JP2007333292A - Ejector type refrigeration cycle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷媒減圧手段の役割および冷媒循環手段の役割を果たすエジェクタと、複数の蒸発器とを有するエジェクタ式冷凍サイクルに関し、特に蒸発器のフロスト防止に関するものであり、例えば、車両用空調装置、あるいは車載の荷物を冷凍、冷蔵する車両用冷凍装置などに適用して有効である。 The present invention relates to an ejector-type refrigeration cycle having an ejector that functions as a refrigerant decompression unit and a refrigerant circulation unit, and a plurality of evaporators, and more particularly, to frost prevention of an evaporator. Alternatively, it is effective when applied to a vehicle refrigeration apparatus for freezing and refrigeration of on-vehicle luggage.
従来、この種のエジェクタ式冷凍サイクルは特許文献1などにて知られている。この特許文献1では、エジェクタの下流側に接続される第1蒸発器と、エジェクタの冷媒吸引口に接続される第2蒸発器とを備え、第1蒸発器の冷媒蒸発温度に比較して第2蒸発器の冷媒蒸発温度が低くなるようになっている。
Conventionally, this type of ejector-type refrigeration cycle is known from
そして、第1、第2蒸発器により共通の冷却対象空間を冷却するとともに、被冷却空気の流れ方向の上流側に第1蒸発器を配置し、被冷却空気の流れ方向の下流側に第2蒸発器を配置している。これにより、エジェクタ下流側の第1蒸発器と、エジェクタ吸引側の第2蒸発器とを組み合わせて、共通の冷却対象空間を冷却するエジェクタ式冷凍サイクルが示されている。 The first and second evaporators cool the common space to be cooled, the first evaporator is disposed upstream in the flow direction of the air to be cooled, and the second is disposed downstream in the flow direction of the air to be cooled. An evaporator is arranged. Thus, an ejector refrigeration cycle is shown in which the first evaporator on the downstream side of the ejector and the second evaporator on the ejector suction side are combined to cool the common cooling target space.
また、特許文献2には、上記のようなエジェクタ式冷凍サイクルに用いて好適な蒸発器として、1つの蒸発器においてチューブとタンク部を外部流体の流れ方向に偶数列配置し、これらのチューブとタンク部内を蛇行しながら冷媒が流れるようにした蒸発器が示されている。
In
また従来、一般的な蒸気圧縮式冷凍サイクルでは、冷却負荷が小さくなったりして蒸発器の温度が低下すると、蒸発器にフロスト(着霜)が生じて冷却機能が有効に機能しなくなる。このため、蒸発器のフィンの適当な個所に接触型のフィン温度センサを差し込んでフィン表面温度を検出したり、蒸発器後流側の空気温度を非接触型の空気温度センサで検知したりして、圧縮機を断続運転してエバポレータにフロストが生じないようにしている。
しかしながら、蒸発器には必ず冷媒分配や風速分布に不均一があるため、上記従来方法では温度センサを蒸発器の何処に取り付けても良いという訳にはいかない。この際、温度センサ検出部位の温度が高ければ、圧縮機を停止するタイミングが遅れ、冷媒供給量が過剰となって蒸発器がフロストしてしまう。 However, since the evaporator always has non-uniform refrigerant distribution and wind speed distribution, the above-described conventional method cannot be used to attach the temperature sensor anywhere in the evaporator. At this time, if the temperature of the temperature sensor detection part is high, the timing for stopping the compressor is delayed, the refrigerant supply amount becomes excessive, and the evaporator is frosted.
このフロストによって風下には空気が流れず、冷却ができなくなるうえ、空気温度センサでは、フロストしているにもかかわらず高い空気温度を感知して圧縮機を回し続け、サイクルが破綻したり、圧縮機の故障を招いたりするという問題がある。また、フィン温度センサでは制御は可能であるが、着霜部が溶けるまでサイクルを起動できず、冷却稼動率が低下するという問題がある。 This frost prevents air from flowing downwind, making cooling impossible, and the air temperature sensor senses a high air temperature despite the fact that it is frosted and keeps the compressor running, causing the cycle to fail or compression. There is a problem that the machine may break down. Moreover, although control is possible with a fin temperature sensor, a cycle cannot be started until a frost formation part melt | dissolves, and there exists a problem that a cooling operation rate falls.
そのため従来は、蒸発器のフィン温度や吹き出し空気温度が最低となる個所に温度センサを取り付けるべく、多大な試験で適正位置を決めている。本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものである。なお、上述した特許文献1、2には蒸発器のフロスト(着霜)防止についての記述はない。
For this reason, conventionally, an appropriate position is determined by a large number of tests in order to attach a temperature sensor at a position where the fin temperature of the evaporator and the temperature of the blown air are lowest. The present invention has been made paying attention to such problems existing in the prior art. In addition,
本発明は、エジェクタ下流側の第1蒸発器とエジェクタ吸引側の第2蒸発器とを組み合わせて、共通の冷却対象空間を冷却するエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、2つの蒸発器のフロストを防止してサイクルの稼働率の向上を図ることを目的とする。 In the ejector-type refrigeration cycle in which the common cooling target space is cooled by combining the first evaporator on the downstream side of the ejector and the second evaporator on the ejector suction side, the present invention prevents frost of the two evaporators. The purpose is to improve the operating rate of the cycle.
また、本発明は、エジェクタによって吸引される冷媒が流れる熱交換器であり、フロスト防止制御に適した位置に温度センサを備えるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットを提供することを他の目的とする。 Another object of the present invention is to provide an ejector-type refrigeration cycle unit that is a heat exchanger through which a refrigerant sucked by an ejector flows and includes a temperature sensor at a position suitable for frost prevention control.
また、本発明は、フロスト防止制御を行ううえで温度センサの取り付け位置の決定を容易とすることをさらに他の目的とする。 Another object of the present invention is to facilitate the determination of the mounting position of the temperature sensor in performing the frost prevention control.
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9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、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機(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、
圧縮機(11)の吸入側冷媒の過熱度(SH)が所定値となるように放熱器(12)下流側の冷媒流量を調整する調整手段(13)と、
調整手段(13)下流側の冷媒をノズル部(14a)から噴射して得られる高速度の冷媒流により冷媒を吸引する冷媒吸引口(14b)を有するエジェクタ(14)と、
エジェクタ(14)の冷媒流れ上流側で分岐した冷媒流れを冷媒吸引口(14b)に導く冷媒分岐通路(16)と、
エジェクタ(14)の冷媒流れ下流側に配置された第1熱交換器(15)と、
冷媒分岐通路(16)に配置された第2熱交換器(18)と、
第2熱交換器(18)でのフロストを検出するための温度センサ(40)と、
温度センサ(40)で検出される温度に応じてフロスト防止制御を行う制御手段(50)とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs technical means described in
A radiator (12) that radiates heat of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11);
Adjusting means (13) for adjusting the refrigerant flow rate on the downstream side of the radiator (12) so that the superheat degree (SH) of the suction side refrigerant of the compressor (11) becomes a predetermined value;
An ejector (14) having a refrigerant suction port (14b) for sucking the refrigerant by a high-speed refrigerant flow obtained by injecting the refrigerant on the downstream side from the nozzle section (14a);
A refrigerant branch passage (16) for guiding the refrigerant flow branched upstream of the refrigerant flow of the ejector (14) to the refrigerant suction port (14b);
A first heat exchanger (15) disposed downstream of the refrigerant flow of the ejector (14);
A second heat exchanger (18) disposed in the refrigerant branch passage (16);
A temperature sensor (40) for detecting frost in the second heat exchanger (18);
Control means (50) for performing frost prevention control according to the temperature detected by the temperature sensor (40) is provided.
この請求項1に記載の発明によれば、第1熱交換器(15)出口の冷媒の過熱温度と飽和温度との温度差によって代表される過熱度(SH)が所定値になるように放熱器(12)下流側の冷媒流量を調整する調整手段(13)を有している。これによって低温側である第2熱交換器(18)への冷媒流量が適正な量に制御される。この結果、温度センサ(40)で第2熱交換器(18)のフロストを検知して、フロスト防止制御を行うことで、第1、第2熱交換器(15、18)とも冷媒供給量が過剰となってフロストすることが防止されてサイクルの稼働率を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, heat is radiated so that the degree of superheat (SH) represented by the temperature difference between the superheat temperature and saturation temperature of the refrigerant at the outlet of the first heat exchanger (15) becomes a predetermined value. The device (12) has adjusting means (13) for adjusting the refrigerant flow rate on the downstream side. Thereby, the refrigerant | coolant flow rate to the 2nd heat exchanger (18) which is a low temperature side is controlled to an appropriate quantity. As a result, the frost of the second heat exchanger (18) is detected by the temperature sensor (40) and the frost prevention control is performed, so that the refrigerant supply amount of both the first and second heat exchangers (15, 18) is increased. Excessive frosting can be prevented and cycle utilization can be improved.
また、請求項2に記載の発明では、請求項1に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、温度センサ(40)を、第2熱交換器(18)の下側タンク部(18c)から冷媒流が立ち上がって流れる部位(MC)に配置したことを特徴としている。
In the invention according to
これは、最低温領域が低温側の第2蒸発器(18)のうち、下側タンク部(18c)から冷媒流が立ち上がっている部位(MC)にあることを見出したことによるものである。この請求項2に記載の発明によれば、フロスト防止制御を行ううえで温度センサ(40)の取り付け位置の決定を容易とすることができる。 This is because the lowest temperature region is found in the portion (MC) where the refrigerant flow rises from the lower tank portion (18c) in the second evaporator (18) on the low temperature side. According to the second aspect of the present invention, it is possible to easily determine the attachment position of the temperature sensor (40) in performing the frost prevention control.
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に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、第1熱交換器(15)と第2熱交換器(18)とは、共通の熱交換媒体(Air)を冷却す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、共通の熱交換媒体(Air)を効率良く冷却することができる。
Moreover, in invention of Claim 3, in the ejector-type refrigeration cycle of
また、請求項4に記載の発明では、請求項3に記載のエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、第1熱交換器(15)と第2熱交換器(18)とが、第1熱交換器(15)と熱交換した後の熱交換媒体(Air)と第2熱交換器(18)とが熱交換するように配置されてい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、第2熱交換部(18)の方がより低温となることより、共通の熱交換媒体(Air)をより効率良く冷却することができる。 Moreover, in invention of Claim 4, in the ejector type | mold refrigerating cycle of Claim 3, a 1st heat exchanger (15) and a 2nd heat exchanger (18) are the 1st heat exchanger (15 The heat exchange medium (Air) after heat exchange with the second heat exchanger (18) is arranged so as to exchange heat. According to the fourth aspect of the present invention, the common heat exchange medium (Air) can be cooled more efficiently because the temperature of the second heat exchange section (18) is lower.
また、請求項5に記載の発明では、冷媒を減圧膨張させるノズル部(14a)から噴射する高速度の冷媒流により冷媒を冷媒吸引口(14b)から吸引するエジェクタ(14)と、
冷媒吸引口(14b)に吸引される冷媒を蒸発させる熱交換部(18)と、
熱交換部(18)のうち、冷媒が下から上へ流れる部位に設けられ、熱交換部(18)のフロストを検出するための温度センサ(40)とを備えることを特徴としている。
In the invention according to
A heat exchange section (18) for evaporating the refrigerant sucked into the refrigerant suction port (14b);
A temperature sensor (40) for detecting frost of the heat exchange unit (18) is provided in a portion of the heat exchange unit (18) where the refrigerant flows from bottom to top.
