JP2013200056A

JP2013200056A - 冷凍サイクル及び冷凍ショーケース

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Publication number: JP2013200056A
Application number: JP2012067759A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kobayashi; 誠小林
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2013-10-03
Also published as: WO2013140990A1

Abstract

【課題】圧縮機４と凝縮器１との間にエジェクタ５を設け、圧縮機４で圧縮された冷媒をエジェクタ５の駆動流とし、この駆動流により生じる負圧によって圧縮機４よりも上流の低圧の冷媒を吸引して凝縮器１に供給することができる冷凍サイクル及び冷凍ショーケースを提供する。
【解決手段】冷媒を圧縮する圧縮機４と、前記圧縮機４で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１と、前記凝縮器１で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁２と、前記膨張弁２で膨張した冷媒を蒸発させて前記圧縮機４に供給する蒸発器３と、前記圧縮機４と前記凝縮器１との間に設けられたエジェクタ５と、を含んで構成され、前記エジェクタ５は、前記圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機４で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器１に供給するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、エジェクタを備えた冷凍サイクル及び冷凍ショーケースに関し、詳しくは、圧縮機と凝縮器との間にエジェクタを設け、圧縮機で圧縮された冷媒をエジェクタの駆動流とし、この駆動流により生じる静圧低下によって圧縮機よりも上流の低圧の冷媒を吸引して凝縮器に供給することができる冷凍サイクル及び冷凍ショーケースに関する。

従来の冷凍サイクルとして、圧縮機と、凝縮器と、凝縮器を通過した冷媒を膨張させる第１膨張弁及び第２膨張弁と、第１膨張弁によって膨張した冷媒と、第２膨張弁によって膨張する前の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器と、第１膨張弁によって膨張した冷媒を熱交換により蒸発させる蒸発器と、第２膨張弁及び内部熱交換器を通過した冷媒を駆動流とし、内部熱交換器及び第１膨張弁を通過した冷媒を吸引流として、これら駆動流と吸引流とを混合して圧縮機に供給するエジェクタと、を備えたものがあった（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−８２６９３号公報

しかし、前記従来の冷凍サイクルにおいては、圧縮機で圧縮された冷媒の運動エネルギーは、圧縮機と凝縮器との間で摩擦熱に変換され、冷媒の温度上昇をもたらしていた。冷媒の温度上昇により、凝縮器で冷媒の凝縮に使用される熱エネルギーが増大し、冷凍サイクルの効率向上を妨げる結果となっていた。

そこで、このような問題点に対処し、本発明が解決しようとする課題は、圧縮機で圧縮された冷媒の運動エネルギーを利用して効率を向上させることができる冷凍サイクル及び冷凍ショーケースを提供することにある。

前記課題を解決するために、第１の発明による冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、前記膨張手段で膨張した冷媒を蒸発させて前記圧縮機に供給する蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられたエジェクタと、を含んで構成され、前記エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給するものである。

また、第２の発明による冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の下流で分岐された冷媒をそれぞれ膨張させる第１膨張弁及び第２膨張弁と、前記第１膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させて前記圧縮機に供給する蒸発器と、前記第２膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させる熱交換器と、前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられたエジェクタと、を含んで構成され、前記エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給するものである。

また、第３の発明による冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の下流で分岐された冷媒をそれぞれ膨張させる第１膨張弁及び第２膨張弁と、前記第１膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記第２膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させる熱交換器と、前記熱交換器で蒸発した冷媒の少なくとも一部を駆動流とし、前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して圧縮機に供給する第１エジェクタと、前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられた第２エジェクタと、を含んで構成され、前記第２エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給するものである。

また、第４の発明による冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮された冷媒を駆動流とし、駆動流と吸引流とを混合して圧縮機に供給する第１エジェクタと、前記第１エジェクタから前記圧縮機に供給される冷媒から液相の冷媒を分離する気液分離器と、前記気液分離器で分離された液相冷媒を蒸発させて前記第１エジェクタの吸引流として供給する蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられた第２エジェクタと、を含んで構成され、前記第２エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給するものである。

