JP2010133606A - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】二段昇圧式の圧縮機10の第1圧縮手段11aから吐出された冷媒を、放熱器12にて放熱させ、放熱した冷媒を固定絞り13にて減圧させて中間圧側気液分離器14にて気液分離する。さらに、中間圧側気液分離器14にて分離された液相冷媒をエジェクタ15のノズル部15aへ流入させ、エジェクタ15のディフューザ部15cから流出した冷媒を二段圧縮式の圧縮機10の第2圧縮手段21aへ吸入させる。さらに、第2圧縮手段21a吐出冷媒と、中間圧側気液分離器14の気相冷媒出口から流出した冷媒とを混合して、第1圧縮手段11aへ吸入させる。これにより、圧縮手段の圧縮効率向上効果と駆動動力低減効果との双方の効果を充分に得て、COPを効果的に向上させる。
【選択図】図1
Description
第1圧縮手段(11a)は、第2圧縮手段(21a)から吐出された冷媒および中間圧側気液分離器(14)にて分離された気相冷媒を混合した中間圧冷媒を圧縮して吐出し、
冷媒流路切替手段(51、52)は、冷却運転モードでは、第1圧縮手段(11a)から吐出された冷媒を室外熱交換器(53)にて放熱させるとともに、利用側熱交換器(54)から流出した冷媒を冷媒吸引口(15b)側へ導く冷媒流路に切り替え、加熱運転モードでは、第1圧縮手段(11a)から吐出された冷媒を利用側熱交換器(54)にて放熱させるとともに、室外熱交換器(53)から流出した冷媒を冷媒吸引口(15b)側へ導く冷媒流路に切り替えるエジェクタ式冷凍サイクルを特徴とする。
冷媒流路切替手段(51、52)は、冷却運転モードでは、室外熱交換器(53)にて放熱した冷媒を高圧側減圧手段(13)へ流入させるとともに、流出側気液分離器(17)で分離された液相冷媒を利用側熱交換器(54)へ流入させる冷媒流路に切り替え、加熱運転モードでは、利用側熱交換器(54)にて放熱した冷媒を高圧側減圧手段(13)へ流入させるとともに、流出側気液分離器(17)で分離された液相冷媒を室外熱交換器(53)へ流入させる冷媒流路に切り替えるようになっていてもよい。
図1、2により、本発明のエジェクタ式冷凍サイクルを冷凍機に適用した例を説明する。この冷凍機は、冷却対象空間である冷凍庫内を−30〜−10℃程度の極低温まで冷却するものである。図1は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル100の全体構成図である。
本実施形態では、図3の全体構成図に示すように、第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル100に対して、内部熱交換器30を追加した例を説明する。この内部熱交換器30は、高圧側冷媒流路30aを通過する中間圧側気液分離器14にて分離された液相冷媒と低圧側冷媒流路30bを通過するサイクルの低圧側冷媒との間で熱交換を行うものである。
本実施形態では、図5の全体構成図に示すように、第2実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル100に対して、内部熱交換器30の構成を変更した例を説明する。より具体的には、本実施形態におけるサイクルの低圧側冷媒は、エジェクタ15の冷媒吸引口15bへ吸引される冷媒である。その他の構成は、第1実施形態と同様である。
本実施形態では、図7の全体構成図に示すように、第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル100に対して、エジェクタ15出口側(具体的には、ディフューザ部13c出口側)と圧縮機10の中間圧ポート10cとの間に流出側蒸発器16を配置した例を説明する。
図9、10により、本発明のエジェクタ式冷凍サイクル200を冷凍・冷蔵装置に適用した例を説明する。この冷凍・冷蔵装置は、冷却対象空間である冷蔵庫内を0〜10℃程度の低温まで冷却し、さらに、別の冷却対象空間である冷凍庫内を−30〜−10℃程度の極低温まで冷却するものである。図9は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル200の全体構成図である。
さらに、本実施形態では、圧縮機10→放熱器12→固定絞り13→中間圧側気液分離器14→分岐部22→エジェクタ15→流出側蒸発器16→圧縮機10の順に冷媒が流れ、さらに、圧縮機10→放熱器12→固定絞り13→中間圧側気液分離器14→分岐部22→可変絞り機構18→吸引側蒸発器19→エジェクタ15→流出側蒸発器16→圧縮機10という順に冷媒が流れる。
本実施形態では、図11の全体構成図に示すように、第5実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル200に対して、流出側蒸発器16および送風ファン16aを廃止し、さらに、アキュムレータ17および内部熱交換器30を追加した例を説明する。なお、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル200は、第1実施形態と同様の冷凍機に適用されている。
図13、14により、本発明のエジェクタ式冷凍サイクル300を、第5実施形態と同様の冷凍・冷蔵装置に適用した例を説明する。図13は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル300の全体構成図である。
図15、16により、本発明のエジェクタ式冷凍サイクル400を第5実施形態と同様の冷凍・冷蔵装置に適用した例を説明する。図15は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル400の全体構成図である。
本実施形態では、図17の全体構成図に示すように、第5実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル200に対して、分岐部22の配置を変更するとともに、さらに、分岐部22の冷媒流れ下流側に配置されて、固定絞り13へ流入する冷媒を放熱させる補助放熱器12eを設けた例を説明する。
本実施形態では、図19の全体構成図に示すように、第5実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル200に対して、内部熱交換器31を追加した例を説明する。内部熱交換器31は、高圧側冷媒流路を構成する吸引側減圧手段としての固定絞り18aを通過する減圧膨張過程の冷媒と、低圧側冷媒流路31bを通過する圧縮機10の第2圧縮手段21a吸入冷媒との間で熱交換を行うものである。
