン(13)によって駆動されるエンジン駆動式圧縮機(12)であって、補助加熱手段は、エンジン(13)の冷却水を熱源とする温水ヒータ(19)であってもよい。これによれば、除霜時にエンジン廃熱を有効に活用できる。 In the ejector-type refrigeration cycle having the above-described characteristics, the compressor is an engine-driven compressor (12) driven by the engine (13), and the auxiliary heating means uses the cooling water of the engine (13) as a heat source. A warm water heater (19) may be used. According to this, engine waste heat can be effectively utilized at the time of defrosting.
さらに、例えば、圧縮機(50)が電気駆動式圧縮機である場合は、エンジン廃熱を利用できないので、補助加熱手段は、電源が供給されることによって発熱する電気ヒータ(51)であってもよい。 Further, for example, when the compressor (50) is an electrically driven compressor, the engine waste heat cannot be used, so the auxiliary heating means is an electric heater (51) that generates heat when power is supplied. Also good.
また、上述の特徴のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、加熱運転モードの冷媒流路と、熱交換対象流体を冷却する冷却運転モードの冷媒流路とを切り替える流路切替手段(21)とを備え、冷却運転モードでは、室外熱交換器(26)は、圧縮機(12、50)吐出冷媒を放熱させる放熱器として作用し、利用側熱交換器(34)は、圧縮機(12、50)へ吸入される冷媒を蒸発させる蒸発器として作用するようになっていてもよい。 The ejector-type refrigeration cycle having the above-described features further includes a flow path switching means (21) for switching between a refrigerant flow path in the heating operation mode and a refrigerant flow path in the cooling operation mode for cooling the heat exchange target fluid. In the operation mode, the outdoor heat exchanger (26) acts as a radiator that dissipates the refrigerant discharged from the compressor (12, 50), and the use side heat exchanger (34) sucks into the compressor (12, 50). It may act as an evaporator for evaporating the refrigerant to be produced.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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ものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
(第1実施形態)
図1は、本発明のエジェクタ式冷凍サイクルを、エンジン駆動式のヒートポンプ空調装置に適用した例の全体構成図であり、このヒートポンプ空調装置は暖房運転モード(加熱運転モード)および冷房運転モード(冷却運転モード)が切り替え可能に構成されている。従って、本実施形態の熱交換対象流体は室内に吹き出される空気である。
(First embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an example in which the ejector-type refrigeration cycle of the present invention is applied to an engine-driven heat pump air conditioner. The heat pump air conditioner has a heating operation mode (heating operation mode) and a cooling operation mode (cooling). (Operation mode) is configured to be switchable. Accordingly, the heat exchange target fluid of this embodiment is air blown into the room.
まず、このヒートポンプ空調装置は、室外機10と室内機11とに大別される。そして、室外機10は、圧縮機12および圧縮機12を駆動する水冷式のエンジン13等を有して構成される。
First, the heat pump air conditioner is roughly divided into an
圧縮機12は、エジェクタ式冷凍サイクルにおいて、冷媒を吸入し、圧縮して吐出するもので、プーリおよびベルトVを介してエンジン13から駆動力が伝達される。従って、圧縮機12はエンジン13によって駆動されるエンジン駆動式圧縮機である。さらに、本実施形態では、圧縮機12として、外部からの制御信号によって吐出容量を連続的に可変制御できる周知の斜板式可変容量型圧縮機を採用している。
The
斜板式可変容量型圧縮機は、吐出容量を変更することによって吐出能力を調整することができる。この吐出容量の変更は、圧縮機12内部に構成された斜板室(図示せず)の圧力Pcを制御して、斜板の傾斜角度を可変してピストンのストロークを変化させることによって行う。なお、吐出容量とは冷媒の吸入圧縮を行う作動空間の幾何学的な容積であり、具体的には、ピストンストロークの上死点と下死点との間のシリンダ容積である。
The swash plate type variable displacement compressor can adjust the discharge capacity by changing the discharge capacity. The change in the discharge capacity is performed by controlling the pressure Pc in a swash plate chamber (not shown) formed in the