また、第５の発明による冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器の下流で分岐された冷媒の一方を膨張させる膨張弁と、前記膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させる第１蒸発器と、前記凝縮器の下流で分岐された冷媒の他方を駆動流とし、前記第１蒸発器で蒸発した冷媒を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記圧縮機に供給する第１エジェクタと、前記第１エジェクタから前記圧縮機に供給される冷媒を蒸発させる第２蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられた第２エジェクタと、を含んで構成され、前記第２エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給するものである。

そして、本発明による冷凍ショーケースは、本発明による冷凍サイクルを含んで構成されたものである。

本発明による冷凍サイクル及び冷凍ショーケースによれば、圧縮機と凝縮器との間にエジェクタを設け、圧縮機で圧縮された冷媒をエジェクタの駆動流とし、圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部をエジェクタの吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して凝縮器に供給することにより、圧縮機で圧縮された冷媒の運動エネルギーを利用して、低圧の冷媒の少なくとも一部を、圧縮機を迂回させて凝縮器に供給することができる。したがって、圧縮機の仕事を減少させ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。

本発明による冷凍サイクルの第１実施形態を示す概略構成図である。前記第１実施形態における冷媒の状態を示すモリエル線図である。本発明による冷凍サイクルの第２実施形態を示す概略構成図である。前記第２実施形態の他の実施例を示す概略構成図である。本発明による冷凍サイクルの第３実施形態を示す概略構成図である。前記第３実施形態の他の実施例を示す概略構成図である。前記第３実施形態のさらに他の実施例を示す概略構成図である。本発明による冷凍サイクルの第４実施形態を示す概略構成図である。本発明による冷凍サイクルの第５実施形態を示す概略構成図である。

以下、本発明による冷凍サイクルの第１実施形態について、図１，２を参照して説明する。なお、図１における冷媒配管Ａ〜Ｅのそれぞれにおける冷媒の状態と、図２における冷媒の状態Ａ〜Ｅとは対応する。
この冷凍サイクルは、冷凍ショーケース、自動販売機及び空調設備等に使用されるものであり、図１に示すように、凝縮器１と、膨張弁２と、蒸発器３と、圧縮機４と、エジェクタ５と、これらを接続する冷媒配管Ａ〜Ｅと、を含んで構成される。

凝縮器１は、圧縮機４で圧縮された冷媒を、外気との熱交換により冷却して凝縮させる。冷媒が凝縮器１で凝縮すると、冷媒の状態は図２のＥからＡまで移動する。凝縮器１で凝縮した冷媒は、冷媒配管Ａを通って膨張弁２に供給される。

膨張弁２は、凝縮器１で凝縮した冷媒を減圧することにより膨張させる。冷媒が膨張弁２で膨張すると、冷媒の状態は図２のＡからＢまで移動する。膨張弁２で膨張した冷媒は、冷媒配管Ｂを通って蒸発器３に供給される。

蒸発器３は、膨張弁２を通過した冷媒と空気とを熱交換させることにより、空気を冷却し、冷媒を蒸発させる。冷媒は、図２に示すように、蒸発器３を通過した時点で所定の過熱度を有するように熱交換（加熱）されるのが好ましい。蒸発器３で冷媒が蒸発すると、冷媒の状態は図２のＢからＣまで移動する。蒸発器３で蒸発した冷媒は、冷媒配管Ｃを通り、蒸発器３の下流の分岐点Ｓで冷媒配管Ｃ_１，Ｃ_２に分岐される。