この請求項5に記載の発明によれば、エジェクタ(14)と熱交換部(18)と温度センサ(40)とを一体的に構成することにより、これらを一体物として取り扱うことができ、運搬や組み立てでの取り扱い性を向上させることができる。
According to the invention described in
また、温度センサ(40)を熱交換部(18)のうち、冷媒が下から上へ流れる部位に設けたのは、請求項2と同様に、最低温領域が熱交換部(18)のうち、下側タンク部(18c)から冷媒流が立ち上がって流れる部位(MC)となることを見出したことによるものである。これによれば、フロスト防止制御を行ううえで温度センサ(40)が最適位置に取り付けられたエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットを提供することができる。
Further, the temperature sensor (40) is provided in the portion of the heat exchanging portion (18) where the refrigerant flows from the bottom to the top, as in the case of
また、請求項6に記載の発明では、冷媒と熱交換する熱交換媒体(Air)の上流側に配置される第1熱交換部(15)と、
6第1熱交換部(15)に対して6熱交換媒体(Air)の下流側に配置される第2熱交換部(18)と、
フロストを検出するための温度センサ(40)とを備え、
6第1熱交換部(15)は、冷媒を減圧膨張させるノズル部(14a)から噴射する高速度の冷媒流により冷媒を冷媒吸引口(14b)から吸引するエジェクタ(14)から流出した流出冷媒を蒸発させるようになっており、
6第2熱交換部(18)の少なくとも一部は、6冷媒吸引口(14b)に吸引される吸引口側冷媒を蒸発させるようになっており、
6温度センサ(40)は、6第2熱交換部(18)に配置されていることを特徴としている。
Moreover, in invention of Claim 6, the 1st heat exchange part (15) arrange | positioned upstream of the heat exchange medium (Air) which heat-exchanges with a refrigerant | coolant,
A second heat exchange part (18) disposed downstream of the six heat exchange medium (Air) with respect to the first heat exchange part (15),
A temperature sensor (40) for detecting frost,
6 The first heat exchange section (15) is an outflow refrigerant that has flowed out of the ejector (14) that sucks the refrigerant from the refrigerant suction port (14b) by the high-speed refrigerant flow injected from the nozzle section (14a) that decompresses and expands the refrigerant. Evaporate
6 At least a part of the second heat exchange section (18) is configured to evaporate the suction port side refrigerant sucked into the six refrigerant suction ports (14b),
6 temperature sensor (40) is arrange | positioned at 6 2nd heat exchange part (18), It is characterized by the above-mentioned.
この請求項6に記載の発明によれば、両熱交換部(15、18)と温度センサ(40)とを一体的に構成することにより、これらを一体物として取り扱うことができ、運搬や組み立てでの取り扱い性を向上させることができる。なお、温度センサ(40)を第2熱交換部(18)に配置しているのは、第2熱交換部(18)の方がより低温となることによるものである。 According to the sixth aspect of the present invention, the two heat exchanging parts (15, 18) and the temperature sensor (40) can be handled as an integrated object by carrying out the transportation and assembly. Can be improved in handling. The reason why the temperature sensor (40) is arranged in the second heat exchange part (18) is that the temperature of the second heat exchange part (18) is lower.
また、請求項7に記載の発明では、請求項6に記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットにおいて、温度センサ(40)を、第2熱交換部(18)の下側タンク部(18c)から冷媒流が立ち上がって流れる部位(MC)に配置したことを特徴としている。 In the invention according to claim 7, in the ejector refrigeration cycle unit according to claim 6, the temperature sensor (40) is supplied from the lower tank portion (18c) of the second heat exchange portion (18) to the refrigerant. It is characterized in that it is arranged at a site (MC) where the flow rises and flows.
これは、請求項2と同様に、最低温領域が低温側の第2熱交換部(18)のうち、下側タンク部(18c)から冷媒流が立ち上がって流れる部位(MC)となることを見出したことによるものである。この請求項7に記載の発明によれば、フロスト防止制御を行ううえで温度センサ(40)が最適位置に取り付けられたエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットを提供することができる。 This is because, similarly to claim 2, the lowest temperature region of the second heat exchange portion (18) on the low temperature side becomes a portion (MC) where the refrigerant flow rises and flows from the lower tank portion (18c). This is due to the finding. According to the seventh aspect of the present invention, it is possible to provide an ejector-type refrigeration cycle unit in which the temperature sensor (40) is mounted at the optimum position for performing frost prevention control.
また、請求項8に記載の発明では、請求項6または請求項7に記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットにおいて、さらに、エジェクタ(14)を一体的に構成していることを特徴としている。 The invention described in claim 8 is characterized in that, in the ejector-type refrigeration cycle unit described in claim 6 or 7, the ejector (14) is integrally formed.
また、請求項9に記載の発明では、請求項6または請求項7に記載のエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットにおいて、さらに、第2熱交換部(18)の冷媒流れ上流側に配置されて第2熱交換部(18)に供給する冷媒流量を調整する絞り機構(17)を一体的に構成していることを特徴としている。 In the invention according to claim 9, in the ejector-type refrigeration cycle unit according to claim 6 or 7, the second heat exchange section (18) is further disposed upstream of the refrigerant flow in the second heat exchange section (18). The throttle mechanism (17) for adjusting the flow rate of the refrigerant supplied to the heat exchange unit (18) is integrally formed.
これら請求項8、請求項9に記載の発明によれば、比較的大物である両熱交換部(15、18)にエジェクタ(14)、もしくは絞り機構(17)、もしくはこれら両方を一体的に搭載して一体化ユニット(20)として構成することにより、これら全体を一体物として取り扱うことができる。 According to the inventions according to the eighth and ninth aspects, the ejector (14), the throttle mechanism (17), or both of them are integrated with the heat exchangers (15, 18) which are relatively large. By mounting and configuring as an integrated unit (20), these components can be handled as a single unit.
そのため、エジェクタ式冷凍サイクルを車両などの適用対象に搭載する際の搭載作業を非常に効率良くすることができる。また、一体化ユニット(20)を構成して各部接続通路長さを短縮することにより、コストダウンおよび搭載スペースの小型化を図ることができる。 Therefore, the mounting work when mounting the ejector-type refrigeration cycle on an application target such as a vehicle can be made very efficient. In addition, by configuring the integrated unit (20) to shorten the length of each part connection passage, the cost can be reduced and the mounting space can be reduced.
なお、本発明でいう「一体」は、エジェクタ(14)や絞り機構(17)の筐体の一部と両熱交換部(15、18)のタンク部(15b、15c、18b、18c)などと部材を共用するような融合した関係の一体であっても良いし、溶接のような強固な連結や、クランプやねじなどでの緩やかな連結によって連結された関係での一体であっても良い。 The term “integrated” as used in the present invention refers to a part of the casing of the ejector (14) or the throttle mechanism (17) and the tank portions (15b, 15c, 18b, 18c) of the heat exchange units (15, 18), etc. It may be integrated in a fused relationship such that the members are shared, or may be integrated in a relationship that is connected by a firm connection such as welding or a loose connection such as a clamp or screw. .
また、この一体によって構成される冷媒流路は、後述の実施形態やその変形例に示す如く種々な態様で具体化することができるうえ、後述で示す実施形態やその変形例に限定されるものではない。なお、上記各手段および特許請求の範囲に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一例である。 In addition, the refrigerant flow path constituted by this integral can be embodied in various modes as shown in the embodiments and modifications thereof described later, and is limited to the embodiments and modifications shown below. is not. In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means described in the said each means and the claim is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル、およびそれに用いるエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットの実施形態を説明する。なお、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニットは、エジェクタ式冷凍サイクル用蒸発器ユニット、あるいは、エジェクタ付き蒸発器ユニットとも呼ばれうるものである。 Hereinafter, an embodiment of an ejector refrigeration cycle according to the present invention and an ejector refrigeration cycle unit used therefor will be described. The ejector-type refrigeration cycle unit can also be called an ejector-type refrigeration cycle evaporator unit or an evaporator unit with an ejector.
エジェクタ式冷凍サイクル用ユニットは、エジェクタを備える冷凍サイクルを構成するため、配管を介して冷凍サイクルの他の構成部品である放熱器、および圧縮機と接続される。エジェクタ式冷凍サイクル用ユニットは、一つの形態では室内機として空気を冷却する用途に用いられる。また、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニットは、他の形態では、室外機として用いることもできる。 Since the ejector-type refrigeration cycle unit constitutes a refrigeration cycle including an ejector, the ejector refrigeration cycle unit is connected to a radiator, which is another component of the refrigeration cycle, and a compressor via a pipe. In one form, the ejector-type refrigeration cycle unit is used as an indoor unit for cooling air. In addition, the ejector-type refrigeration cycle unit can also be used as an outdoor unit in another form.