そして、斜板室の圧力Pcは、後述する空調制御装置40の出力信号によって駆動される電磁式容量制御弁12aによって、吐出冷媒圧力Pdと吸入冷媒圧力Psとを斜板室に導入させる割合を変化させることで制御される。これにより、圧縮機12は吐出容量を略0%〜100%の範囲で連続的に変化させることができる。
The pressure Pc in the swash plate chamber changes the rate at which the discharge refrigerant pressure Pd and the suction refrigerant pressure Ps are introduced into the swash plate chamber by an electromagnetic
また、圧縮機12は吐出容量を略0%〜100%の範囲で連続的に変化させることができるので、吐出容量を略0%付近に減少することによって、圧縮機12を実質的に作動停止状態にすることができる。そこで、本実施形態では、圧縮機12の回転軸をプーリおよびベルトVを介してエンジン13に常時連結するクラッチレスの構成としている。
Further, since the
もちろん、可変容量型圧縮機であっても電磁クラッチを介してエンジン13から動力を伝達できるようにしてもよい。また、圧縮機12として固定容量型圧縮機を採用する場合は、電磁クラッチにより圧縮機を断続的に作動させて、オンオフ作動の比率を制御する稼働率制御によって吐出能力を制御してもよい。
Of course, even a variable displacement compressor may transmit power from the
エンジン13は、灯油を燃料とするディーゼルエンジンであり、図示しない始動用のスタータを有して構成され、燃料噴射弁駆動装置によって燃料噴射弁の弁開度を変化させることでエンジン13への燃料噴射量を制御して、エンジン回転数を制御できるようになっている。なお、燃料噴射弁駆動装置は後述する空調制御装置40の出力信号によって制御される。
The
また、エンジン13は水冷式のエンジンであり、室外機10はエンジン13の冷却水を循環させる冷却水回路14を備えている。冷却水は電動水ポンプ15によって冷却水回路14を循環するようになっており、後述する暖房運転モードおよび冷房運転モードではラジエータ16にて冷却される。ラジエータ16は冷却水と外気と熱交換させる放熱器である。
The
さらに、冷却水回路14はサーモ弁17を有しており、サーモ弁17によってラジエータ16に冷却水を導入させる回路とラジエータ16をバイパスさせる回路とが切り替えられる。このサーモ弁17はワックスの体積変化を利用して弁体を変位させる周知の温度応答弁であり、冷却水温度が所定の温度以上になるとラジエータ16導入回路に切り替え、所定の温度より低くなるとバイパス回路に切り替える。
Further, the cooling
また、冷却水回路14には、電気式三方弁18が設けられている。この電気式三方弁18はラジエータ16に冷却水を導入させる回路と、加熱器19およびサブ蒸発器20に冷却水を導入させる回路とを切り替える冷却水流路切替弁である。この電気式三方弁18も後述する空調制御装置40の出力信号によって制御される。
The cooling
加熱器19は、後述する除霜運転時に室外熱交換器26を加熱する温水ヒータであり、周知のフィンアンドチューブ型熱交換器と同等の構成である。従って、本実施形態では、加熱器19が補助加熱手段である。また、この加熱器19は、後述する室外熱交換器26と一体に構成されている。加熱器19および室外熱交換器26の具体的な構成については後述する。
The
サブ蒸発器20は、加熱器19の冷却水流れ下流側に接続され、後述する除霜運転時に圧縮機12に吸入される冷媒と加熱器19下流側の冷却水とを熱交換させて圧縮機12に吸入される冷媒を蒸発させる熱交換器である。従って、本実施形態では、サブ蒸発器20が蒸発用加熱手段を構成する。
The sub-evaporator 20 is connected to the downstream side of the cooling water flow of the
このような、サブ蒸発器20は暖房運転モードにおいて室外熱交換器26と圧縮機12を接続する冷媒配管にエンジン13の冷却水が通過するチューブを接合することで容易に構成できる。例えば、チューブを冷媒配管に巻き付けるように配置して、これらをろう付け、ねじ止め、かしめ、接着等の手段で接合すればよい。
Such a sub-evaporator 20 can be easily configured by joining a tube through which cooling water of the
次に、圧縮機12吐出側は、電気式四方弁21に接続される。電気式四方弁21は、圧縮機12吐出口側と室内機11との間および後述する室外熱交換器26と圧縮機12吸入口側との間を同時に接続する回路(図1の実線矢印で示す回路)と、圧縮機12吐出口側と室外熱交換器26との間および室内機11と圧縮機12吸入口側との間を同時に接続する回路(図1の破線矢印で示す回路)とを切り替えるものである。
Next, the discharge side of the
そして、電気式四方弁21が、上記の如く、流路を切り替えることによって、後述する暖房運転モードと冷房運転モードにおける冷媒流路が切り替えられる。従って、電気式四方弁21は、本実施形態における流路切替手段である。この電気式四方弁21も後述する空調制御装置40の出力信号によって制御される。
The electric four-
次に、図1の実線矢印で示す回路のように、暖房運転モードにおける電気式四方弁21の下流側は、室内機11の第1接続ポート22に接続されている。そして、室内機11を通過した冷媒を室外機10に流入させるための第2接続ポート23が室外機10のレシーバ24側に接続されている。この室内機11の内部構成の詳細については後述する。
Next, the downstream side of the electric four-
レシーバ24は、気相冷媒と液相冷媒を分離して液相冷媒を貯めておく高圧冷媒用の気液分離器である。さらに、レシーバ24の液相冷媒出口側には、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う冷媒循環手段でもあるエジェクタ25が接続されている。
The
この、エジェクタ25は、暖房運転モードにおいて、レシーバ24から流入する液相冷媒の通路面積を小さく絞って冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部25a、ノズル部25aの冷媒噴出口と連通するように配置されて冷媒を吸引する冷媒吸引口25b、ノズル部25aからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口25bからの吸引冷媒とを混合する混合部25c、および、混合部25cの下流側に配置されて冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる昇圧部をなすディフューザ部25dを有して構成される。
In the heating operation mode, the
さらに、エジェクタ25には、ノズル部25aの冷媒通路面積を可変制御する通路面積調整機構25eが設けられている。具体的には、通路面積調整機構25eはノズル部25aの通路内には通路長手方向に移動可能に配置されたニードル25fと、ニードル25fを移動させる駆動部25gを有している。