冷媒配管Ｃ_１に分岐された冷媒は、圧縮機４に供給される。圧縮機４は、冷媒を圧縮して昇温・昇圧するものであり、レシプロ圧縮機、斜板式圧縮機、スクリュー式圧縮機、スクロール式圧縮機等の周知の圧縮機から選択することができる。圧縮機４で冷媒が圧縮されると、冷媒の状態は図２のＣからＤまで移動する。圧縮機４で圧縮された冷媒は、冷媒配管Ｄを通ってエジェクタ５に駆動流として供給される。
冷媒配管Ｃ_２に分岐された冷媒は、エジェクタ５に吸引流として供給される。

エジェクタ５は、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられ、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、この駆動流により生じる静圧低下によって蒸発器３で蒸発した冷媒の少なくとも一部を、冷媒配管Ｃ_２を通して吸引し、駆動流と吸引流とを混合して凝縮器１に供給する。吸引流として供給される蒸発器３で蒸発した冷媒は、図２に示すように、駆動流として供給される圧縮機４で圧縮された冷媒よりも低圧であり、駆動流と吸引流とが混合されると、冷媒の状態は図２のＣ及びＤからＥまで移動する。エジェクタ５で混合された冷媒は、冷媒配管Ｅを通って凝縮器１に供給される。

本実施形態によれば、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機４と、圧縮機４で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１と、凝縮器１で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁２と、膨張手段２で膨張した冷媒を蒸発させて圧縮機４に供給する蒸発器３と、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられたエジェクタ５と、を含んで構成され、エジェクタ５は、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、圧縮機４で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｃ_２に分岐された冷媒）を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して凝縮器１に供給するため、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーを利用して、低圧の冷媒の少なくとも一部を、圧縮機４を迂回させて凝縮器１に供給することができる。したがって、圧縮機４の仕事を減少させ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。また、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーが、低圧の冷媒の圧力エネルギーに変換されるため、摩擦熱に変換されるエネルギーが減少し、冷媒の温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、エジェクタ５は、蒸発器３で蒸発した冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｃ_２に分岐された冷媒）を吸引流とするため、エジェクタ５の効率を向上させることができる。

次に、本発明の第２実施形態について、図３，４を参照して説明する。この冷凍サイクルは、凝縮器１と、熱交換器６と、第１膨張弁２ａと、蒸発器３と、圧縮機４と、エジェクタ５と、第２膨張弁２ｂと、これらを接続する冷媒配管Ａ〜Ｈとを含んで構成される。ここでは、第１実施形態と異なる部分について説明する。

凝縮器１で凝縮した冷媒は、冷媒配管Ａを通って熱交換器６に供給される。熱交換器６は、凝縮器１で凝縮した冷媒と第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒とを熱交換させることにより、凝縮器１で凝縮した冷媒をさらに冷却し、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒を蒸発させる。熱交換器６で冷却された冷媒は、冷媒配管Ｆを通り、凝縮器１の下流の分岐点Ｓで冷媒配管Ｆ_１，Ｆ_２に分岐される。

冷媒配管Ｆ_１に分岐された冷媒は、第１膨張弁２ａに供給され、第１膨張弁２ａで膨張し、冷媒配管Ｂを通って蒸発器３に供給され、蒸発器３で蒸発し、冷媒配管Ｃを通って圧縮機４に供給され、圧縮機４で圧縮され、冷媒配管Ｄを通ってエジェクタ５に駆動流として供給される。なお、冷媒配管Ｆ_１に分岐される冷媒の流量は、第１膨張弁２ａ，第２膨張弁２ｂのそれぞれの開度を調整することにより制御することができる。

冷媒配管Ｆ_２に分岐された冷媒は、第２膨張弁２ｂに供給される。第２膨張弁２ｂは、凝縮器１で凝縮した冷媒を減圧することにより膨張させる。第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒は、冷媒配管Ｇを通って熱交換器６に供給される。なお、冷媒配管Ｆ_２に分岐される冷媒の流量は、第１膨張弁２ａ，第２膨張弁２ｂのそれぞれの開度を調整することにより制御することができる。