図1〜図8は本発明の実施形態を表すもので、図1は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11a、ベルトなど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。
1 to 8 show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 shows an example in which an ejector-
この圧縮機11としては、圧縮容量の変化によって冷媒吐出能力を調整できる可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチ11aの断続によって圧縮機作動の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機のいずれを使用しても良い。また、圧縮機11として電動圧縮機を使用すれば、電動モータの回転数調整により冷媒吐出能力を調整できる。なお、図1で電磁クラッチ11aは、制御装置(ECU、制御手段)50からの出力によって断続が制御されるようになっている。
The
この圧縮機11の冷媒吐出側には放熱器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。ここで、エジェクタ式冷凍サイクル10の冷媒として、本実施形態ではフロン系、HC系などの冷媒のように、高圧圧力が臨界圧力を超えない冷媒を用いて蒸気圧縮式の亜臨界サイクルを構成している。このため、放熱器12は冷媒を凝縮する凝縮器として作用する。
A
放熱器12の出口側には受液器12aが設けられている。この受液器12aは、周知のように縦長のタンク形状のものであり、冷媒の気液を分離してサイクル内の余剰液冷媒を溜める気液分離器を構成する。受液器12aの出口にはタンク形状内部の下部側から液冷媒を導出するようになっている。なお、受液器12aは、本例では放熱器12と一体的に設けられている。
A
また、放熱器12として、冷媒流れ上流側に位置する凝縮用熱交換部と、この凝縮用熱交換部からの冷媒を導入して冷媒の気液を分離する受液器12aと、この受液器12aからの飽和液冷媒を過冷却する過冷却用熱交換部とを有する公知の構成を採用しても良い。受液器12aの出口側には温度式膨張弁13が配置されている。この温度式膨張弁13は受液器12aからの液冷媒量を調整する調整手段であり、圧縮機11の吸入側通路に配置された感温部13aを有している。
Further, as the
温度式膨張弁13は周知のように、圧縮機11の吸入側冷媒(後述の蒸発器出口側冷媒)の温度と圧力とに基づいて圧縮機吸入側冷媒の過熱度SHを検出し、圧縮機吸入側冷媒の過熱度SHが予め設定された所定値となるように弁開度(冷媒流量)を調整するものである。
As is well known, the temperature
温度式膨張弁13の出口側にはエジェクタ14が配置されている。このエジェクタ14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流体輸送の冷媒循環手段(運動量輸送式ポンプ)でもある。
An
エジェクタ14には、膨張弁13通過後の冷媒(中間圧冷媒)の通路面積を小さく絞って、冷媒をさらに減圧膨張させるノズル部14aと、ノズル部14a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(第2熱交換器、第2熱交換部)18からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口14bが備えられている。
In the
さらに、ノズル部14aおよび冷媒吸引口14bの冷媒流れ下流側部位には、ノズル部14aからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口14bの吸引冷媒とを混合する混合部14cが設けられている。そして、混合部14cの冷媒流れ下流側に昇圧部を成すディフューザ部14dが配置されている。このディフューザ部14d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。
Furthermore, a mixing
エジェクタ14のディフューザ部14dの出口側には第1蒸発器(第1熱交換器、第1熱交換部)15が接続され、この第1蒸発器15の出口側は圧縮機11の吸入側に接続されている。一方、エジェクタ14の入口側(温度式膨張弁13の出口側とエジェクタ14の入口側との間の中間部位)から冷媒分岐通路16が分岐され、この冷媒分岐通路16の下流側はエジェクタ14の冷媒吸引口14bに接続されている。zは冷媒分岐通路16の分岐点を示す。
A first evaporator (first heat exchanger, first heat exchange unit) 15 is connected to the outlet side of the
この冷媒分岐通路16には絞り機構17が配置され、この絞り機構17よりも冷媒流れ下流側には第2蒸発器18が配置されている。絞り機構17は、第2蒸発器18への冷媒流量の調節作用を成す減圧手段であり、具体的にはキャピラリチューブやオリフィスのような固定絞りで構成されている。
A
本実施形態では、2つの蒸発器15、18を後述の構成により一体構造に組み付けるようになっている。この2つの蒸発器15、18を図示しない空調ケース内に収納し、そして、この空調ケース内に構成される空気通路に共通の電動送風機19により空気(被冷却空気)を矢印Airの如く送風し、この送風空気を2つの蒸発器15、18で冷却するようになっている。この実施形態では、空気が熱交換媒体である。電動送風機19は、モータ19aによって駆動される電動ファンであり、モータ19aは制御装置50から出力される制御電圧によって回転駆動される。
In the present embodiment, the two
2つの蒸発器15、18で冷却された冷風は、図示しない共通の冷却対象空間に送り込まれ、これにより、2つの蒸発器15、18にて共通の冷却対象空間を冷却するようになっている。なお、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10を車両空調用冷凍サイクル装置に適用する場合、車室内空間が冷却対象空間となる。また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10を冷凍車用冷凍サイクル装置に適用する場合、冷凍車の冷凍冷蔵庫内空間が冷却対象空間となる。
The cold air cooled by the two
ここで、2つの蒸発器15、18のうち、エジェクタ14下流側の主流路に接続される第1蒸発器15を空気流れAirの上流側(風上側)に配置し、エジェクタ14の冷媒吸引口14bに接続される第2蒸発器18を空気流れAirの下流側(風下側)に配置している。そして、2つの蒸発器15、18で発生するフロスト(着霜)を検出するための検出手段として、風下側の第2蒸発器18に後述する温度センサ40を設けている。この温度センサ40で検出される温度信号は制御装置50に入力され、この温度信号に応じて後述のフロスト防止制御が実施されるようになっている。
Here, of the two
ところで、本実施形態では、エジェクタ14、第1、第2蒸発器15、18、絞り機構17および温度センサ40を1つの一体化ユニット20として組み立てている。次に、この一体化ユニット20の具体例を図2〜図6によって説明する。図2はこの一体化ユニット20(20A)の全体構成の概要を示す斜視図、図3は第1、第2蒸発器15、18の上側タンク部15b、18bの縦(長手方向)断面図、図4は第2蒸発器18の上側タンク部18bの横断面図である。
By the way, in this embodiment, the
次に、2つの蒸発器15、18の一体化構造の一具体例を図2によって説明する。この図2の例では、2つの蒸発器15、18が完全に1つの蒸発器構造として一体化されるようになっている。そのため、第1蒸発器15は1つの蒸発器構造のうち空気流れAirの上流側領域を構成し、第2蒸発器18は1つの蒸発器構造のうち空気流れAirの下流側領域を構成するようになっている。
Next, a specific example of the integrated structure of the two
なお、図2の上下、左右の各矢印は、矢印Airに示す送風空気の流れ方向下流側から見て、第2蒸発器18のエジェクタ14が配置される側を上方向、エジェクタ14が配置されていない側を下方向、エジェクタ14のノズル部14a上流側を左方向、エジェクタ14のディフューザ部14d下流側を右方向として示したものである。また、以下の説明における上下左右の各方向も同様の方向である。
Note that the up, down, left and right arrows in FIG. 2 are viewed from the downstream side in the flow direction of the blown air shown by the arrow Air, and the
第1、第2蒸発器15、18の基本的構成は同一であり、それぞれ熱交換コア部15a、18aと、この熱交換コア部15a、18aの上下両側に位置するタンク部15b、15c、18b、18cとを備えている。ここで、熱交換コア部15a、18aは、それぞれ上下方向に延びる複数のチューブ21を備え、これら複数のチューブ21の間には、被熱交換媒体、本実施形態では冷却される空気が通る通路が形成される。また、これら複数のチューブ21の相互間にはフィン22が配置され、チューブ21とフィン22とはろう付けにて接合されている。
The basic configurations of the first and
熱交換コア部15a、18aは、チューブ21とフィン22との積層構造からなる。このチューブ21とフィン22とは熱交換コア部15a、18aの左右方向に交互に積層配置される。なお、他の実施形態として、フィン22を備えない構成であっても良い。また、図2では、チューブ21とフィン22との積層構造の一部のみを図示しているが、熱交換コア部15a、18aの全域にチューブ21とフィン22との積層構造が構成され、この積層構造の空隙部を電動送風機19の送風空気が通過するようになっている。
The heat
チューブ21は冷媒通路を構成するものであり、断面形状が空気流れ方向Airに沿って扁平な扁平チューブより成る。フィン22は薄板材を波状に曲げ成形したコルゲートフィンであり、チューブ21の平坦な外面側に接合されて空気側伝熱面積を拡大している。熱交換コア部15aのチューブ21と熱交換コア部18aのチューブ21は、互いに独立した冷媒通路を構成し、第1蒸発器15の上下両側のタンク部15b、15cと、第2蒸発器18の上下両側のタンク部18b、18cとは互いに独立した冷媒通路空間を構成する。
The
第1蒸発器15の上下両側のタンク部15b、15cは、熱交換コア部15aのチューブ21の上下両端部が挿入され、接合される図示しないチューブ嵌合穴部を有し、チューブ21の上下両端部がタンク部15b、15cの内部空間に連通するようになっている。同様に、第2蒸発器18の上下両側のタンク部18b、18cは、熱交換コア部18aのチューブ21の上下両端部が挿入され、接合される図示しないチューブ嵌合穴部を有し、チューブ21の上下両端部がタンク部18b、18cの内部空間に連通するようになっている。
The
これにより、上下両側のタンク部15b、15c、18b、18cは、それぞれ対応する熱交換コア部15a、18aの複数のチューブ21へ冷媒流れを分配したり、複数のチューブ21からの冷媒流れを集合したりする役割を果たしている。2つの上側タンク部15b、18b、および2つの下側タンク部15c、18cは隣接しているので、2つの上側タンク部15b、18b同士、および2つの下側タンク部15c、18c同士を一体成形することができる。
As a result, the
もちろん、2つの上側タンク部15b、18b、および2つの下側タンク部15c、18cをそれぞれ独立の部材として構成しても良い。なお、チューブ21、フィン22、タンク部15b、15c、18b、18cなどの蒸発器構成部品の具体的材質としては、熱伝導性やろう付け性に優れた金属であるアルミニウムが好適であり、このアルミニウム材にて各部品を成形することにより、第1、第2蒸発器15、18の全体構成を組み立て後一体ろう付けにて接合している。
Of course, the two
本実施形態では、図3に示す冷媒通路の第1、第2接続ブロック23、24、およびキャピラリチューブにて構成されている絞り機構17もろう付けにて第1、第2蒸発器15、18と一体に組み付けるようになっている。これに対してエジェクタ14は、ノズル部14aに高精度な微小通路を形成しているので、エジェクタ14をろう付けすると、ろう付け時の高温度(アルミニウムのろう付け温度:600℃付近)にてノズル部14aが熱変形して、ノズル部14aの通路形状、寸法などを所期の設計通りに維持できないという不具合が生じる。
In the present embodiment, the first and
そこで、エジェクタ14については、第1、第2蒸発器15、18、第1、第2接続ブロック23、24および絞り機構17の一体ろう付けを行った後、蒸発器側に組み付けするようにしてある。より具体的に、エジェクタ14、絞り機構17、および第1、第2接続ブロック23、24の組み付け構造を説明すると、絞り機構17および第1、第2接続ブロック23、24は、蒸発器部品と同様にアルミニウム材にて成形される。
Therefore, the
そして第1接続ブロック23は、図3に示すように、第1、第2蒸発器15、18の上側タンク部15b、18bの長手方向一端の側面部にろう付け固定される部材であり、図1に示す一体化ユニット20の冷媒入口25と冷媒出口26とを構成している。そして、第1接続ブロック23の厚さ方向の途中にて、冷媒入口25はエジェクタ14の入口側に向かう第1通路を成す主通路25aと、絞り機構17の入口側に向かう第2通路を成す分岐通路16とに分岐される。
As shown in FIG. 3, the
この分岐通路16は、図1の分岐通路16の入口部分に相当する。従って、図1の分岐点zは第1接続ブロック23の内部に構成されることになる。これに対して、冷媒出口26は第1接続ブロック23の厚さ方向に貫通する1つの単純な通路穴(円形穴など)で構成されている。そして、第1接続ブロック23の分岐通路16は、絞り機構17の一端部(図2、図3の左端部)にろう付けによりシール接合される。
This
第2接続ブロック24は、第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部空間の長手方向の略中央部に配置され、上側タンク部18bの内壁面にろう付けされる部材である。この第2接続ブロック24は、上側タンク部18bの内部空間をタンク長手方向の2つの空間、すなわち、左側空間27と右側空間28とに仕切る役割を果たす。そして、絞り機構17の他端側(右端側)は図3に示すように、第2接続ブロック24の支持穴24aを貫通して上側タンク部18bの右側空間28内に開口している。
The
なお、絞り機構17の外周面と支持穴24aとの間はろう付けによって密閉されるので、上記左右の両空間27、28の間は遮断されたままである。エジェクタ14のうち、ノズル部14aはステンレス、黄銅などの材質で形成され、ノズル部14a以外の部分(冷媒吸引口14bを形成するハウジング部分、混合部14c、ディフューザ部14dなど)は銅、アルミニウムといった金属材にて構成するが、樹脂(非金属材)で構成しても良い。
Since the space between the outer peripheral surface of the