Further, the
このニードル25fの先端形状は細長く尖った形状になっており、ニードル25fの根本部は駆動部25gに連結され、この駆動部25gの操作力にてニードル25fがノズル部25aの通路に沿って移動する。
The tip of the
そして、ニードル25fの外周面とノズル部25aの最小通路部との間に形成される冷媒通路面積を変更するようになっている。さらに、ニードル25fの外周面がノズル部25aの最小通路部の内壁面に当接することによりノズル部25aの通路を全閉することもできる。
The refrigerant passage area formed between the outer peripheral surface of the
なお、駆動部25gとしては、ステッピングモータのようなモータアクチュエータ、あるいは電磁ソレノイド機構等を使用でき、電気的に制御可能な駆動手段であれば種々なものを使用できる。また、通路面積調整機構25eの駆動部25gは後述する空調制御装置40の制御信号によって制御される。
As the
さらに、ディフューザ部25dには、室外熱交換器26が接続されている。この室外熱交換器26は、暖房運転モードにおいて、エジェクタ25のディフューザ部25dから流出した冷媒と室外空気とを熱交換させる流出側熱交換部26aおよびエジェクタ25の冷媒吸引口25bに吸引される冷媒と室外空気とを熱交換させる吸引側熱交換部26bを有している。
Furthermore, the
従って、ディフューザ部25dには、室外熱交換器26のうち、流出側熱交換部26aが接続されている。室外熱交換器26は冷媒と室外ファン27によって送風された室外空気とを熱交換させる熱交換器であり、室外ファン27はモータ27aによって駆動される電動ファンである。なお、モータ27aは後述する空調制御装置40から出力される制御電圧によって回転駆動される。
Therefore, the outflow side
また、流出側熱交換部26aおよび吸引側熱交換部26bは室外空気の空気流れ方向(矢印A方向)から見て、熱交換領域同士が重なるように一体に結合されており、室外熱交換器26のうち、流出側熱交換部26aが室外空気流れ方向の風上側に配置され、吸引側熱交換部26bが風下側に配置されているので、流出側熱交換部26aにおいて熱交換した室外空気が、さらに、吸引側熱交換部26bにおいて熱交換できるようになっている。
The outflow side
ここで、図2により、室外熱交換器26および加熱器19の具体的構成の詳細を説明する。図2は、室外熱交換器26および加熱器19の模式的な全体斜視図である。前述の如く、本実施形態の室外熱交換器26および加熱器19は一体に結合されている。
Here, with reference to FIG. 2, details of specific configurations of the
室外熱交換器26の流出側熱交換部26aおよび吸引側熱交換部26bの基本的構成は同一であり、それぞれ内部を冷媒が通過するチューブおよびチューブを通過する冷媒と室外空気との熱交換を促進させるプレート状のフィンを有して構成されるフィンアンドチューブ型熱交換器である。従って、流出側熱交換部26aおよび吸引側熱交換部26bの基本的構成は加熱器19の基本的構成とも同一である。
The basic configuration of the outflow side
そこで、フィンアンドチューブ型熱交換器の具体的構成について加熱器19を例に説明する。フィン19aは平板状の形状になっており、フィン19aの板面が室外空気流れ方向(矢印A方向)に対して平行になるように多数枚積層され、各フィン19a間を室外空気が通過できるようになっている。そして、複数のチューブ19bは積層された各フィン19aの板面を串刺し状に貫通するように配置されている。
Therefore, a specific configuration of the fin-and-tube heat exchanger will be described by taking the
また、所定の各チューブ19bの端部同士は適宜Uベント管などで接続されて連通しており、全体として一本の流体通路を形成している。つまり、冷却水入口ポート19cから流入した冷却水が各チューブ19bを通過して冷却水出口ポート19dから流出するようになっている。
In addition, the end portions of each
フィン19aおよびチューブ19bによって形成される熱交換領域(加熱領域)は、室外空気流れ方向(矢印A方向)から見ると略矩形状になっており、さらに、流出側熱交換部26aおよび吸引側熱交換部26bの熱交換領域も加熱器19の熱交換領域と同様の略矩形状になっている。
The heat exchange region (heating region) formed by the
また、本実施形態では、流出側熱交換部26a、吸引側熱交換部26bおよび加熱器19を同一の材質(例えばアルミニウム)で構成し、室外空気の空気流れ方向(矢印A方向)から見たときに、これらの熱交換領域同士が重なるように、ろう付けにて一体に接合している。なお、加熱器19は室外熱交換器16の室外空気流れ方向下流側(吸引側熱交換部26b側)に接合されている。
In the present embodiment, the outflow side
次に、図1に示すように、暖房運転モードにおける流出側熱交換部26a下流側は、電気式四方弁21を介して、アキュムレータ28に接続されている。アキュムレータ28は気相冷媒と液相冷媒を分離する気液分離器であり、アキュムレータ28の気相冷媒出口側と圧縮機12冷媒吸入側が接続されている。
Next, as shown in FIG. 1, the downstream side of the outflow side
また、レシーバ24の液相冷媒出口側とエジェクタ25の冷媒入口側(具体的には、ノズル部25a上流側)との間には冷媒の流れを分岐する分岐通路30が設けられており、分岐通路30は室外熱交換器26の吸引側熱交換部26bに接続されている。また、吸引側熱交換部26の他端側は、エジェクタ25の冷媒吸引口25bに接続されている。
Further, a
分岐通路30には、後述する空調制御装置40から出力される制御信号によって冷媒通路面積を変化させて冷媒を減圧する室外側可変絞り弁31が配置されている。なお、室外側可変絞り弁31は全開時(冷媒通路面積最大時)には減圧作用を発揮することなく、単に冷媒通路として機能できるようになっている。
The
さらに、本実施形態の室外機10には、圧縮機12から吐出された冷媒を直接室外熱交換器26に導入させるバイパス通路32が設けられている。具体的には、バイパス通路は電気式四方弁21と室内機11の第1接続ポート22との間から分岐通路30の室外側可変絞り弁31と吸引側熱交換部26bとの間を接続するように設けられている。
Furthermore, the
バイパス通路32には、バイパス通路32を開閉するバイパス通路開閉機構である開閉弁33が設けられている。開閉弁33は後述する空調制御装置40から出力される制御信号によって駆動される電磁弁である。
The
次に、室内機11について説明する。室内機11は室内熱交換器34、室内側可変絞り弁35、室内ファン36およびモータ36aを有している。
Next, the