熱交換器６は、熱交換器６に供給された冷媒を、凝縮器１で凝縮した分岐点Ｓよりも上流の冷媒と熱交換させることにより蒸発させる。熱交換器６で蒸発した冷媒は、冷媒配管Ｈを通って、エジェクタ５に吸引流として供給される。

エジェクタ５は、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられ、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、この駆動流により生じる静圧低下によって、熱交換器６で蒸発した圧縮機４で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒を、冷媒配管Ｈを通して吸引し、駆動流と吸引流とを混合して凝縮器１に供給する。

本実施形態によれば、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機４と、圧縮機４で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１と、凝縮器１の下流の分岐点Ｓで分岐された冷媒をそれぞれ膨張させる第１膨張弁２ａ及び第２膨張弁２ｂと、第１膨張弁２ａで膨張した冷媒を蒸発させて圧縮機４に供給する蒸発器３と、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒を蒸発させる熱交換器６と、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられたエジェクタ５と、を含んで構成され、エジェクタ５は、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、圧縮機４で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部（熱交換器６で蒸発した冷媒）を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して凝縮器１に供給するため、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーを利用して、低圧の冷媒の少なくとも一部を、圧縮機４を迂回させて凝縮器１に供給することができる。したがって、圧縮機４の仕事を減少させ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。また、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーが、低圧の冷媒の圧力エネルギーに変換されるため、摩擦熱に変換されるエネルギーが減少し、冷媒の温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、エジェクタ５は、熱交換器６で蒸発した冷媒を吸引流とするため、吸引流が気相の冷媒のみとなり、エジェクタ５の効率を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、熱交換器６は、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒を、凝縮器１で凝縮した冷媒との熱交換により蒸発させる。すなわち、凝縮器２で凝縮した冷媒は、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒によりさらに冷却される。したがって、凝縮器１で凝縮した冷媒の過冷却度を増加させ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、熱交換器６は、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒を、凝縮器１の下流の分岐点Ｓで分岐される前の冷媒との熱交換により蒸発させる。すなわち、凝縮器１で凝縮した冷媒は、あらかじめ熱交換器６で冷却された冷媒によりさらに冷却される。したがって、凝縮器１で凝縮した冷媒の過冷却度を増加させ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。

なお、本実施形態において、熱交換器６は、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒を、凝縮器１の下流の分岐点Ｓで分岐される前の冷媒との熱交換により蒸発させるものであったが、図４に示すように、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒を、凝縮器１の下流の分岐点Ｓで分岐され第１膨張弁２ａで膨張する前の冷媒との熱交換により蒸発させる構成としてもよい。

また、第１膨張弁２ａ及び第２膨張弁２ｂの開度が、冷凍サイクルの運転状態に応じて制御手段（図示省略）により制御されるように構成されてもよい。冷凍サイクルの運転状態として、外気温度や冷凍サイクルの各部における冷媒の温度・圧力等が挙げられるが、これに限られない。

次に、本発明の第３実施形態について、図５〜７を参照して説明する。この冷凍サイクルは、凝縮器１と、熱交換器６と、第１膨張弁２ａと、蒸発器３と、第２膨張弁２ｂと、第１エジェクタ５ａと、圧縮機４と、第２エジェクタ５ｂと、これらを接続する冷媒配管Ａ〜Ｉとを含んで構成される。ここでは、第１実施形態及び第２実施形態と異なる部分について説明する。

凝縮器１で凝縮した冷媒は、冷媒配管Ａを通って熱交換器６に供給され、熱交換器６で冷却され、冷媒配管Ｆを通り、熱交換器６の下流の分岐点Ｓ_１で冷媒配管Ｆ_１，Ｆ_２に分岐される。

冷媒配管Ｆ_１に分岐された冷媒は、第１膨張弁２ａで膨張し、冷媒配管Ｂを通って蒸発器７に供給され、蒸発器３で蒸発し、冷媒配管Ｃを通って第１エジェクタ５ａに吸引流として供給される。