エジェクタ14は、第1、第2蒸発器15、18などを一体ろう付けする組み付け工程(ろう付け工程)の終了後に、第1接続ブロック23の冷媒入口25および主通路25aの穴形状を貫通して上側タンク部18bの内部に差し込む。ここで、エジェクタ14の長手方向の先端部は図1のディフューザ部14dの出口部に相当する部分である。このエジェクタ先端部は第2接続ブロック24の円形凹部24b内に挿入され、Oリング29aを用いてシール固定される。
The
そして、エジェクタ先端部は、第2接続ブロック24の連通穴部24cに連通する。第1蒸発器15の上側タンク部15bにおいて、内部空間の長手方向の略中央部には仕切り板30が配置され、この仕切り板30によって上側タンク部15bの内部空間が長手方向の2つの空間、すなわち、左側空間31と右側空間32とに仕切られている。第2接続ブロック24の連通穴部24cは、両上側タンク部15b、18bの中間壁面33の貫通穴33aを介して、第1蒸発器15の上側タンク部15bの右側空間32に連通している。
The ejector tip communicates with the
エジェクタ14の長手方向の左端部(図3の左端部)は、図1のノズル部14aの入口部に相当する部分であり、この左端部はOリング29bを用いて第1接続ブロック23の主通路25aの内壁面に嵌合してシール固定される。なお、エジェクタ14の長手方向の固定は、例えば、図示しないねじ止め固定手段を用いて行えば良い。Oリング29aは、第2接続ブロック24の溝部(図示省略)に、Oリング29bは第1接続ブロック23の溝部(図示省略)にそれぞれ保持される。
The left end in the longitudinal direction of the ejector 14 (the left end in FIG. 3) is a portion corresponding to the inlet of the
第1接続ブロック23は、その冷媒出口26が上側タンク部15bの左側空間31と連通し、主通路25aが上側タンク部18bの左側空間27と連通し、かつ、分岐通路16が絞り機構17の一端部と連通した状態で上側タンク部15b、18bの側面壁にろう付けされる。また、エジェクタ14の冷媒吸引口14bは、第2蒸発器18の上側タンク部18bの左側空間27に連通するようになっている。
In the
本実施形態では、第2接続ブロック24により第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部を左右の空間27、28に仕切り、左側空間27が複数のチューブ21からの冷媒を集合させる集合タンクとしての役割を果たし、右側空間28が冷媒を複数のチューブ21へ分配する分配タンクとしての役割を果たす。エジェクタ14は、そのノズル部14aの軸方向に延びる細長の円筒形状となっており、その細長円筒形状の長手方向を上側タンク部18bの長手方向に一致させ、エジェクタ14が上側タンク部18bと平行に設置されている。
In the present embodiment, the inside of the
この構成は、エジェクタ14と蒸発器18とをコンパクトに配置することができ、ひいては、ユニット全体の体格をコンパクトにまとめることができる。しかも、エジェクタ14は、集合タンクを成す左側空間27内に配置され、その冷媒吸引口14bを、集合タンクを成す左側空間27内において直接開口させて設置されている。この構成は、冷媒配管を減らすことを可能としている。
With this configuration, the
この構成は、複数のチューブ21からの冷媒の集合と、エジェクタ14への冷媒供給(冷媒吸引)とをひとつのタンクで実現できる利点を提供する。また、本実施形態では、第1蒸発器15が第2蒸発器18と隣接して設けられており、エジェクタ14の下流側端部は、第1蒸発器15の分配タンク(上側タンク部15bの右側空間32)と隣接して設置されている。
This configuration provides an advantage that the collection of refrigerant from the plurality of
この構成は、エジェクタ14が第2蒸発器18側のタンク部に内蔵される配置形態であっても、エジェクタ14からの流出冷媒をごく短い簡単な冷媒通路(穴部24c、33a)にて第1蒸発器15側へ供給できるという利点を提供する。以上の構成において一体化ユニット20全体の冷媒流路を図2、図3によって具体的に説明する。
In this configuration, even if the
第1接続ブロック23の冷媒入口25は主通路25aと分岐通路16とに分岐される。主通路25aの冷媒はまず、エジェクタ14(ノズル部14a→混合部14c→ディフューザ部14d)を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒は第2接続ブロック24の連通穴部24c、中間壁面33の貫通穴33aを経て、矢印aのように第1蒸発器15の上側タンク部15bの右側空間32に流入する。
The
この右側空間32の冷媒は、熱交換コア部15aの右側部の複数のチューブ21を矢印bbのように下降して下側タンク部15c内の右側部に流入する。この下側タンク部15c内には仕切り板を設けていないので、この下側タンク部15cの右側部からの冷媒は矢印ccのように左側部へと移動する。
The refrigerant in the
この下側タンク部15cの左側部の冷媒は、熱交換コア部15aの左側部の複数のチューブ21を矢印ddのように上昇して上側タンク部15bの左側空間31に流入し、さらに、ここから冷媒は矢印eeのように第1接続ブロック23の冷媒出口26へと流れる。これに対して、第1接続ブロック23の分岐通路16の冷媒は、まず絞り機構17を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒は矢印ffのように第2蒸発器18の上側タンク部18bの右側空間28に流入する。
The refrigerant on the left side of the
この右側空間28の冷媒は、熱交換コア部18aの右側部の複数のチューブ21を矢印ggのように下降して下側タンク部18c内の右側部に流入する。この下側タンク部18c内には仕切り板を設けていないので、この下側タンク部18cの右側部から冷媒は矢印hhのように左側部へと移動する。
The refrigerant in the
この下側タンク部18cの左側部の冷媒は、熱交換コア部18aの左側部の複数のチューブ21を矢印iiのように上昇して上側タンク部18bの左側空間27に流入する。この左側空間27内にエジェクタ14の冷媒吸引口14bが開口しているので、この左側空間27内の冷媒は冷媒吸引口14bからエジェクタ14内に吸引される。一体化ユニット20は、以上のような冷媒流路構成を持つため、一体化ユニット20全体としても冷媒入口25は第1接続ブロック23に1つ設けるだけで良く、また冷媒出口26も第1接続ブロック23に1つ設けるだけで良い。
The refrigerant on the left side of the
また、本実施形態の一体化ユニット20は、第1、第2蒸発器15、18のフロストを検出するための温度センサ40を、風下側の第2蒸発器18の熱交換コア部18aに一体的に備えている。このようなフロスト検出に用いる温度センサ40には、蒸発器のフィンの適当な個所に差し込んで、フィン(蒸発器)の温度を検知する接触型のフィン温度センサと、蒸発器後流側の吹き出し空気温度を検知する非接触型の空気温度センサとがある。
Moreover, the
図5の(a)はフィン温度センサ40Aの斜視図であり、(b)は(a)中のセンサ部42の構造を示す部分断面図である。また図6は、空気温度センサ40Bの斜視図である。まず、フィン温度センサ40Aの構造概要から説明する。フィン温度センサ40Aは、リード線43の一端側に構成されて蒸発器のフィン部に差し込むセンサ部42と、このセンサ部42の根元側を保持しながらセンサ部42と共にフィン部に差し込んで固定するアンカー部41aを有する樹脂製のクランプ41とから成る。
FIG. 5A is a perspective view of the
センサ部42は、図5(b)に示すように、リード線43の先端に温度に応じて抵抗値が変化する感温半導体42aを接続し、その周りをエポキシ樹脂42bなどで固めたものを、更に伝熱性の充填剤42dで隙間を埋めるようにしてアルミニウム(A1000系)製のケース42c内に挿入したものである。このセンサ部42での抵抗値を電気信号として制御装置に出力するためにリード線43が引き出され、そのリード線43の他端側には電気回路と接続するためのコネクタ44が接続されている。
As shown in FIG. 5 (b), the
また、空気温度センサ40Bは、図6に示すように、先のリード線43の先端に感温半導体42aを接続してその周りをエポキシ樹脂42bなどで固めたセンサ部42と、リード線43と、コネクタ44とからなり、センサ部42の近傍を樹脂製のクランプ41で挟持している。そして、どちらのセンサもクランプ41のアンカー部41aを蒸発器の適所のフィン部に差し込んで一体的に固定している。
Further, as shown in FIG. 6, the
図7は、空気流れ下流側から見た第2蒸発器18の温度分布図(空気温度:10℃、湿度:80%RH)である。図7から分かるように、温度分布の偏りは下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部分に発生し、特に下側タンク部18c(本実施形態では左側部)では冷媒の寝込み(停滞)が発生することより、この部分が低温側となる第2蒸発器18の中でも最も温度の低い部分となる。
FIG. 7 is a temperature distribution diagram (air temperature: 10 ° C., humidity: 80% RH) of the
なお、この傾向は後述の変形例に示すように蒸発器内での冷媒流路パターンが変化したとしても共通するものである。本実施形態では、上記の温度センサ40を設置する適所として、第2蒸発器18の下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部位MC(図2、図7参照)に配置している。
This tendency is common even if the refrigerant flow path pattern in the evaporator changes as shown in a modification example described later. In the present embodiment, the
部位MCは、冷媒が下から上へ流れる部位である。エジェクタ14の吸引側に配置される熱交換部としての蒸発器に、冷媒が下から上へ流れる部位MCが複数設けられる場合には、最も早くフロストが観測される位置に温度センサ40を設けることができる。例えば、温度センサ40は、複数の部位MCのうち、最もエジェクタ14に近い位置に設けることができる。
The part MC is a part where the refrigerant flows from the bottom to the top. When the evaporator as the heat exchanging portion arranged on the suction side of the
次に、本実施形態の作動を説明する。圧縮機11を車両走行用エンジンによって駆動すると、圧縮機11で圧縮されて吐出される高温高圧状態の冷媒は放熱器12に流入する。放熱器12では、高温の冷媒が外気によって冷却されて凝縮する。放熱器12から流出した高圧冷媒は受液器12a内に流入し、この受液器12a内にて冷媒の気液が分離され、液冷媒が受液器12aから導出され膨張弁13を通過する。
Next, the operation of this embodiment will be described. When the
この膨張弁13では、第1蒸発器15の出口冷媒(圧縮機吸入冷媒)の過熱度SHが所定値となるように弁開度(冷媒流量)が調整され、高圧冷媒が減圧される。この膨張弁13通過後の冷媒(中間圧冷媒)は一体化ユニット20の第1接続ブロック23に設けられた冷媒入口25に流入する。
In the
ここで、冷媒流れは、第1接続ブロック23の主通路25aからエジェクタ14に向かう冷媒流れと、第1接続ブロック23の冷媒分岐通路16から絞り機構17に向かう冷媒流れとに分流する。そして、エジェクタ14に流入した冷媒流れはノズル部14aで減圧されて膨張する。従って、ノズル部14a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14aの噴出口から冷媒は高速度となって噴出する。
Here, the refrigerant flow is divided into a refrigerant flow from the
この際の冷媒圧力低下により、冷媒吸引口14bから分岐冷媒通路16の第2蒸発器18通過後の冷媒(気相冷媒)を吸引する。ノズル部14aから噴出した冷媒と冷媒吸引口14bに吸引された冷媒は、ノズル部14a下流側の混合部14cで混合してディフューザ部14dに流入する。このディフューザ部14d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。
Due to the refrigerant pressure drop at this time, the refrigerant (gas phase refrigerant) after passing through the
そして、エジェクタ14のディフューザ部14dから流出した冷媒は第1蒸発器15における図2の矢印aa〜eeの冷媒流路にて冷媒が流れる。この間に、第1蒸発器15の熱交換コア部15aでは、低温の低圧冷媒が矢印Air方向の送風空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は、冷媒出口26から圧縮機11に吸入され、再び圧縮される。
The refrigerant flowing out of the
一方、冷媒分岐通路16に流入した冷媒流れは絞り機構17で減圧されて低圧冷媒となり、この低圧冷媒が第2蒸発器18における図2の矢印ff〜iiの冷媒流路にて冷媒が流れる。この間に、第2蒸発器18の熱交換コア部18aでは、低温の低圧冷媒が、第1蒸発器15通過後の送風空気から吸熱して蒸発する。この蒸発後の気相冷媒は冷媒吸引口14bからエジェクタ14内に吸引される。
On the other hand, the refrigerant flow that has flowed into the
以上の如く、本実施形態によると、エジェクタ14のディフューザ部14dの下流側冷媒を第1蒸発器15に供給するととともに、冷媒分岐通路16側の冷媒は絞り機構17aを通して第2蒸発器18にも供給できるので、第1、第2蒸発器15、18で同時に冷却作用を発揮できる。そのため、第1、第2蒸発器15、18の両方で冷却された冷風を冷却対象空間に吹き出して、冷却対象空間を冷房(冷却)できる。
As described above, according to the present embodiment, the refrigerant on the downstream side of the
その際、第1蒸発器15の冷媒蒸発圧力はディフューザ部14dで昇圧した後の圧力であり、一方、第2蒸発器18の出口側はエジェクタ14の冷媒吸引口14bに接続されているから、ノズル部14aでの減圧直後の最も低い圧力を第2蒸発器18に作用させることができる。
At that time, the refrigerant evaporation pressure of the