室内熱交換器34は室内ファン36によって送風された室内空気と冷媒を熱交換させる熱交換器であり、本実施形態における利用側熱交換器である。室内ファン36はモータ36aによって駆動される電動ファンである。なお、モータ36aは後述する空調制御装置40から出力される制御電圧によって回転数制御される。
The
室内側可変絞り弁35は、後述する空調制御装置40から出力される制御信号によって冷媒通路面積を変化させて冷媒を減圧するものである。また、この室内側可変絞り弁35は、全開時(冷媒通路面積最大時)には減圧作用を発揮することなく、単に冷媒通路として機能できるようになっている。
The indoor side
次に、空調制御装置40は、CPU、ROMおよびRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って空調機器群の作動を制御する。
Next, the air
空調制御装置40の入力側には、センサ群およびリモコン操作機43が接続され、センサ群の検出信号およびリモコン操作器43の操作信号が入力される。空調制御装置40はこれら入力信号に基づく所定の演算処理を行って、出力側に接続される空調機器群へ制御信号を出力する。
A sensor group and a
センサ群としては、具体的には、暖房運転モードにおける流出側熱交換部26a出口部に設けられた室外熱交換器出口温度センサ44および室外熱交換器出口圧力センサ45、冷房運転モードにおける室内熱交換器34出口部に設けられた室内熱交換器出口温度センサ46および室内熱交換器出口圧力センサ47等が備えられている。なお、これらの温度センサ44、46は、配管表面温度を検出するサーミスタを採用している。
Specifically, the sensor group includes an outdoor heat exchanger
リモコン操作器43には、室内機11の空調対象となる室内空気温度を設定する温度設定スイッチ、室内ファン36の風量を切り替える風量切替スイッチ、室内吹出空気の吹出方向を切り替える風向切替スイッチ、冷凍サイクルの冷房暖房モードを切り替える冷房暖房切替スイッチなどの複数の操作スイッチ、および作動表示部(いずれも図示せず)が設けられている。
The
空調機器群としては、上述の電磁式容量制御弁12a、電動水ポンプ15、電気式三方弁18、電気式四方弁21、エジェクタ25の通路面積調整機構25e、室外ファン用のモータ27a、室外側可変絞り弁31、室内側可変絞り弁35、室内ファン用のモータ36a、開閉弁33等が接続されている。
As the air conditioning equipment group, the electromagnetic
次に、上述の構成において本実施形態の作動について説明する。まず、暖房運転モードの作動について説明する。暖房運転モードはリモコン操作器43の冷房暖房切替スイッチが暖房側に切り替えられると開始される。冷房暖房切替スイッチの暖房切替信号は、空調制御装置40に入力され、空調制御装置40は、空調機器群が図3の暖房運転モードの作動状態になるように制御信号を出力する。
Next, the operation of the present embodiment in the above configuration will be described. First, the operation in the heating operation mode will be described. The heating operation mode is started when the cooling / heating switching switch of the
この制御信号によって、例えば、電気式三方弁18が冷却水流路をラジエータ16側に切り替え、電気式四方弁21が冷媒流路を図1の実線矢印で示す回路側に切り替え、室外側可変絞り弁31が冷媒を減圧膨張させる絞り状態となり、室内側可変絞り弁35が全開状態となり、開閉弁33が閉弁状態となる。
By this control signal, for example, the electric three-
暖房運転モードの冷却水回路14では、電気式三方弁18が冷却水をラジエータ16側に導入させる回路に切り替えるので、加熱器19およびサブ蒸発器20に冷却水が流れることはない。
In the
電気式四方弁21は、図1の実線で示すように、圧縮機12吐出口側と室内機11との間および室外熱交換器26(具体的には、流出側熱交換部26a)と圧縮機12吸入口側との間を同時に接続するように切り替える。従って、圧縮機12から吐出された高温高圧の気相冷媒は電気式四方弁21を通過して室内機11へ流入する。
As shown by the solid line in FIG. 1, the electric four-
室内機11側に流入した冷媒は室内熱交換器34において室内ファン36より送風された室内空気と熱交換して凝縮する。従って、室内熱交換器34は冷媒を放熱させて凝縮させる放熱器(凝縮器)として作用する。そして、室内ファン36より送風された空気は、室内熱交換器34において加熱されて室内へ吹き出し、室内の暖房が行われる。
The refrigerant flowing into the
また、暖房運転モードでは室内側可変絞り弁35は全開状態となっており、単なる冷媒通路として機能するので、冷媒は減圧されることなく室内機11から流出する。室内機11から流出して室外機10へ流入した冷媒は、レシーバ24へ流入する。レシーバ24から流出した液相冷媒は、レシーバ24の冷媒流れ下流側で分岐されて、エジェクタ25のノズル部25a側と室外側可変絞り弁31へ流出する。
In the heating operation mode, the indoor
まず、エジェクタ25のノズル部25a側へ流入した冷媒は、ノズル部25aで減圧され膨張する。ここで、空調制御装置40は、暖房運転モードにおける流出側熱交換部26a出口部に設けられた室外熱交換器出口圧力センサ45の検出値に基づいて流出側熱交換部26a出口部の目標冷媒温度を決定し、室外熱交換器出口温度センサ44の検出値がこの目標冷媒温度に近づくようにエジェクタ25の通路面積調整機構25eを制御する。
First, the refrigerant flowing into the
そして、ノズル部25aで冷媒が減圧膨張する際に、冷媒の圧力エネルギが速度エネルギに変換されるので、冷媒はノズル部25aの噴出口から高速度となって噴出する。そして、この冷媒噴出流の冷媒吸引作用により、冷媒吸引口25bから吸引側熱交換部26b下流側の冷媒を吸引する。
When the refrigerant expands under reduced pressure at the
ノズル部25aから噴出した冷媒と冷媒吸引口25bから吸引された冷媒は、ノズル部25a下流側の混合部25cで混合してディフューザ部25dに流入する。このディフューザ部25dでは通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換されて冷媒の圧力が上昇する。ディフューザ部25dから流出した冷媒は、流出側熱交換部26aにおいて、室外ファン27により送風された室外空気と熱交換して蒸発する。
The refrigerant ejected from the