冷媒配管Ｆ_２に分岐された冷媒は、第２膨張弁２ｂで膨張し、冷媒配管Ｇを通って熱交換器６に供給され、熱交換器６で蒸発し、冷媒配管Ｈを通り、熱交換器６の下流の分岐点Ｓ_２で冷媒配管Ｈ_１，Ｈ_２に分岐される。

冷媒配管Ｈ_１に分岐された冷媒は、第１エジェクタ５ａに駆動流として供給される。第１エジェクタ５ａは、熱交換器６で蒸発した冷媒を駆動流とし、この駆動流により生じる静圧低下によって、蒸発器３で蒸発した冷媒を、冷媒配管Ｃを通して吸引し、駆動流と吸引流とを混合して冷媒配管Ｉを通して圧縮機４に供給する。圧縮機４に供給された冷媒は、圧縮され、冷媒配管Ｄを通って第２エジェクタ５ｂに駆動流として供給される。

冷媒配管Ｈ_２に分岐された冷媒は、第２エジェクタ５ｂに吸引流として供給される。第２エジェクタ５ｂは、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられ、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、この駆動流により生じる静圧低下によって熱交換器６で蒸発した冷媒の少なくとも一部を、冷媒配管Ｈ_２を通して吸引し、駆動流と吸引流とを混合して凝縮器１に供給する。エジェクタ５で混合された冷媒は、冷媒配管Ｅを通って凝縮器１に供給される。

本実施形態によれば、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機４と、圧縮機４で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１と、凝縮器１の下流の分岐点Ｓ_１で分岐された冷媒をそれぞれ膨張させる第１膨張弁２ａ及び第２膨張弁２ｂと、第１膨張弁２ａで膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器３と、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒を蒸発させる熱交換器６と、熱交換器６で蒸発した冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｈ_１に分岐された冷媒）を駆動流とし、蒸発器３で蒸発した冷媒を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して圧縮機４に供給する第１エジェクタ５ａと、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられた第２エジェクタ５ｂと、を含んで構成され、第２エジェクタ５ｂは、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、圧縮機４で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｈ_２に分岐された冷媒）を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して凝縮器１に供給するため、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーを利用して、低圧の冷媒の少なくとも一部を、圧縮機４を迂回させて凝縮器１に供給することができる。したがって、圧縮機４の仕事を減少させ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。また、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーが、低圧の冷媒の圧力エネルギーに変換されるため、摩擦熱に変換されるエネルギーが減少し、冷媒の温度上昇を抑制することができる。さらに、第１エジェクタ５ａが、熱交換器６で蒸発した冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｈ_１に分岐された冷媒）の運動エネルギーを利用して、蒸発器３で蒸発した冷媒を吸引し、冷媒を圧縮機４に供給するため、圧縮機４の仕事が減少し、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、第２エジェクタ５ｂは、熱交換器６で蒸発した冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｈ_２に分岐された冷媒）を吸引流とするため、吸引流が気相の冷媒のみとなり、エジェクタ５の効率を向上させることができる。

なお、本実施形態において、第２エジェクタ５ｂは、熱交換器６で蒸発した冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｈ_２に分岐された冷媒）を吸引流とするものであったが、図６に示すように、第１エジェクタ５ａから圧縮機４に供給される冷媒の少なくとも一部を吸引流とするように構成してもよい。

また、本実施形態において、熱交換器６は、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒を、凝縮器１の下流の分岐点Ｓで分岐される前の冷媒との熱交換により蒸発させるものであったが、図７に示すように、第２膨張弁２ｂで膨張した冷媒を、凝縮器１の下流の分岐点Ｓ_１で分岐され、第１膨張弁２ａで膨張する前の冷媒との熱交換により蒸発させるように構成してもよい。