これにより、第1蒸発器15の冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)よりも第2蒸発器18の冷媒蒸発圧力(冷媒蒸発温度)を低くすることができる。そして、送風空気の流れ方向Airに対して冷媒蒸発温度が高い第1蒸発器15を上流側に配置し、冷媒蒸発温度が低い第2蒸発器18を下流側に配置しているから、第1蒸発器15における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差および第2蒸発器18における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を両方とも確保できる。
Thereby, the refrigerant evaporation pressure (refrigerant evaporation temperature) of the
このため、第1、第2蒸発器15、18の冷却性能を両方とも有効に発揮できる。従って、共通の冷却対象空間に対する冷却性能を第1、第2蒸発器15、18の組み合わせにて効果的に向上できる。また、ディフューザ部14dでの昇圧作用により圧縮機11の吸入圧を上昇して、圧縮機11の駆動動力を低減できる。
For this reason, both the cooling performance of the 1st,
また、第2蒸発器18側の冷媒流量をエジェクタ14の機能に依存することなく、絞り機構17にて独立に調整でき、第1蒸発器15への冷媒流量はエジェクタ14の絞り特性により調整できる。このため、第1、第2蒸発器15、18への冷媒流量をそれぞれの熱負荷に対応して容易に調整できる。
Further, the refrigerant flow rate on the
また、サイクル熱負荷が小さい条件では、サイクルの高低圧差が小さくなって、エジェクタ14の入力が小さくなる。本実施形態では、エジェクタ14の上流部で膨張弁13通過後の冷媒を分岐し、この分岐冷媒を冷媒分岐通路16を通して冷媒吸引口14bに吸引させるから、冷媒分岐通路16がエジェクタ14に対して並列的な接続関係となる。
Further, under the condition where the cycle heat load is small, the high / low pressure difference of the cycle becomes small and the input of the
このため、冷媒分岐通路16にエジェクタ14の冷媒吸引能力だけでなく、圧縮機11の冷媒吸入、吐出能力をも利用して冷媒を供給できる。これにより、エジェクタ14の入力低下→エジェクタ14の冷媒吸引能力の低下という現象が発生しても、第2蒸発器18側の冷媒流量の減少度合いを小さくできる。よって、低熱負荷条件でも、第2蒸発器18の冷却性能を確保し易い。
For this reason, the refrigerant can be supplied to the
次に、上記構成におけるフロスト(着霜)防止制御について説明する。冷房能力が冷房負荷に勝ると冷媒蒸発圧力が下がり、蒸発器空気側表面温度が氷点下となる。そして、凝縮水の凍結が進行して通過空気の流れを妨げ、さらに蒸発圧力が下がるという現象に至る。そこで、このような不具合を防止するために、冷房能力を制御してフロストを防止している。 Next, frost (frosting) prevention control in the above configuration will be described. When the cooling capacity exceeds the cooling load, the refrigerant evaporation pressure decreases and the evaporator air side surface temperature becomes below freezing point. And the freezing of condensed water progresses, the flow of passing air is prevented, and the phenomenon that evaporation pressure falls further is reached. Therefore, in order to prevent such problems, the cooling capacity is controlled to prevent frost.
本実施形態では、この制御方法として、圧縮機のON−OFF制御を行っている。このON−OFF制御は、「冷媒蒸発温度が0℃以下になったら圧縮機を切る」というものであり、最も一般的なフロスト防止方法である。具体的には、前述した温度センサ40でフィン温度もしくは吹き出し空気温度を検出し、例えば3℃になると電磁クラッチ11aの電流を切り、4℃まで上昇したら再び通電するという制御である。なお、圧縮機に可変容量圧縮機や電動圧縮機を用いている場合は、フロストを減少させるように圧縮機の吐出容量を制御する圧縮機容量制御を行っても良い。
In the present embodiment, as a control method, ON / OFF control of the compressor is performed. This ON-OFF control is “to turn off the compressor when the refrigerant evaporation temperature becomes 0 ° C. or lower”, and is the most common frost prevention method. Specifically, the fin temperature or the blown air temperature is detected by the
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、本実施形態によれば、第1蒸発器15出口の冷媒の過熱温度と飽和温度との温度差によって代表される過熱度SHが所定値になるように放熱器12下流側の冷媒流量を調整する膨張弁13を有しており、これによって低温側である第2蒸発器18への冷媒流量が適正な量に制御される。この結果、温度センサ40で第2蒸発器18のフロストを検知して、フロスト防止制御を行うことで、第1、第2蒸発器15、18とも冷媒供給量が過剰となってフロストすることが防止されてサイクルの稼働率を向上させることができる。
Next, features and effects of this embodiment will be described. First, according to this embodiment, the refrigerant flow rate on the downstream side of the
図8は、第2蒸発器18に流れる冷媒流量の割合に対する冷凍稼働率の関係を表したグラフである。冷房稼動性能を示す指標として、同じ空気条件でサイクル駆動時間に対する温度センサ40による停止時間の関係を、第2蒸発器18に流入する冷媒量をサイクルの全冷媒量で除算した割合(これを第2蒸発器18に流れる冷媒流量の割合とした)との関係を示したものであり、従来サイクルでの稼働率を100としている。
FIG. 8 is a graph showing the relationship of the refrigeration operating rate with respect to the ratio of the refrigerant flow rate flowing through the
従来のサイクルにおいても、全冷媒流量を低下させればフロスト性は向上するが、冷媒流量の低下に伴う冷却性能の低下は必至である。本実施形態では第2蒸発器18に流れる冷媒流量の割合が全ての割合において、冷却稼動性能を従来より向上させることができる。空気負荷が小さい(温度が低く、湿度が低い)ほど、熱交換する空気の熱容量が小さいほど必要冷媒量が少なくなり、第2蒸発器18側に余剰冷媒ができることから効果は大きく、空気温度:5〜50℃、相対湿度:20〜略100%に至るまでの範囲においてその効果が得られる。
Even in the conventional cycle, if the total refrigerant flow rate is lowered, the frost property is improved, but the cooling performance is inevitably lowered with the reduction of the refrigerant flow rate. In the present embodiment, the cooling operation performance can be improved as compared with the related art in all proportions of the flow rate of the refrigerant flowing through the
また、温度センサ40を、第2蒸発器18の下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部位MCに配置している。これは、最低温領域が低温側の第2蒸発器18のうち、下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がっている部位MCにあることを見出したことによるものである。これによれば、フロスト防止制御を行ううえで温度センサ40の取り付け位置の決定を容易とすることができる。
Further, the
また、第1蒸発器15と第2蒸発器18とは、共通の熱交換媒体としての空気Airを冷却するようにしている。これによれば、共通の空気Airを効率良く冷却することができる。また、第1蒸発器15と第2蒸発器18とが、第1蒸発器15と熱交換した後の空気Airと第2蒸発器18とが熱交換するように配置されている。これによれば、第2蒸発器18の方がより低温となることより、共通の空気Airをより効率良く冷却することができる。
The
また、冷媒を減圧膨張させるノズル部14aから噴射する高速度の冷媒流により冷媒を冷媒吸引口14bから吸引するエジェクタ14と、冷媒吸引口14bに吸引される冷媒を蒸発させる熱交換部18と、熱交換部18のうち、冷媒が下から上へ流れる部位に設けられ、熱交換部18のフロストを検出するための温度センサ40とを備えるようにしている。
Also, an
これによれば、エジェクタ14と熱交換部18と温度センサ40とを一体的に構成することにより、これらを一体物として取り扱うことができ、運搬や組み立てでの取り扱い性を向上させることができる。また、温度センサ40を熱交換部18のうち、冷媒が下から上へ流れる部位に設けたのは、前記と同様に、最低温領域が熱交換部18のうち、下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部位MCとなることを見出したことによるものである。これによれば、フロスト防止制御を行ううえで温度センサ40が最適位置に取り付けられたエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットを提供することができる。
According to this, since the
また、冷媒と熱交換する空気流れAirの風上側に配置される第1熱交換器15と、第1熱交換器15に対して空気流れAirの風下側に配置される第2熱交換器18と、フロストを検出するための温度センサ40とを備え、第1熱交換器15はエジェクタ14から流出した流出冷媒を蒸発させるようになっており、第2熱交換器18は、エジェクタ14の冷媒吸引口14bに吸引される吸引口側冷媒を蒸発させるようになっており、温度センサ40は、第2熱交換器18に配置されている。
Further, the
これによれば、第1、第2熱交換器15、18と温度センサ40とを一体的に構成することにより、これらを一体物として取り扱うことができ、運搬や組み立てでの取り扱い性を向上させることができる。なお、温度センサ40を第2熱交換器18に配置しているのは、第2熱交換器18の方がより低温となることによるものである。
According to this, by comprising the 1st,
またさらに、これらを一体物として構成したうえでも、温度センサ40を第2蒸発器18の下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部位MCに配置している。これは、上記と同様に、最低温領域が低温側の第2熱交換器18のうち、下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部位MCとなることを見出したことによるものである。これによれば、フロスト防止制御を行ううえで温度センサ40が最適位置に取り付けられたエジェクタ式冷凍サイクル用ユニットを提供することができる。
Furthermore, even when these are configured as an integral body, the
またさらに、エジェクタ14や、第2熱交換器18の冷媒流れ上流側に配置されて第2熱交換器18に供給する冷媒流量を調整する絞り機構17を一体的に構成している。これらによれば、比較的大物である第1、第2熱交換器15、18にエジェクタ14、もしくは絞り機構17、もしくはこれら両方を一体的に搭載して一体化ユニット20として構成することにより、これら全体を一体物として取り扱うことができる。
Furthermore, the
そのため、エジェクタ式冷凍サイクルを車両などの適用対象に搭載する際の搭載作業を非常に効率良くすることができる。また、一体化ユニット20を構成して各部接続通路長さを短縮することにより、コストダウンおよび搭載スペースの小型化を図ることができる。
Therefore, the mounting work when mounting the ejector-type refrigeration cycle on an application target such as a vehicle can be made very efficient. In addition, by configuring the
なお、本発明でいう「一体」は、エジェクタ14や絞り機構17の筐体の一部と第1、第2熱交換器15、18のタンク部15b、15c、18b、18cなどと部材を共用するような融合した関係の一体であっても良いし、溶接のような強固な連結や、クランプやねじなどでの緩やかな連結によって連結された関係での一体であっても良い。また、この一体によって構成される冷媒流路は、後述の変形例にも示す如く種々な態様で具体化することができるうえ、本実施形態や後述の変形例に限定されるものではない。
The term “integrated” as used in the present invention shares members with parts of the housing of the
(第1変形例)
図9は、本発明の変形例での前提となる車両用エジェクタ式冷凍サイクルの模式図である。以下に記述する第1〜4変形例では、図9に示すように、エジェクタ14、第1、第2蒸発器15、18および温度センサ40を1つの一体化ユニット20として一体的に構成している。
(First modification)
FIG. 9 is a schematic diagram of a vehicle ejector-type refrigeration cycle which is a premise in a modification of the present invention. In the first to fourth modifications described below, as shown in FIG. 9, the