一方、室外側可変絞り弁31側へ流出した液相冷媒は、室外側可変絞り弁31において減圧される。ここで、室外側可変絞り弁31の開度は、通路面積調整機構25eが調整したノズル部25aの通路面積に基づいて、流出側熱交換部26aを通過する冷媒流量と吸引側熱交換部26bを通過する冷媒流量の流量比が予め定めた所定の値になるように決定される。
On the other hand, the liquid refrigerant that has flowed out toward the outdoor
室外側可変絞り弁31において減圧された冷媒は、吸引側熱交換部26bに流入して、室外ファン27により送風され流出側熱交換部26aを通過した室外空気と熱交換して蒸発する。吸引側熱交換部26bから流出した冷媒は、冷媒吸引口25bに吸引され、ノズル部25aから噴出した冷媒と混合して、再び圧縮機12に吸入される。
The refrigerant decompressed in the outdoor
従って、流出側熱交換部26aおよび吸引側熱交換部26bは冷媒に吸熱させて蒸発させる蒸発器として作用する。このように、暖房運転モードでは、図1の実線矢印方向に冷媒が流れるサイクルを構成し、室外熱交換器26を蒸発器として作用させ、室内熱交換器34を放熱器として作用させて、室内空気の暖房を行っている。
Therefore, the outflow side
さらに、本実施形態では、室外ファン27から送風された室外空気を流出側熱交換部26a→吸引側熱交換部26bの順に通過させているので、2つの熱交換部26a、26bにおいて同時に冷媒に吸熱させることができる。
Furthermore, in the present embodiment, since the outdoor air blown from the
その際に、流出側熱交換部26aの冷媒蒸発圧力をディフューザ部25dで昇圧した後の圧力として、一方、吸引側熱交換部26bは冷媒吸引口14bに接続されるので、吸引側熱交換部26bの冷媒蒸発圧力をノズル部25a減圧直後の最も低い圧力とすることができる。
At that time, the refrigerant evaporating pressure of the outflow side
従って、流出側熱交換部26aの冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)よりも吸引側熱交換部26bの冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)を低くすることができるので、流出側熱交換部26aおよび吸引側熱交換部26bの冷媒蒸発温度と室外ファン27により送風された室外空気との温度差を確保して、室外熱交換器26を通過する冷媒に効率的に吸熱させることができる。
Therefore, the refrigerant evaporation pressure (refrigerant evaporation temperature) of the suction side
次に、冷房運転モードの作動について説明する。冷房運転モードはリモコン操作器43の冷房暖房切替スイッチが冷房側に切り替えられると開始される。空調制御装置40は、空調機器群が図3の冷房運転モードの作動状態になるように制御信号を出力する。
Next, the operation in the cooling operation mode will be described. The cooling operation mode is started when the cooling / heating switching switch of the
この制御信号によって、例えば、電気式三方弁18が冷却水流路をラジエータ16側に切り替え、電気式四方弁21が冷媒流路を図1の破線矢印で示す回路側に切り替え、室外側可変絞り弁31が全開状態となり、室内側可変絞り弁35が冷媒を減圧膨張させる絞り状態となり、通路面積調整機構25eがノズル部25aを全閉状態として、開閉弁33が閉弁状態となる。
By this control signal, for example, the electric three-
電気式四方弁21は、図1の破線で示すように、圧縮機12吐出口側と室外熱交換器26(具体的には、流出側熱交換部26a)との間および室内機11と圧縮機12吸入口側との間を同時に接続するように切り替える。従って、圧縮機12から吐出された高温高圧の気相冷媒は電気式四方弁21を通過して流出側熱交換部26aへ流入する。
The electric four-
流出側熱交換部26aに流入した冷媒は、流出側熱交換部26aにおいて室外ファン27より送風された室外空気と熱交換して凝縮する。冷媒運転モードでは、エジェクタ25の通路面積調整機構25eがノズル部25aを全閉状態とするので、流出側熱交換部26aから流出した冷媒がエジェクタ25のノズル部25aを通過することはない。
The refrigerant that has flowed into the outflow side
従って、流出側熱交換部26aから流出した冷媒は冷媒吸引口25bから流出して、吸引側熱交換部26bへ流入する。吸引側熱交換部26bへ流入した冷媒は、吸引側熱交換部26bにおいて、室外ファン27により送風されて流出側熱交換部26aを通過した室外空気と熱交換して、さらに凝縮する。よって、流出側熱交換部26aおよび吸引側熱交換部26bは冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮器として作用する。
Therefore, the refrigerant that has flowed out of the outflow side
また、冷房運転モードでは室外側可変絞り弁31が全開状態となっているので、室外側可変絞り弁31は単なる冷媒通路として機能する。そのため、吸引側熱交換部26bから流出した冷媒は減圧されることなくレシーバ24へ流入する。
In the cooling operation mode, since the outdoor
レシーバ24から流出した液相冷媒は、室内機11へ流出する。室内機11へ流入した液相冷媒は、室内側可変絞り弁35において減圧される。ここで、空調制御装置40は、冷房運転モードにおける室内熱交換器34出口部に設けられた室内熱交換器出口圧力センサ47の検出値に基づいて室内熱交換部34出口部の目標冷媒温度を決定し、室内熱交換器出口温度センサ46の検出値がこの目標冷媒温度に近づくように室内側可変絞り弁35を制御する。
The liquid-phase refrigerant that has flowed out of the
室内側可変絞り弁35において減圧された冷媒は、室内熱交換器34に流入し室内ファン36により送風された室内空気と熱交換して蒸発する。従って、室内熱交換器34は冷媒に吸熱させて蒸発させる蒸発器として作用する。そして、室内ファン36より送風された空気が室内熱交換器34において冷却されて室内へ吹き出し、室内の冷房が行われる。
The refrigerant decompressed by the indoor
そして、室内熱交換器34から流出した冷媒は、室外機10へ流入し、電気式四方弁21を介して、アキュムレータ28へ流入し、再び圧縮機12に吸入される。このように、冷房運転モードでは、図1の破線矢印方向に冷媒が流れるサイクルを構成し、室外熱交換器26を凝縮器として作用させ、室内熱交換器34を蒸発器として作用させて、室内空気の冷房を行っている。
The refrigerant that has flowed out of the