次に、本発明の第４実施形態について、図８を参照して説明する。この冷凍サイクルは、凝縮器１と、第１エジェクタ５ａと、気液分離器７と、蒸発器３と、圧縮機４と、第２エジェクタ５ｂと、これらを接続する冷媒配管Ａ〜Ｋとを含んで構成される。ここでは、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。

凝縮器１で凝縮した冷媒は、冷媒配管Ａを通って第１エジェクタ５ａに駆動流として供給され、第１エジェクタ５ａで駆動流と吸引流とが混合され、混合された冷媒が冷媒配管Ｉ，Ｋを通って圧縮機４に供給される。

本実施形態において、第１エジェクタ５ａと圧縮機４との間には、第１エジェクタ５ａから圧縮機１に供給される冷媒から液相の冷媒を分離する気液分離器７が設けられており、第１エジェクタ５ａから吐出された冷媒は、冷媒配管Ｉを通って気液分離器７に流入する。気液分離器７に流入した冷媒のうち、気相の冷媒は冷媒配管Ｋを通って圧縮機４に供給され、液相の冷媒は分離されて冷媒配管Ｊを通って蒸発器３に供給される。蒸発器３に供給された液相の冷媒は蒸発器３で蒸発し、第１エジェクタ５ａの駆動流により生じる静圧低下によって、冷媒配管Ｃを通って第１エジェクタ５ａの吸引流として吸引される。

第１エジェクタ５ａから吐出された冷媒のうち、気液分離器７で液相の冷媒を分離された気相の冷媒は、冷媒配管Ｋを通り、気液分離器７の下流の分岐点Ｓで冷媒配管Ｋ_１，Ｋ_２に分岐される。

冷媒配管Ｋ_１に分岐された冷媒は、圧縮機４に供給されて圧縮され、冷媒配管Ｄを通って第２エジェクタ５ｂに駆動流として供給される。冷媒配管Ｋ_２に分岐された冷媒は、第２エジェクタ５ｂに吸引流として供給される。

第２エジェクタ５ｂは、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられ、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、この駆動流により生じる静圧低下によって、蒸発器３で蒸発し第１エジェクタ５ａから吐出され気液分離器７で液相冷媒を分離された冷媒の少なくとも一部を、冷媒配管Ｋ_２を通して吸引し、駆動流と吸引流とを混合して冷媒配管Ｅから凝縮器１に供給する。

本実施形態によれば、冷媒を圧縮する圧縮機４と、圧縮機４で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１と、凝縮器１で凝縮された冷媒を駆動流とし、駆動流と吸引流とを混合して圧縮機４に供給する第１エジェクタ５ａと、第１エジェクタ５ａから圧縮機４に供給される冷媒から液相の冷媒を分離する気液分離器７と、気液分離器７で分離された液相冷媒を蒸発させて第１エジェクタ５ａの吸引流として供給する蒸発器３と、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられた第２エジェクタ５ｂと、を含んで構成され、第２エジェクタ５ｂは、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、圧縮機４で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｋ_２に分岐された冷媒）を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して凝縮器１に供給するため、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーを利用して、低圧の冷媒の少なくとも一部を、圧縮機４を迂回させて凝縮器１に供給することができる。したがって、圧縮機４の仕事を減少させ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。また、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーが、低圧の冷媒の圧力エネルギーに変換されるため、摩擦熱に変換されるエネルギーが減少し、冷媒の温度上昇を抑制することができる。さらに、第１エジェクタ５ａが、凝縮器１で凝縮した冷媒の運動エネルギーを利用して、蒸発器３で蒸発した冷媒を吸引し、圧縮機４に供給するため、圧縮機４の仕事が減少し、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、第２エジェクタ５ｂは、気液分離器７と圧縮機４との間の冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｋ_２に分岐された冷媒）を吸引流とするため、吸引流が気相の冷媒のみとなり、第２エジェクタ５ｂの効率を向上させることができる。