なお、上述の実施形態と同様に、さらに絞り機構17を一体的に構成しても良いことは言うまでもない。まず、本変形例の一体化ユニット20Bの具体的構造を図10により説明する。図10は、本発明の第1変形例における一体化ユニット20Bの概略構成を示す斜視図である。なお、前述の実施形態と同などの部分は同じ符号を付して説明を省略する。
Needless to say, similarly to the above-described embodiment, the
第1蒸発器15の上側タンク部15bにはセパレータ15eが配置されて、左側の内部空間C´が略3分の1、右側の内部空間D´が略3分の2となるように上側タンク部15bの内部空間を仕切っている。また、第1蒸発器15の下側タンク部15cにはセパレータ15fが配置されて、左側の内部空間E´が略3分の2、右側の内部空間F´が略3分の1となるように下側タンク部15cの内部空間を仕切っている。
A
第2蒸発器18の上側タンク部18bにはセパレータ18e、18fが配置されており、上側タンク部18bの内部空間を内部空間G´、H´、I´に略3など分するように仕切っている。また、第2蒸発器18の下側タンク部18cにはセパレータ18gが配置されて、左側の内部空間J´が略3分の2、右側の内部空間K´が略3分の1となるように下側タンク部18cの内部空間を仕切っている。
なお、本実施形態では、第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部空間G´は冷媒分岐通路16の下流側に接続され、第1蒸発器15の下側タンク部15cの内部空間F´と第2蒸発器18の下側タンク部18cの内部空間K´は、図示しない連通穴を介して冷媒が流通できるようになっている。
In the present embodiment, the internal space G ′ of the
次に、エジェクタ14は、第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部に配置されており、エジェクタ14の長手方向と上側タンク部18bの長手方向が平行になるように配置されている。エジェクタ14のノズル部14aは、前述の如く、主通路25aの下流側に接続され、冷媒吸引口14bが第2蒸発器18に配置される上側タンク部18bの内部空間H´に配置され、ディフューザ部14dの出口側が内部空間I´に配置されるように取り付けられる。
Next, the
従って、冷媒吸引口14bは直接内部空間H´に開口しており、ディフューザ部14dから流出した流出冷媒は直接内部空間I´に流入するようになっている。また、図10に示すように、エジェクタ14、第1蒸発器15、第2蒸発器18、それぞれのタンク部15b…18cなどは、空気流れAirの上流側に第1蒸発器15が配置され、空気流れAirの下流側に第2蒸発器18が配置された状態で完全に1つの蒸発器構造として一体化されて、一体化ユニット20Bを構成している。
Accordingly, the
エジェクタ14は、第1蒸発器15、第2蒸発器18などを一体ろう付けするろう付け工程の終了後に、第2蒸発器18の上側タンク部18bの長手方向端部からセパレータ18e、18fに設けられた図示しない貫通穴を貫通するように差し込み、ネジ止めなどの固定手段で取り付け固定される。
The
なお、エジェクタ14とセパレータ18e、18fは、図示しないOリングを介してシール固定されているので、エジェクタ14とセパレータ18e、18fとの取付部(貫通穴)から冷媒が漏れないようになっている。従って、内部空間G´とH´および内部空間H´とI´が上記の取付部(貫通穴)を介して連通することはない。
In addition, since the
以上の構成において一体化ユニット20B全体の冷媒流路を説明する。まず、主通路25aの下流側が矢印aa方向に流れ直接エジェクタ14のノズル部14aに流入する。そして、エジェクタ14(ノズル部14a→混合部14c→ディフューザ部14d)を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒は第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部空間I´へ集合する。
The refrigerant flow path of the entire
この内部空間I´の冷媒は第2蒸発器18右側部の複数のチューブ21に分配されて矢印bbのように下降して第2蒸発器18の下側タンク部18cの内部空間K´に集合する。この内部空間K´は、第1蒸発器15の下側タンク部15cの内部空間F´と連通しているので、冷媒は内部空間F´へ流入する。
The refrigerant in the internal space I ′ is distributed to the plurality of
そして、内部空間F´の冷媒は第1蒸発器15右側部の複数のチューブ21に分配されて矢印ccのように上昇して第1蒸発器15の上側タンク部15bの内部空間D´に流入する。内部空間D´に流入した冷媒は内部空間D´内部で左側へ移動する。内部空間D´内を左側へ移動した冷媒は第1蒸発器15中央部の複数のチューブ21に分配されて矢印ddのように下降して下側タンク部15cの内部空間E´に流入する。
The refrigerant in the internal space F ′ is distributed to the plurality of
内部空間E´に流入した冷媒は内部空間E´内部で左側へ移動する。内部空間E´内を左側へ移動した冷媒は、第1蒸発器15左側部の複数のチューブに分配されて矢印eeのように上昇して上側タンク部15bの内部空間C´に集合する。内部空間C´に集合した冷媒は矢印ffのように上側タンク部15bから流出して圧縮機11吸入側へ流出する。従って、第2蒸発器18の流出冷媒蒸発部18a´および第1蒸発器15を通過する流出冷媒は、第1蒸発器15において2回(1回以上)流れ方向を変更して、第1蒸発器15左側の上部の過熱度領域で過熱度を有する気相状態になる。
The refrigerant flowing into the internal space E ′ moves to the left inside the internal space E ′. The refrigerant that has moved to the left in the internal space E ′ is distributed to a plurality of tubes on the left side of the
次に、絞り機構17で減圧された冷媒分岐通路16の下流側の低圧冷媒は、第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部空間G´へ流入する。この内部空間G´の冷媒は第2蒸発器18左側部の複数のチューブ21に分配されて矢印ggのように下降して第2蒸発器18の下側タンク部18cの内部空間J´に流入する。
Next, the low-pressure refrigerant on the downstream side of the
内部空間J´に流入した冷媒は内部空間J´内部で右側へ移動する。内部空間J´内を右側へ移動した冷媒は第2蒸発器18中央部の複数のチューブ21に分配されて矢印hhのように上昇して上側タンク部18bの内部空間H´に集合する。そして、内部空間H´に集合した冷媒はエジェクタ14の冷媒吸引口14bからエジェクタ14内部へ吸引される。
The refrigerant flowing into the internal space J ′ moves to the right inside the internal space J ′. The refrigerant that has moved to the right in the internal space J ′ is distributed to the plurality of
従って、第2蒸発器18の吸引口側冷媒蒸発部18aを通過する吸引口側冷媒は、第2蒸発器18において1回流れ方向を変更して、第1蒸発器15左側の上部の過熱度領域で過熱度を有する気相状態になる。さらに、吸引口側冷媒は、第2蒸発器18において図10矢印gg→hhに示す領域のみで熱交換される。
Therefore, the suction port side refrigerant passing through the suction port side
ここで、第2蒸発器18において吸引口側冷媒蒸発部18aが占める割合である風下側熱交換部使用割合は、セパレータ18f、18gの配置位置により第2蒸発器18のうち略3分の2(約70%)になる。このように、風下側熱交換部使用割合は、セパレータ18f、18gの配置位置によって容易に調整できる。そして、温度センサ40は、前述の実施形態と同様に、第2蒸発器18の下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部位MC(本変形例では矢印hhの流れ部分下側)に配置している。
Here, the usage rate of the leeward side heat exchange unit, which is the rate occupied by the suction port side
(第2変形例)
上述した第1変形例では、一体化ユニット20Bを採用したエジェクタ式冷凍サイクル10について説明したが、本変形例では、エジェクタ式冷凍サイクル10に図11に示す一体化ユニット20Cを採用している。図11は一体化ユニット20Cの全体構成の概要を示す斜視図であり、第1蒸発器15および第2蒸発器18の基本的構成は第1変形例と同様である。
(Second modification)
In the first modified example described above, the
一体化ユニット20Cは、一体化ユニット20Bに対して、それぞれのタンク部15b…18cに配置されるセパレータの配置位置、およびエジェクタ14の配置位置が異なる。従って、冷媒流路も異なる。まず、第1蒸発器15の上側タンク部15bにはセパレータ15e’が配置されて、左側の内部空間L´が略2分の1、右側の内部空間M´が略2分の1になるように上側タンク部15bの内部空間を仕切っている。また、第1蒸発器15の下側タンク部15c内部にはセパレータは配置されず1つの内部空間N´が構成される。
The
第2蒸発器18の上側タンク部18bにはセパレータ18e’が配置されて、左側の内部空間O´が略2分の1、右側の内部空間P´が略2分の1になるように上側タンク部18bの内部空間を仕切っている。また、第2蒸発器18の下側タンク部18c内部にはセパレータは配置されず1つの内部空間Q´が構成される。なお、本変形例では、第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部空間O´は冷媒分岐通路16の下流側に接続されている。
A
次に、エジェクタ14は、第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部に配置され、エジェクタ14のノズル部14aは主通路25aの下流側に接続され、冷媒吸引口14bが上側タンク部18bの内部空間P´に配置されるように取り付けられる。従って、冷媒吸引口14bは直接内部空間P´に開口するようになっている。
Next, the
さらに、ディフューザ部14dから流出した流出冷媒は上側タンク部18bの外部に配置された図示しない配管を介して、第1蒸発器15の上側タンク部15bの内部空間M´に流入するようになっている。もちろん、上側タンク部18bの内部に流出冷媒を内部空間M´に導く通路を構成しても良い。また、一体化ユニット20Cにおいても、エジェクタ14は、第1、第2蒸発器15、18およびタンク部15b…18cなどの一体ろう付け接合を行った後に、第1変形例と同様に第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部に組み付けられる。
Further, the refrigerant flowing out from the
以上の構成において一体化ユニット20C全体の冷媒流路を説明する。まず、主通路25aの下流側が矢印aaに示すように直接エジェクタ14のノズル部14aに流入する。そして、エジェクタ14を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒は上側タンク部18bの外部の配管を介して第1蒸発器15の上側タンク部15bの内部空間M´へ流入する。
The refrigerant flow path of the whole
内部空間M´に流入した冷媒は第1蒸発器15右側部の複数のチューブ21に分配されて矢印iiのように下降して第1蒸発器15の下側タンク部15cの内部空間N´へ流入する。内部空間N´に流入した冷媒は内部空間N´内部で左側へ移動する。内部空間N´内を左側へ移動した冷媒は第1蒸発器15左側部の複数のチューブ21に分配されて矢印jjのように上昇して上側タンク部15bの内部空間L´に集合する。
The refrigerant flowing into the internal space M ′ is distributed to the plurality of
内部空間L´に集合した冷媒は矢印ffのように上側タンク部15bから流出して圧縮機11吸入側へ流出する。従って、ディフューザ14dから流出して第1蒸発器15を通過する流出冷媒は、第1蒸発器15において1回流れ方向を変更して、第1蒸発器15の右側の上部の過熱度領域で過熱度を有する気相状態になる。
The refrigerant gathered in the internal space L ′ flows out from the
次に、絞り機構17で減圧された冷媒分岐通路16の下流側の低圧冷媒は、第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部空間O´へ流入する。内部空間O´に流入した冷媒は、第2蒸発器18左側部の複数のチューブ21に分配されて矢印kkのように下降して第2蒸発器18の下側タンク部18cの内部空間Q´に流入する。内部空間Q´に流入した冷媒は内部空間Q´内部で右側へ移動する。
Next, the low-pressure refrigerant on the downstream side of the
内部空間Q´内を右側へ移動した冷媒は第2蒸発器18右側部の複数のチューブ21に分配されて矢印llのように上昇して上側タンク部18bの内部空間P´に集合する。そして、内部空間P´に集合した冷媒はエジェクタ14の冷媒吸引口14cからエジェクタ14内部へ吸引される。従って、第2蒸発器18を通過する吸引口側冷媒は、第2蒸発器18において1回流れ方向を変更して、第2蒸発器18右側の上部の過熱度領域で過熱度を有する気相状態になる。
The refrigerant that has moved to the right in the internal space Q ′ is distributed to the plurality of
なお、一体化ユニット20Cにおいては上記の如く冷媒が通過するので、第2蒸発器18は吸引口側冷媒蒸発部18bのみを構成し、流出冷媒蒸発部18a´は構成されない。その他の構成は第1変形例と同様である。そして、図示しない温度センサ40は、前述の実施形態や変形例と同様に、第2蒸発器18の下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部位MC(本変形例では矢印llの流れ部分下側)に配置している。
Since the refrigerant passes through the
(第3変形例)
前述の第1変形例では、一体化ユニット20Bを採用したエジェクタ式冷凍サイクル10について説明したが、本変形例では、エジェクタ式冷凍サイクル10に図12に示す一体化ユニット20Dを採用している。図12は一体化ユニット20Dの全体構成の概要を示す斜視図であり、一体化ユニット20Dも、一体化ユニット20Bと同様にエジェクタ14、第1、第2蒸発器15、18および温度センサ40を一体的に構成したものである。