ところで、本実施形態のヒートポンプ空調装置では、暖房運転モードにおいて、蒸発器として機能する室外熱交換器26が着霜した場合に室外熱交換器26の除霜を行う。除霜を行わないと霜が成長して、室外ファン27から送風された室外空気が室外熱交換器26のフィン間を通過できなくなり、室外熱交換器26の熱交換能力が著しく低下してしまうからである。
By the way, in the heat pump air conditioner of this embodiment, when the
そこで、本実施形態では、空調制御装置40は室外熱交換器出口温度センサ44の検出値が予め定めた値(例えば、0℃以下)になったとき、室外熱交換器26が着霜したと判定して、除霜運転を開始する。
Therefore, in this embodiment, the air
除霜運転時には、空調制御装置40は、空調機器群が図3の除霜運転の作動状態になるように制御信号を出力する。この制御信号によって、電気式三方弁18が冷却水流路を加熱器19およびサブ蒸発器20側に切り替え、室外側可変絞り弁31が全閉状態となり、通路面積調整機構25eがノズル部25aを全閉状態として、開閉弁33が開弁される。
During the defrosting operation, the air
開閉弁33が開弁することによって、圧縮機12から吐出された高温冷媒(ホットガス)が、バイパス通路32を介して、分岐通路30へ流入する。ここで、室外側可変絞り弁31が全閉状態となっているので、分岐通路30へ流入したホットガスは、吸引側熱交換部26bへ流入する。そして、ホットガスの熱量によって吸引側熱交換部26b外部の霜を溶かす。
When the on-off
さらに、エジェクタ25の通路面積調整機構25eがノズル部25aを全閉状態とするので、吸引側熱交換部26bを通過した冷媒がエジェクタ25のノズル部25aを通過することはない。従って、吸引側熱交換部26bを通過した冷媒は冷媒吸引口25b→混合部25c→ディフューザ部25dを通過して、流出側熱交換部26aへ流入する。そして、ホットガスの熱量によって流出側熱交換部26a外部の霜を溶かす。
Furthermore, since the passage area adjusting mechanism 25e of the
また、除霜運転時には、電気式三方弁18が冷却水流路を加熱器19およびサブ蒸発器20側に切り替えるので、加熱器19およびサブ蒸発器20にエンジン13の冷却水が流通する。これにより、冷却水の熱量によって室外熱交換器26の外部の霜を溶かすとともに、流出側熱交換部26a下流側の冷媒が加熱される。
Further, during the defrosting operation, the electric three-
そして、空調制御装置40は室外熱交換器出口温度センサ44の検出値が予め定めた値(例えば、1℃以上)になったとき、室外熱交換器26の除霜が完了したものと判定して、除霜運転から暖房運転モードに移行する。なお、除霜運転開始時と終了時における判定値の温度差は制御ハンチング防止用のヒステリシス幅である。
And the air-
上述の如く、本実施形態では、除霜時に、圧縮機12から吐出された高温冷媒(ホットガス)の熱量と、加熱器19を流通する冷却水の熱量との双方を用いて室外熱交換器26の除霜を行うことができるので、従来技術のように高温冷媒のみによって除霜を行う場合に対して、この高温冷媒が室外熱交換器26内で凝縮する量を減らすことができる。
As described above, in the present embodiment, during the defrosting, the outdoor heat exchanger uses both the amount of heat of the high-temperature refrigerant (hot gas) discharged from the
これにより、除霜時に一時的に室内熱交換器26内で凝縮した液相冷媒量が増加して、アキュムレータ28から液相冷媒が溢れてしまうことを防止できる。その結果、溢れた液相冷媒が圧縮機に吸入されてしまう液バックを防止することができる。さらに、除霜時間を短縮することもできる。
Accordingly, it is possible to prevent the liquid phase refrigerant from being temporarily condensed in the
さらに、バイパス通路32が、室外熱交換器26のうち流出側熱交換部26aよりも、着霜しやすい吸引側熱交換部26aの入口側にホットガスを導くようになっているので、室外熱交換器26を効率良く除霜できる。
Furthermore, since the
さらに、除霜時に圧縮機12に吸入される冷媒を加熱して蒸発させるサブ蒸発器20を備え、圧縮機12に吸入される冷媒を蒸発させることができるので、より一層、除霜時における圧縮機への液バックを防止することができる。
Furthermore, since the sub-evaporator 20 that heats and evaporates the refrigerant sucked into the
さらに、加熱器19がエンジン13の冷却水を熱源とする温水ヒータで構成されているので、エンジン廃熱を有効に活用できる。
Furthermore, since the
(第2実施形態)
第1実施形態では、圧縮機12としてエンジン駆動式圧縮機を採用しているが、本実施形態では、電源供給により駆動される電動式の圧縮機50を採用している。この圧縮機50は、空調制御装置40に内蔵されたインバータの周波数制御によって回転数制御されて吐出能力が制御されるので、電磁式容量制御弁12aは有していない。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, an engine-driven compressor is adopted as the
また、圧縮機50を採用したことにより、図4に示すように、エンジン13および冷却水回路14が廃止されている。このため、エンジン13の冷却水を熱源とする加熱器19およびサブ蒸発器20等も廃止されて、電源供給により発熱する電気ヒータ51、52が設けられている。
Further, by adopting the
電気ヒータ51は、除霜運転時に室外熱交換器26を加熱するもので、本実施形態の補助加熱手段である。電気ヒータ52は、除霜運転時に圧縮機12に吸入される冷媒を蒸発させるもので、本実施形態の蒸発用加熱手段である。なお、電気ヒータ51、52には、空調制御装置40より電源供給される。
The
本実施形態では、具体的に、電気ヒータ51として、正特性サーミスタ(PTCヒータ)を採用している。そして、正特性サーミスタ素子自体が通風可能なハニカム構造のもの、あるいは板状の正特性サーミスタ素子とコルゲートフィンとの積層構造体等を用いて室外熱交換器26の熱交換領域と同様の略矩形状に構成している。
In the present embodiment, specifically, a positive temperature coefficient thermistor (PTC heater) is employed as the
また、電気ヒータ52として、電熱線を採用しており、暖房運転モードにおいて室外熱交換器26と圧縮機12を接続する冷媒配管にこの電熱線を巻き付けるようにして構成している。その他の構成は第1実施形態と同様である。