次に、本発明の第５実施形態について、図９を参照して説明する。この冷凍サイクルは、凝縮器１と、膨張弁２と、第１蒸発器３ａと、第１エジェクタ５ａと、第２蒸発器３ｂと、圧縮機４と、第２エジェクタ５ｂと、これらを接続する冷媒配管Ａ〜Ｋとを含んで構成される。ここでは、第１〜第４実施形態と異なる部分について説明する。

凝縮器１で凝縮した冷媒は、冷媒配管Ａを通り、凝縮器１の下流の分岐点Ｓ_１で冷媒配管Ａ_１，Ａ_２に分岐される。冷媒配管Ａ_１に分岐された冷媒は、膨張弁２で膨張し、冷媒配管Ｂを通って第１蒸発器３ａに供給され、第１蒸発器３ａで蒸発し、冷媒配管Ｃを通って第１エジェクタ５ａに吸引流として供給される。これに対して、冷媒配管Ａ_２に分岐された冷媒は、第１エジェクタ５ａに駆動流として供給される。第１エジェクタ５ａは、駆動流と吸引流とを混合して吐出する。第１エジェクタ５ａから吐出された冷媒は、冷媒配管Ｉを通って第２蒸発器３ｂに供給される。

第２蒸発器３ｂは、第１エジェクタ５ａから圧縮機４に供給される冷媒、特に、凝縮器１で凝縮し、冷媒配管Ａ_２に分岐され、第１エジェクタ５ａの駆動流として使用された液相の冷媒を、空気との熱交換により蒸発させる。第２蒸発器３ｂと第１蒸発器３ａとは並べて配置されており、全体で１つの蒸発器８を構成している。蒸発器８内において、第２蒸発器３ｂは冷却する空気の上流側、第１蒸発器３ａは冷却する空気の下流側に配置されるため、空気はまず第２蒸発器３ｂで冷却され、その後第１蒸発器３ａで冷却される。蒸発器１０は、第２蒸発器３ｂから第１蒸発器３ａに向かって送風するファン９を備えるのが好ましい。第２蒸発器３ｂで蒸発した冷媒は、冷媒配管Ｋを通り、第２蒸発器３ｂの下流の分岐点Ｓ_２で冷媒配管Ｋ_１，Ｋ_２に分岐される。

第２エジェクタ５ｂは、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられ、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、この駆動流により生じる静圧低下によって、第１蒸発器３ａ及び第２蒸発器３ｂで蒸発した冷媒の少なくとも一部を、冷媒配管Ｋ_２を通して吸引し、駆動流と吸引流とを混合して冷媒配管Ｅから凝縮器１に供給する。

本実施形態によれば、冷凍サイクルは、冷媒を圧縮する圧縮機４と、圧縮機４で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器１と、凝縮器１の下流の分岐点Ｓ_１で分岐された冷媒の一方（冷媒配管Ａ_１に分岐された冷媒）を膨張させる膨張弁２と、膨張弁２で膨張した冷媒を蒸発させる第１蒸発器３ａと、凝縮器１の下流の分岐点Ｓ_１で分岐された冷媒の他方（冷媒配管Ａ_２に分岐された冷媒）を駆動流とし、第１蒸発器３ａで蒸発した冷媒を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して圧縮機４に供給する第１エジェクタ５ａと、第１エジェクタ５ａから圧縮機４に供給される冷媒を蒸発させる第２蒸発器３ｂと、圧縮機４と凝縮器１との間に設けられた第２エジェクタ５ｂと、を含んで構成され、第２エジェクタ５ｂは、圧縮機４で圧縮された冷媒を駆動流とし、圧縮機４で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｋ_２に分岐された冷媒）を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して凝縮器１に供給するため、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーを利用して、低圧の冷媒の少なくとも一部を、圧縮機４を迂回させて凝縮器１に供給することができる。したがって、圧縮機４の仕事を減少させ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。また、圧縮機４で圧縮された冷媒の運動エネルギーが、低圧の冷媒の圧力エネルギーに変換されるため、摩擦熱に変換されるエネルギーが減少し、冷媒の温度上昇を抑制することができる。