図21、22により、本発明のエジェクタ式冷凍サイクル500を第5実施形態と同様の冷凍・冷蔵装置に適用した例を説明する。図21は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル500の全体構成図である。
本実施形態では、図23の全体構成図に示すように、第1実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル100に対して、バイパス通路25および開閉弁26を追加した例を説明する。
次に、図25により、本発明の第13実施形態を説明する。本実施形態では、本発明のエジェクタ式冷凍サイクルを、冷温保存庫に適用している。図25は、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル600の全体構成図である。
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。
11b、21b 第1、第2電動モータ
12、121、122 放熱器、第1、第2放熱器
12e 補助放熱器
13 固定絞り
14 中間圧側気液分離器
15 エジェクタ
15a ノズル部
15b 冷媒吸引口
16 流出側蒸発器
17 アキュムレータ
18、28 第1、第2可変絞り機構
19 吸引側蒸発器
22、32 第1、第2分岐部
25 バイパス通路
26 開閉弁
30、31 内部熱交換器
51、52 第1、第2電気式四方弁
53 室外熱交換器
54 利用側熱交換器
Claims (29)
- 冷媒を圧縮して吐出する第1圧縮手段(11a)と、
前記第1圧縮手段(11a)から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器(12)と、
前記放熱器(12)から流出した高圧冷媒を減圧膨張させる高段側減圧手段(13)と、
前記高段側減圧手段(13)にて減圧膨張された冷媒の気液を分離する中間圧側気液分離器(14)と、
前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された液相冷媒を減圧膨張させるノズル部(15a)から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒を冷媒吸引口(15b)から吸引して、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(15b)から吸引された吸引冷媒とを混合して昇圧するエジェクタ(15)と、
冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸引口(15b)側へ流出させる吸引側蒸発器(19)と、
前記エジェクタ(15)から流出した冷媒を圧縮して吐出する第2圧縮手段(21a)とを備え、
前記第1圧縮手段(11a)は、前記第2圧縮手段(21a)から吐出された冷媒および前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された気相冷媒を混合した中間圧冷媒を圧縮して吐出することを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記エジェクタ(15)から流出した冷媒の気液を分離する流出側気液分離器(17)と、
前記流出側気液分離器(17)にて分離された液相冷媒を減圧膨張させて、前記吸引側蒸発器(19)入口側へ流出させる吸引側減圧手段(18)とを備えることを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記エジェクタ(15)出口側と前記第2圧縮手段(21a)吸入側との間に配置されて、前記エジェクタ(15)から流出した冷媒を蒸発させる流出側蒸発器(16)を備えることを特徴とする請求項2に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記エジェクタ(15)から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部(32)と、
前記分岐部(32)の一方の出口側と前記第2圧縮手段(21a)吸入側との間に配置されて、前記分岐部(32)にて分岐された一方の冷媒を蒸発させる流出側蒸発器(16)と、
前記分岐部(32)にて分岐された他方の冷媒を減圧膨張させて、前記吸引側蒸発器(19)入口側へ流出させる吸引側減圧手段(18)とを備えることを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された液相冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(30)を備え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。
- 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記冷媒吸引口(15b)へ吸引される冷媒であることを特徴とする請求項5に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記第2圧縮手段(21a)へ吸入される冷媒であることを特徴とする請求項5に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された液相冷媒の流れを分岐する分岐部(22)と、
前記吸引側蒸発器(19)へ流入する冷媒を減圧膨張させる吸引側減圧手段(18)とを備え、
前記ノズル部(15a)は、前記分岐部(22)にて分岐された一方の冷媒を減圧膨張させ、