Further, a heating wire is employed as the
上述の構成において本実施形態の作動について説明する。暖房運転モードおよび冷房運転モードでは、空調制御装置40は、空調機器群がそれぞれ図5に示す各運転モードの作動状態となるように制御信号を出力する。なお、暖房運転モードおよび冷房運転モードにおける各空調機器群の作動は第1実施形態と同様なので、以下の説明では、除霜運転における作動について説明する。
The operation of the present embodiment in the above configuration will be described. In the heating operation mode and the cooling operation mode, the air
除霜運転時には、第1実施形態と同様に、空調制御装置40は、空調機器群が図5の除霜運転の作動状態になるように制御信号を出力する。この制御信号によって、電気ヒータ51、52に電源が供給され、室外側可変絞り弁31が全閉状態となり、通路面積調整機構25eがノズル部25aを全閉状態として、開閉弁33が開弁される。
At the time of the defrosting operation, as in the first embodiment, the air
これにより、除霜時に、圧縮機12から吐出された高温冷媒(ホットガス)の熱量と、電気ヒータ51の発熱量との双方を用いて室外熱交換器26の除霜を行うことができるので、従来技術のように高温冷媒のみによって除霜を行う場合に対して、この高温冷媒が室外熱交換器26内で凝縮する量を減らすことができる。その結果、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As a result, the defrosting of the
(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、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified as follows.
(1)上述の第1実施形態では、灯油を燃料とするディーゼルエンジンを採用しているが、ガソリン、灯油、水素等を燃料とする他の形式のエンジンを採用してもよい。 (1) In the first embodiment described above, a diesel engine using kerosene as fuel is employed, but other types of engines using gasoline, kerosene, hydrogen, or the like as fuel may be employed.
(2)上記の第2実施形態では、電動式の圧縮機50を採用し、補助加熱手段および蒸発用加熱手段として電気ヒータ51、52を採用しているが、圧縮機50を水冷で冷却する構成になっている場合は、第1実施形態と同様に、圧縮機50の冷却水を用いて、補助加熱手段および蒸発用加熱手段を構成してもよい。
(2) In the second embodiment, the
(3)上述の実施形態では、除霜運転時に、エジェクタ25の通路面積調整機構25eを全閉状態としているが、室内側可変絞り弁35を全開状態として、さらに、通路面積調整機構25eがノズル部25aに流入させるようにしてもよい。これによれば、暖房運転を維持しながら、同時に除霜運転を行うことができる。
(3) In the above-described embodiment, the passage area adjustment mechanism 25e of the
(4)上述の実施形態では、室外側可変絞り弁31および室内側可変絞り弁35を電気的制御信号によって冷媒通路面積を変化させる電気式の可変絞り機構を採用しているが、固定絞り手段を採用してもよい。
(4) In the above-described embodiment, the outdoor
また、上述の実施形態のように暖房運転モードと冷房運転モードによって冷媒を減圧させる機能と単に冷媒通路としての機能を切り替える場合は、固定絞り機構(例えば、キャピラリチューブ)と直列に第1逆止弁を設け、さらに固定絞り機構と第1逆止弁と並列に接続されるバイパス通路を設けて、バイパス通路に第1逆止弁の流れ方向と逆方向の流れを許容する第2逆止弁を設ければよい。 In addition, when switching between the function of depressurizing the refrigerant in the heating operation mode and the cooling operation mode and the function as the refrigerant passage as in the above-described embodiment, the first check is made in series with the fixed throttle mechanism (for example, the capillary tube). A second check valve provided with a valve, further provided with a bypass passage connected in parallel with the fixed throttle mechanism and the first check valve, and allowing the flow in the direction opposite to the flow direction of the first check valve in the bypass passage May be provided.
(5)上述の実施形態では、エジェクタ25に通路面積調整機構25eを設けて可変流量型エジェクタを用いているが、固定流量型エジェクタと可変絞り機構を組み合わせてもよい。この場合は、ノズル部上流側に全閉機能を有する可変絞り機構を配置すればよい。
(5) In the above-described embodiment, the passage area adjusting mechanism 25e is provided in the
(6)上記実施形態では、本発明のエジェクタ式冷凍サイクルを熱交換対象流体が室内空気であるヒートポンプ空調装置に適用したが、熱交換対象流体が水である給湯装置等に適用してもよい。 (6) In the above embodiment, the ejector refrigeration cycle of the present invention is applied to a heat pump air conditioner in which the heat exchange target fluid is indoor air. However, the ejector refrigeration cycle may be applied to a hot water supply device in which the heat exchange target fluid is water. .