(Third Modification)
In the first modification described above, the
一体化ユニット20Dの第1、第2蒸発器15、18の基本的構成は第1変形例と同様であるが、一体化ユニット20Aに対して、それぞれのタンク部15b…18cに配置されるセパレータの配置位置およびエジェクタ14の配置位置が異なる。従って、第1変形例に対して冷媒流路も異なる。
The basic configuration of the first and
まず、第1蒸発器15の上側タンク部15bにはセパレータが配置されず、1つの内部空間R´が構成される。また、第1蒸発器15の下側タンク部15c内部にはセパレータ15f’が配置されて、左側の内部空間S´が略2分の1、右側の内部空間T´が略2分の1になるように下側タンク部15cの内部空間を仕切っている。
First, no separator is arranged in the
第2蒸発器18の上側タンク部18bにはセパレータ18e’が配置されて、左側の内部空間O´が略2分の1、右側の内部空間P´が略2分の1となるように上側タンク部18bの内部空間を仕切っている。また、第2蒸発器18の下側タンク部18cにはセパレータ18f’が配置されて、左側の内部空間U´が略2分の1、右側の内部空間V´が略2分の1となるように下側タンク部18cの内部空間を仕切っている。
A
なお、本変形例では、第2蒸発器18の下側タンク部18cの内部空間U´は冷媒分岐通路16の下流側に接続され、第1蒸発器15の下側タンク部15cの内部空間T´と第2蒸発器18下側の下側タンク部18cの内部空間V´は図示しない連通穴を介して冷媒が流通できるようになっている。
In this modification, the internal space U ′ of the
次に、エジェクタ14は、第2蒸発器18の上側タンク部18b内部に配置され、エジェクタ14のノズル部14aは主通路25aの下流側に接続され、冷媒吸引口14bが上側タンク部18bの内部空間O´に配置され、ディフューザ部14dの出口が上側タンク部18bの内部空間P´に配置されるように取り付けられる。
Next, the
従って、冷媒吸引口14bは直接内部空間O´に開口し、さらにディフューザ部14dの出口は直接内部空間P´に開口する。また、一体化ユニット20Dにおいても、エジェクタ14は、第1、第2蒸発器15、18およびタンク部15b〜18cなどの一体ろう付け接合を行った後に、実施形態と同様に第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部に組み付けられる。
Accordingly, the
以上の構成において一体化ユニット20D全体の冷媒流路を説明する。まず、主通路25aの下流側が矢印aaに示すように直接エジェクタ14のノズル部14aに流入する。そして、エジェクタ14を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒は第1蒸発器15の上側タンク部15bの内部空間P´へ流入する。
The refrigerant flow path of the entire
この内部空間P´の冷媒は第1蒸発器15右側部の複数のチューブ21に分配されて矢印mmのように下降して第2蒸発器18の下側タンク部18cの内部空間V´に集合する。この内部空間V´は、第1蒸発器15の下側タンク部15cの内部空間T´と連通しているので、冷媒は内部空間T´へ流入する。
The refrigerant in the internal space P ′ is distributed to the plurality of
内部空間T´に流入した冷媒は第1蒸発器15右側部の複数のチューブ21に分配されて矢印nnのように上昇して上側タンク部15bの内部空間R´に流入する。内部空間R´に流入した冷媒は内部空間R´内部で左側へ移動する。内部空間R´内部で左側へ移動した冷媒は、第1蒸発器15左側部の複数のチューブ21に分配されて矢印ooのように下降して第1蒸発器15の下側タンク部15cの内部空間S´へ流入する。
The refrigerant flowing into the internal space T ′ is distributed to the plurality of
内部空間S´へ流入した冷媒は、矢印ppのようにした下側タンク部15cから流出して圧縮機11吸入側へ流出する。従って、ディフューザ14dから流出して第1蒸発器15を通過する流出冷媒は、第1蒸発器15および第2蒸発器18の流出冷媒蒸発部18a´において1回流れ方向を変更して、第1蒸発器15左側の下部の過熱度領域で過熱度を有する気相状態になる。
The refrigerant that has flowed into the internal space S ′ flows out from the
一方、絞り機構17で減圧された冷媒分岐通路16の下流側の低圧冷媒は、第2蒸発器18の下側タンク部18cの内部空間U´へ流入する。この内部空間U´の冷媒は第2蒸発器18左側部の複数のチューブ21に分配されて矢印qqのように上昇して上側タンク部18bの内部空間O´に集合する。そして、内部空間O´に集合した冷媒はエジェクタ14の冷媒吸引口14cからエジェクタ14内部へ吸引される。
On the other hand, the low-pressure refrigerant on the downstream side of the
従って、第2蒸発器18左側の上部の過熱度領域で過熱度を有する気相状態になる。さらに、吸引口側冷媒は、第2蒸発器18において図12矢印qqに示す領域のみで熱交換される。従って、本変形例では、風下側熱交換部使用割合は、セパレータ18e’、18f’の配置位置によって第2蒸発器18のうち略2分の1(約50%)になっている。
Accordingly, a gas phase state having a superheat degree is obtained in the superheat degree region on the upper left side of the
そこで、本変形例の絞り機構17は、吸引口側冷媒の冷媒流量Geと、圧縮機11吐出冷媒流量Gとの流量比Ge/Gが約0.5になるように調整してある。その他の構成は第1変形例と同様である。そして、図示しない温度センサ40は、前述の実施形態や変形例と同様に、第2蒸発器18の下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部位MC(本変形例では矢印qqの流れ部分下側)に配置している。
Therefore, the
(第4変形例)
前述の第1変形例では、一体化ユニット20Bを採用したエジェクタ式冷凍サイクル10について説明したが、本変形例では、エジェクタ式冷凍サイクル10に図13に示す一体化ユニット20Eを採用している。図13は一体化ユニット20Eの全体構成の概要を示す斜視図であり、一体化ユニット20Eも、一体化ユニット20Bと同様にエジェクタ14、第1、第2蒸発器15、18および温度センサ40を一体的に構成したものである。
(Fourth modification)
In the first modification described above, the
一体化ユニット20Eの第1、第2蒸発器15、18の基本的構成は第1変形例と同様であるが、一体化ユニット20Bに対して、それぞれのタンク部15b…18cに配置されるセパレータの配置位置およびエジェクタ14の配置位置が異なる。従って、第1変形例に対して冷媒流路も異なる。
The basic configuration of the first and
まず、第1蒸発器15の上側タンク部15bにはセパレータ15e’’が配置されて、左側の内部空間W´が略3分の2、右側の内部空間X´が略3分の1となるように上側タンク部15bの内部空間を仕切っている。また、第1蒸発器15の下側タンク部15c内部にはセパレータ15f’’が配置されて、左側の内部空間Y´が略3分の1、右側の内部空間Z´が略3分の2となるように下側タンク部15cの内部空間を仕切っている。
First, the
第2蒸発器18の上側タンク部18bにはセパレータ18e’が配置されて、左側の内部空間O´が略2分の1、右側の内部空間P´が略2分の1となるように上側タンク部18bの内部空間を仕切っている。また、第2蒸発器18の下側タンク部18cにはセパレータは配置されず、1つの内部空間Q´が構成される。なお、本変形例では、第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部空間P´は、冷媒分岐通路16の下流側に接続されている。
A
次に、エジェクタ14は、第1変形例と同様に、第2蒸発器18の上側タンク部18b内部に配置され、エジェクタ14のノズル部14aは主通路25aの下流側に接続され、冷媒吸引口14bが上側タンク部18bの内部空間O´に配置され、ディフューザ部14dの出口が上側タンク部18bの内部空間P´の上側空間に配置されるように取り付けられる。従って、冷媒吸引口14bは直接内部空間O´に開口し、さらにディフューザ部14dの出口は直接内部空間P´に開口する。
Next, as in the first modification, the
以上のように内部空間P´には、冷媒分岐通路16下流側冷媒およびディフューザ部14dから流出する冷媒が流入する。このため、本実施形態では、さらに内部空間P´を冷媒分岐通路16下流側冷媒が流入する空間とディフューザ部14d流出冷媒が流入する空間との2つの独立した空間に分割されている。
As described above, the refrigerant flowing out of the
具体的には、内部空間P´を上下方向に2つの空間に仕切る図示しない仕切り板が設けられており、ディフューザ部14d流出冷媒は上側空間に流入し、冷媒分岐通路16下流側冷媒は下側空間に流入する。さらに、上側空間と第1蒸発器15の上側タンク部15bの内部空間X´は図示しない連通穴を介して冷媒が流通できるようになっている。
Specifically, a partition plate (not shown) that divides the internal space P ′ into two spaces in the vertical direction is provided, the
なお、内部空間P´を2つの独立した空間に分割せずに、ディフューザ部14d流出冷媒を内部空間P´へ流入させることなく直接内部空間X´に流入させるための通路などを上側タンク部18b内部に設けても良い。また、一体化ユニット20Eにおいても、エジェクタ14は、第1、第2蒸発器15、18およびタンク部15b…18cなどの一体ろう付け接合を行った後に、第1変形例と同様に第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部に組み付けられる。
In addition, without dividing the internal space P ′ into two independent spaces, a passage for directly flowing the refrigerant flowing out of the
以上の構成において一体化ユニット20E全体の冷媒流路を説明する。まず、主通路25aの下流側が矢印aaに示すように直接エジェクタ14のノズル部14aに流入する。そして、エジェクタ14を通過して減圧され、この減圧後の低圧冷媒は第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部空間P´の上側空間を介して第1蒸発器15の上側タンク部15bの内部空間X´に流入する。
The refrigerant flow path of the entire
内部空間X´へ流入した冷媒は第1蒸発器15右側部の複数のチューブ21に分配されて矢印rrのように下降して第1蒸発器15の下側タンク部15cの内部空間Z´へ流入する。内部空間Z´に流入した冷媒は、内部空間Z´内部で左側へ移動する。内部空間Z´内部で左側へ移動した冷媒は第1蒸発器15中央部の複数のチューブ21に分配されて矢印ssのように上昇して第1蒸発器15の上側タンク部15bの内部空間W´へ流入する。
The refrigerant flowing into the internal space X ′ is distributed to the plurality of
内部空間W´に流入した冷媒は内部空間W´内部で左側へ移動する。内部空間W´内部で左側へ移動した冷媒は第1蒸発器15左側部の複数のチューブ21に分配されて矢印ttのように下降して第1蒸発器15の下側タンク部15cの内部空間Y´に集合する。内部空間Y´に集合した冷媒は矢印ppのように下側タンク部15cから流出して圧縮機11吸入側へ流出する。
The refrigerant that has flowed into the internal space W ′ moves to the left inside the internal space W ′. The refrigerant that has moved to the left inside the internal space W ′ is distributed to the plurality of
従って、ディフューザ14dから流出して第1蒸発器15を通過する流出冷媒は、第1蒸発器15において2回(1回以上)流れ方向を変更して、第1蒸発器15左側の下部の過熱度領域で過熱度を有する気相状態になる。一方、絞り機構17で減圧された冷媒分岐通路16の下流側の低圧冷媒は第2蒸発器18の上側タンク部18bの内部空間P´の下側空間へ流入する。
Accordingly, the refrigerant flowing out of the
この内部空間P´の下側空間へ流入した冷媒は、第2蒸発器18右側部の複数のチューブ21に分配されて矢印uuのように下降して下側タンク部18cの内部空間Q´に流入する。内部空間Q´に流入した冷媒は、内部空間Q´内部で左側へ移動する。内部空間Q´内部で左側へ移動した冷媒は第2蒸発器18左側部の複数のチューブ21に分配されて矢印vvのように上昇して内部空間O´に集合する。内部空間O´に集合した冷媒は、エジェクタ14の冷媒吸引口14cからエジェクタ14内部へ吸引される。
The refrigerant flowing into the lower space of the internal space P ′ is distributed to the plurality of
従って、第2蒸発器18左側の上部の過熱度領域で過熱度を有する気相状態になる。なお、一体化ユニット20Eにおいては上記の如く冷媒が通過するので、第2蒸発器18は吸引口側冷媒蒸発部18aのみを構成し、流出冷媒蒸発部18a´は構成されない。その他の構成は第1変形例と同様である。そして、図示しない温度センサ40は、前述の実施形態や変形例と同様に、第2蒸発器18の下側タンク部18cから冷媒流が立ち上がって流れる部位MC(本変形例では矢印vvの流れ部分下側)に配置している。
Accordingly, a gas phase state having a superheat degree is obtained in the superheat degree region on the upper left side of the
(その他の実施形態)
なお、本発明は上述の実施形態や変形例に限定されることなく、以下述べる如く種々に変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be variously modified as described below.