前記吸引側減圧手段(18)は、前記分岐部(22)にて分岐された他方の冷媒を減圧膨張させることを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記エジェクタ(15)出口側と前記第2圧縮手段(21a)吸入側との間に配置されて、前記エジェクタ(15)から流出した冷媒を蒸発させる流出側蒸発器(16)を備えることを特徴とする請求項8に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記分岐部(22)にて分岐された他方の液相冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(30)を備えることを特徴とする請求項8または9に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記吸引側減圧手段(18)における減圧膨張過程の冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(31)を備えることを特徴とする請求項8または9に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記冷媒吸引口(15b)へ吸引される冷媒であることを特徴とする請求項10または11に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記第2圧縮手段(21a)へ吸入される冷媒であることを特徴とする請求項10または11に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された液相冷媒の流れを分岐可能に構成された第1分岐部(22)と、
前記エジェクタ(15)から流出した冷媒の流れを分岐可能に構成された第2分岐部(32)と、
前記第2分岐部(32)の一方の出口側と前記第2圧縮手段(21a)吸入側との間に配置されて、前記第2分岐部(32)にて分岐された一方の冷媒を蒸発させる流出側蒸発器(16)と、
前記吸引側蒸発器(19)へ流入する冷媒を減圧膨張させる第1、第2吸引側減圧手段(18、28)とを備え、
前記ノズル部(15a)は、前記第1分岐部(22)にて分岐された一方の冷媒を減圧膨張させ、
前記第1吸引側減圧手段(18)は、前記第1分岐部(22)にて分岐された他方の冷媒を減圧膨張させ、
前記第2吸引側減圧手段(28)は、前記第2分岐部(32)にて分岐された他方の冷媒を減圧膨張させ、
前記吸引側蒸発器(19)は、前記第1、第2吸引側減圧手段(18、28)にて減圧膨張された冷媒のうち、少なくとも一方を蒸発させることを特徴とする請求項1に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記第1分岐部(22)にて分岐された他方の液相冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(30)を備えることを特徴とする請求項14に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記冷媒吸引口(15b)へ吸引される冷媒であることを特徴とする請求項15に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記第2圧縮手段(21a)へ吸入される冷媒であることを特徴とする請求項15に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 冷媒を圧縮して吐出する第1圧縮手段(11a)と、
前記第1圧縮手段(11a)から吐出された高圧冷媒を放熱させる放熱器(12)と、
前記放熱器(12)から流出した冷媒の流れを分岐する分岐部(22)と、
前記分岐部(22)にて分岐された一方の冷媒を減圧膨張させるノズル部(15a)から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒を冷媒吸引口(15b)から吸引して、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(15b)から吸引された吸引冷媒とを混合して昇圧するエジェクタ(15)と、
前記分岐部(22)にて分岐された他方の冷媒を放熱させる補助放熱器(12e)と、
前記補助放熱器(12e)から流出した冷媒を減圧膨張させる高段側減圧手段(13)と、
前記高段側減圧手段(13)にて減圧膨張された冷媒の気液を分離する中間圧側気液分離器(14)と、
前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された液相冷媒を減圧膨張させる吸引側減圧手段(18)と、
前記吸引側減圧手段(18)にて減圧膨張された冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸引口(15b)側へ流出させる吸引側蒸発器(19)と、
前記エジェクタ(15)から流出した冷媒を圧縮して吐出する第2圧縮手段(21a)とを備え、
前記第1圧縮手段(11a)は、前記第2圧縮手段(21a)から吐出された冷媒および前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された気相冷媒を混合した中間圧冷媒を圧縮して吐出することを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。 - 冷媒を圧縮して吐出する第1圧縮手段(11a)と、
前記第1圧縮手段(11a)から吐出された高圧冷媒の流れを分岐する分岐部(22)と、
前記分岐部(22)にて分岐された一方の冷媒を放熱させる第1放熱器(121)と、
前記第1放熱器(121)から流出した冷媒を減圧膨張させるノズル部(15a)から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒を冷媒吸引口(15b)から吸引して、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(15b)から吸引された吸引冷媒とを混合して昇圧するエジェクタ(15)と、
前記分岐部(22)にて分岐された他方の冷媒を放熱させる第2放熱器(122)と、
前記第2放熱器(122)から流出した高圧冷媒を減圧膨張させる高段側減圧手段(13)と、
前記高段側減圧手段(13)にて減圧膨張された冷媒の気液を分離する中間圧側気液分離器(14)と、
前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された液相冷媒を減圧膨脹させる吸引側減圧手段(18)と、
前記吸引側減圧手段(18)から流出した冷媒を蒸発させて、前記冷媒吸引口(15b)側へ流出させる吸引側蒸発器(19)と、
前記エジェクタ(15)から流出した冷媒を圧縮して吐出する第2圧縮手段(21a)とを備え、