12、50…圧縮機、13…エンジン、19…加熱器、21…電気式四方弁、
25…エジェクタ、25a…ノズル部、25b…冷媒吸引口、
26…室外熱交換器、26a…流出側熱交換部、26b…吸引側熱交換部、
32…バイパス通路、33…開閉弁、34…室内熱交換器、51、52…電気ヒータ。
12, 50 ... compressor, 13 ... engine, 19 ... heater, 21 ... electric four-way valve,
25 ... Ejector, 25a ... Nozzle part, 25b ... Refrigerant suction port,
26 ... Outdoor heat exchanger, 26a ... Outflow side heat exchange part, 26b ... Suction side heat exchange part,
32 ... Bypass passage, 33 ... Open / close valve, 34 ... Indoor heat exchanger, 51, 52 ... Electric heater.
Claims (7)
冷媒と熱交換対象流体とを熱交換させる利用側熱交換器(34)と、
前記利用側熱交換器(34)流出冷媒を減圧膨張させるノズル部(25a)から噴射する高速度の冷媒流によって冷媒を内部に吸引する冷媒吸引口(25b)を有するエジェクタ(25)と、
前記冷媒吸引口(25b)に吸引される冷媒と室外空気とを熱交換させる吸引側熱交換部(26b)を有する室外熱交換器(26)と、
前記圧縮機(12、50)から吐出された高温冷媒を直接前記室外熱交換器(26)に導入させるバイパス通路(32)と、
前記バイパス通路(32)を開閉するバイパス通路開閉機構(33)と、
前記室外熱交換器(26)を加熱する補助加熱手段(19、51)とを備え、
前記熱交換対象流体を加熱する加熱運転モードでは、前記利用側熱交換器(34)は、前記圧縮機(12、50)吐出冷媒を放熱させる放熱器として作用し、前記室外熱交換器(26)は、前記圧縮機(12、50)へ吸入される冷媒を蒸発させる蒸発器として作用するようになっており、
前記室外熱交換器(26)に発生した霜を除霜する除霜時には、前記バイパス通路開閉機構(33)が前記バイパス通路(32)を開き、さらに、前記補助加熱手段(19、51)が前記室外熱交換器(26)を加熱するようになっていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。 A compressor (12, 50) for compressing and discharging the refrigerant;
A use side heat exchanger (34) for exchanging heat between the refrigerant and the heat exchange target fluid;
An ejector (25) having a refrigerant suction port (25b) for sucking the refrigerant into the inside by a high-speed refrigerant flow injected from the nozzle (25a) for decompressing and expanding the refrigerant flowing out of the use side heat exchanger (34);
An outdoor heat exchanger (26) having a suction side heat exchange part (26b) for exchanging heat between the refrigerant sucked into the refrigerant suction port (25b) and outdoor air;
A bypass passage (32) for introducing the high-temperature refrigerant discharged from the compressor (12, 50) directly into the outdoor heat exchanger (26);
A bypass passage opening and closing mechanism (33) for opening and closing the bypass passage (32);
Auxiliary heating means (19, 51) for heating the outdoor heat exchanger (26),
In the heating operation mode in which the heat exchange target fluid is heated, the use side heat exchanger (34) acts as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor (12, 50), and the outdoor heat exchanger (26 ) Acts as an evaporator for evaporating the refrigerant sucked into the compressor (12, 50),
At the time of defrosting for defrosting the frost generated in the outdoor heat exchanger (26), the bypass passage opening / closing mechanism (33) opens the bypass passage (32), and the auxiliary heating means (19, 51) An ejector-type refrigeration cycle, wherein the outdoor heat exchanger (26) is heated.
前記バイパス通路(32)は、前記室外熱交換器(26)のうち、前記加熱運転モードにおける前記吸引側熱交換部(26b)入口側に前記高温冷媒を導くようになってい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。 The outdoor heat exchanger (26) has an outflow side heat exchange section (26a) for exchanging heat between the ejector (25) outflow refrigerant and the outdoor air in the heating operation mode,
The bypass passage (32) guides the high-temperature refrigerant to an inlet side of the suction side heat exchange section (26b) in the heating operation mode in the outdoor heat exchanger (26). The ejector type refrigeration cycle according to claim 1.
前記補助加熱手段は、前記エンジン(13)の冷却水を熱源とする温水ヒータ(19)であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 The compressor is an engine driven compressor (12) driven by an engine (13),
The ejector refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 4, wherein the auxiliary heating means is a hot water heater (19) that uses cooling water of the engine (13) as a heat source.
前記冷却運転モードでは、前記室外熱交換器(26)は、前記圧縮機(12、50)吐出冷媒を放熱させる放熱器として作用し、前記利用側熱交換器(34)は、前記圧縮機(12、50)へ吸入される冷媒を蒸発させる蒸発器として作用するようになってい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。
A flow path switching means (21) for switching between the refrigerant flow path in the heating operation mode and the refrigerant flow path in the cooling operation mode for cooling the heat exchange target fluid,
In the cooling operation mode, the outdoor heat exchanger (26) acts as a radiator that radiates the refrigerant discharged from the compressor (12, 50), and the use side heat exchanger (34) The ejector refrigeration cycle according to any one of claims 1 to 6, wherein the ejector refrigeration cycle functions as an evaporator for evaporating the refrigerant sucked into 12, 50).
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010038456A (en) * | 2008-08-05 | 2010-02-18 | Denso Corp | Vapor compression refrigeration cycle |
JP2010121847A (en) * | 2008-11-19 | 2010-06-03 | Hitachi Appliances Inc | Air conditioner |
CN104813117A (en) * | 2012-11-21 | 2015-07-29 | 三菱电机株式会社 | Air-conditioning device |
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