(1)前述の実施形態では、一体化ユニット20Aの各部材を一体に組み付けるに際して、エジェクタ14を除く他の部材、すなわち、第1、第2蒸発器15、18、第1、第2接続ブロック23、24、絞り機構17などを一体ろう付けしているが、これらの部材の一体組み付けは、ろう付け以外に、ねじ止め、かしめ、溶接、接着などの種々な固定手段を用いて行うことができる。
(1) In the above-described embodiment, when the members of the
また、実施形態では、エジェクタ14の固定手段としてねじ止めを例示しているが、熱変形の恐れのない固定手段であれば、ねじ止め以外の手段を用いることができる。具体的には、かしめ、接着などの固定手段を用いてエジェクタ14の固定を行っても良い。
Moreover, although screwing is illustrated as a fixing means of the
(2)前述の実施形態では、冷媒として高圧圧力が臨界圧力を超えないフロン系、HC系などの冷媒を用いる蒸気圧縮式の亜臨界サイクルについて説明したが、冷媒として二酸化炭素(CO2)のように高圧圧力が臨界圧力を超える冷媒を用いる蒸気圧縮式の超臨界サイクルに本発明を適用しても良い。 (2) In the above-described embodiment, a vapor compression subcritical cycle using a refrigerant such as a chlorofluorocarbon-based refrigerant or an HC-based refrigerant whose high pressure does not exceed the critical pressure has been described. However, carbon dioxide (CO 2 ) is used as the refrigerant. Thus, the present invention may be applied to a vapor compression supercritical cycle using a refrigerant whose high pressure exceeds the critical pressure.
但し、超臨界サイクルでは、圧縮機吐出冷媒が放熱器12にて超臨界状態のまま放熱するのみであり、凝縮しないので、高圧側に配置される受液器12aでは冷媒の気液分離作用および余剰液冷媒の貯留作用を発揮できない。そこで、超臨界サイクルでは、図示しないが、第1蒸発器15の出口側に低圧側気液分離器を成すアキュムレータを配置する構成を採用すれば良い。
However, in the supercritical cycle, the refrigerant discharged from the compressor is only dissipated in the supercritical state in the
(3)前述の実施形態では、絞り機構17をキャピラリチューブまたはオリフィスのような固定絞り穴で構成しているが、絞り機構17を電動アクチュエータにより弁開度(通路絞り開度)が調整可能になっている電気制御弁で構成しても良い。また、絞り機構17をキャピラリチューブや固定絞り穴の如き固定絞りと電磁弁との組み合わせで構成しても良い。
(3) In the above-described embodiment, the
(4)前述の実施形態では、エジェクタ14として、通路面積が一定のノズル部14aを有する固定エジェクタを例示しているが、エジェクタ14として、通路面積を調整可能な可変ノズル部を有する可変エジェクタを用いても良い。なお、可変ノズル部の具体例としては、例えば、可変ノズル部の通路内にニードルを挿入し、このニードルの位置を電気的アクチュエータにより制御して通路面積を調整する機構とすれば良い。
(4) In the above-described embodiment, the fixed ejector having the
(5)前述の実施形態では、第1、第2蒸発器15、18の冷却対象空間として、車室内空間である場合や、冷凍車の冷凍冷蔵庫内空間である場合について述べたが、本発明はこれらの車両用に限らず、定置用などの種々な用途の冷凍サイクルに対して広く適用可能である。
(5) In the above-described embodiment, the case where the space to be cooled of the first and
(6)前述の実施形態では、温度式膨張弁13と感温部13aとを、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニットとは別体として構成した。しかし、エジェクタ式冷凍サイクル用ユニットに、温度式膨張弁13と感温部13aとを一体的に組み付けても良い。例えば、温度式膨張弁13と感温部13aとを一体化ユニット20の第1接続ブロック23内に収容する構成を採用することができる。この場合、冷媒入口25は受液器12aと温度式膨張弁13との間に位置し、冷媒出口26は感温部13aを設置した通路部位と圧縮機11との間に位置することとなる。
(6) In the above-described embodiment, the temperature
11…圧縮機
12…放熱器
13…温度式膨張弁(調整手段)
14…エジェクタ
14a…ノズル部
14b…冷媒吸引口
15…第1蒸発器(第1熱交換器、第1熱交換部)
16…冷媒分岐通路
17…絞り機構
18…第2蒸発器(第2熱交換器、第2熱交換部)
18c…下側タンク部
40…温度センサ
50…制御装置(制御手段)
Air…空気(熱交換媒体)
MC…冷媒流が立ち上がって流れる部位
SH…過熱度
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
16 ...
18c ...
Air ... Air (heat exchange medium)
MC: Refrigerant flow rises and flows SH: Superheat
Claims (9)
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、
前記圧縮機(11)の吸入側冷媒の過熱度(SH)が所定値となるように前記放熱器(12)下流側の冷媒流量を調整する調整手段(13)と、
前記調整手段(13)下流側の冷媒をノズル部(14a)から噴射して得られる高速度の冷媒流により冷媒を吸引する冷媒吸引口(14b)を有するエジェクタ(14)と、
前記エジェクタ(14)の冷媒流れ上流側で分岐した冷媒流れを前記冷媒吸引口(14b)に導く冷媒分岐通路(16)と、
前記エジェクタ(14)の冷媒流れ下流側に配置された第1熱交換器(15)と、
前記冷媒分岐通路(16)に配置された第2熱交換器(18)と、
前記第2熱交換器(18)でのフロストを検出するための温度センサ(40)と、
前記温度センサ(40)で検出される温度に応じてフロスト防止制御を行う制御手段(50)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。 A compressor (11) for sucking and compressing refrigerant;
A radiator (12) that radiates heat of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (11);
Adjusting means (13) for adjusting the refrigerant flow rate on the downstream side of the radiator (12) so that the superheat degree (SH) of the suction side refrigerant of the compressor (11) becomes a predetermined value;
An ejector (14) having a refrigerant suction port (14b) for sucking the refrigerant by a high-speed refrigerant flow obtained by injecting a refrigerant on the downstream side of the adjusting means (13) from the nozzle part (14a);
A refrigerant branch passage (16) for guiding the refrigerant flow branched upstream of the refrigerant flow of the ejector (14) to the refrigerant suction port (14b);
A first heat exchanger (15) disposed downstream of the refrigerant flow of the ejector (14);
A second heat exchanger (18) disposed in the refrigerant branch passage (16);
A temperature sensor (40) for detecting frost in the second heat exchanger (18);
An ejector-type refrigeration cycle comprising: control means (50) for performing frost prevention control in accordance with the temperature detected by the temperature sensor (40).
前記冷媒吸引口(14b)に吸引される冷媒を蒸発させる熱交換部(18)と、
前記熱交換部(18)のうち、冷媒が下から上へ流れる部位に設けられ、前記熱交換部(18)のフロストを検出するための温度センサ(40)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用ユニット。 An ejector (14) for sucking the refrigerant from the refrigerant suction port (14b) by a high-speed refrigerant flow injected from the nozzle portion (14a) for decompressing and expanding the refrigerant;
A heat exchange section (18) for evaporating the refrigerant sucked into the refrigerant suction port (14b);
An ejector comprising a temperature sensor (40) provided in a portion of the heat exchange section (18) where the refrigerant flows from bottom to top and detecting frost of the heat exchange section (18). Unit for refrigerating cycle.
前記第1熱交換部(15)に対して前記熱交換媒体(Air)の下流側に配置される第2熱交換部(18)と、
フロストを検出するための温度センサ(40)とを備え、
前記第1熱交換部(15)は、冷媒を減圧膨張させるノズル部(14a)から噴射する高速度の冷媒流により冷媒を冷媒吸引口(14b)から吸引するエジェクタ(14)から流出した流出冷媒を蒸発させるようになっており、
前記第2熱交換部(18)の少なくとも一部は、前記冷媒吸引口(14b)に吸引される吸引口側冷媒を蒸発させるようになっており、
前記温度センサ(40)は、前記第2熱交換部(18)に配置されていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル用ユニット。 A first heat exchange section (15) disposed upstream of a heat exchange medium (Air) that exchanges heat with the refrigerant;
A second heat exchange section (18) disposed downstream of the heat exchange medium (Air) with respect to the first heat exchange section (15);
A temperature sensor (40) for detecting frost,
The first heat exchanging part (15) is an outflow refrigerant that has flowed out of the ejector (14) that sucks the refrigerant from the refrigerant suction port (14b) by the high-speed refrigerant flow injected from the nozzle part (14a) that decompresses and expands the refrigerant. Evaporate
At least a part of the second heat exchange part (18) evaporates the suction port side refrigerant sucked into the refrigerant suction port (14b),
The ejector refrigeration cycle unit, wherein the temperature sensor (40) is disposed in the second heat exchange section (18).
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