前記第1圧縮手段(11a)は、前記第2圧縮手段(21a)から吐出された冷媒および前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された気相冷媒を混合した中間圧冷媒を圧縮して吐出することを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記エジェクタ(15)出口側と前記第2圧縮手段(21a)吸入側との間に配置されて、前記エジェクタ(15)から流出した冷媒を蒸発させる流出側蒸発器(16)を備えることを特徴とする請求項18または19に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記中間圧側気液分離器(14)から流出した液相冷媒とサイクルの低圧側冷媒とを熱交換させる内部熱交換器(30)を備えることを特徴とする請求項18ないし20のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記冷媒吸引口(15b)へ吸引される冷媒であることを特徴とする請求項21に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記サイクルの低圧側冷媒は、前記第2圧縮手段(21a)へ吸入される冷媒であることを特徴とする請求項21に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記第1圧縮手段(11a)から吐出されたサイクルの高圧側冷媒を、前記吸引側蒸発器(19)へ導くバイパス通路(25)と、
前記バイパス通路(25)を開閉する開閉手段(26)とを備えることを特徴とする請求項1ないし23のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 冷媒を圧縮して吐出する第1圧縮手段(11a)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(54)と、
冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器(53)と、
前記熱交換対象流体を冷却する冷却運転モードの冷媒流路および前記熱交換対象流体を加熱する加熱運転モードの冷媒流路を切り替える冷媒流路切替手段(51、52)と、
前記冷却運転モードおよび前記加熱運転モードのうち少なくとも一方の運転モード時に、前記室外熱交換器(53)あるいは前記利用側熱交換器(54)にて放熱した冷媒を減圧膨張させる高圧側減圧手段(13)と、
前記高圧側減圧手段(13)にて減圧膨張された冷媒の気液を分離する中間圧側気液分離器(14)と、
前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された液相冷媒を減圧膨張させるノズル部(15a)から噴射する高速度の噴射冷媒の流れによって冷媒を冷媒吸引口(15b)から吸引して、前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口(15b)から吸引された吸引冷媒とを混合して昇圧するエジェクタ(15)と、
前記エジェクタ(15)から流出した冷媒を圧縮して吐出する第2圧縮手段(21a)とを備え、
前記第1圧縮手段(11a)は、前記第2圧縮手段(21a)から吐出された冷媒および前記中間圧側気液分離器(14)にて分離された気相冷媒を混合した中間圧冷媒を圧縮して吐出し、
前記冷媒流路切替手段(51、52)は、
前記冷却運転モードでは、前記第1圧縮手段(11a)から吐出された冷媒を前記室外熱交換器(53)にて放熱させるとともに、前記利用側熱交換器(54)から流出した冷媒を前記冷媒吸引口(15b)側へ導く冷媒流路に切り替え、
前記加熱運転モードでは、前記第1圧縮手段(11a)から吐出された冷媒を前記利用側熱交換器(54)にて放熱させるとともに、前記室外熱交換器(53)から流出した冷媒を前記冷媒吸引口(15b)側へ導く冷媒流路に切り替えることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。 - さらに、前記エジェクタ(15)から流出した冷媒の気液を分離する流出側気液分離器(17)を備え、
前記流出側気液分離器(17)の気相冷媒出口は、前記第2圧縮手段(21a)吸入口側に接続されており、
前記冷媒流路切替手段(51、52)は、
前記冷却運転モードでは、前記室外熱交換器(53)にて放熱した冷媒を前記高圧側減圧手段(13)へ流入させるとともに、前記流出側気液分離器(17)で分離された液相冷媒を前記利用側熱交換器(54)へ流入させる冷媒流路に切り替え、
前記加熱運転モードでは、前記利用側熱交換器(54)にて放熱した冷媒を前記高圧側減圧手段(13)へ流入させるとともに、前記流出側気液分離器(17)で分離された液相冷媒を前記室外熱交換器(53)へ流入させる冷媒流路に切り替えることを特徴とする請求項25に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記第1圧縮手段(11a)の冷媒吐出能力を変更する第1吐出能力変更手段(11b)と、
前記第2圧縮手段(21a)の冷媒吐出能力を変更する第2吐出能力変更手段(21b)とを備え、
前記第1吐出能力変更手段(11b)および前記第2吐出能力変更手段(21b)は、それぞれ独立して前記第1圧縮手段(11a)および前記第2圧縮手段(21a)の冷媒吐出能力を変更可能に構成されていることを特徴とする請求項1ないし26のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。 - 前記第1圧縮手段(11a)および前記第2圧縮手段(21a)は、同一のハウジング内に収容されて、一体的に構成されていることを特徴とする請求項1ないし27のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
- 前記第1圧縮手段(11a)は、冷媒を臨界圧力以上となるまで昇圧させることを特徴とする請求項1ないし28のいずれか1つに記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
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