また、本実施形態によれば、第２エジェクタ５ｂは、第２蒸発器３ｂで蒸発した冷媒の少なくとも一部（冷媒配管Ｋ_２に分岐された冷媒）を吸引流とするため、吸引流が気相の冷媒のみとなり、第２エジェクタ５ｂの効率を向上させることができる。

以下、本発明による冷凍ショーケースの実施形態について説明する。この冷凍ショーケースは、図１〜９にその実施形態を示したような本発明による冷凍サイクルを含んで構成される。冷凍ショーケースの内部には、少なくとも蒸発器３が内蔵され、蒸発器３が冷凍ショーケース内の空気を冷却する。冷凍サイクルを構成する凝縮器１は、冷媒から効率的に放熱するために室外に設置されてもよい。

１…凝縮器
２…膨張弁
２ａ…第１膨張弁
２ｂ…第２膨張弁
３…蒸発器
３ａ…第１蒸発器
３ｂ…第２蒸発器
４…圧縮機
５…エジェクタ
５ａ…第１エジェクタ
５ｂ…第２エジェクタ
６…熱交換器
７…気液分離器
８…蒸発器
９…ファン
Ａ〜Ｋ…冷媒配管
Ｓ，Ｓ_１，Ｓ_２…分岐点

Claims

冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された冷媒を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させて前記圧縮機に供給する蒸発器と、
前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられたエジェクタと、
を含んで構成され、
前記エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給することを特徴とする冷凍サイクル。
前記エジェクタは、前記蒸発器で蒸発した冷媒の少なくとも一部を吸引流とすることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器の下流で分岐された冷媒をそれぞれ膨張させる第１膨張弁及び第２膨張弁と、
前記第１膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させて前記圧縮機に供給する蒸発器と、
前記第２膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させる熱交換器と、
前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられたエジェクタと、
を含んで構成され、
前記エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給することを特徴とする冷凍サイクル。
前記エジェクタは、前記熱交換器で蒸発した冷媒を吸引流とすることを特徴とする請求項３に記載の冷凍サイクル。
前記熱交換器は、前記第２膨張弁で膨張した冷媒を、前記凝縮器で凝縮した冷媒との熱交換により蒸発させることを特徴とする請求項３又は４に記載の冷凍サイクル。
前記熱交換器は、前記第２膨張弁で膨張した冷媒を、前記凝縮器の下流で分岐される前の冷媒との熱交換により蒸発させることを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル。
前記熱交換器は、前記第２膨張弁で膨張した冷媒を、前記凝縮器の下流で分岐され前記第１膨張弁で膨張する前の冷媒との熱交換により蒸発させることを特徴とする請求項５に記載の冷凍サイクル。
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器の下流で分岐された冷媒をそれぞれ膨張させる第１膨張弁及び第２膨張弁と、
前記第１膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器と、
前記第２膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させる熱交換器と、
前記熱交換器で蒸発した冷媒の少なくとも一部を駆動流とし、前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して圧縮機に供給する第１エジェクタと、
前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられた第２エジェクタと、
を含んで構成され、
前記第２エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給することを特徴とする冷凍サイクル。
前記第２エジェクタは、前記熱交換器で蒸発した冷媒の少なくとも一部を吸引流とすることを特徴とする請求項８に記載の冷凍サイクル。
前記第２エジェクタは、前記第１エジェクタから前記圧縮機に供給される冷媒の少なくとも一部を吸引流とすることを特徴とする請求項８に記載の冷凍サイクル。
前記熱交換器は、前記第２膨張弁で膨張した冷媒を、前記凝縮器で凝縮した冷媒との熱交換により蒸発させることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の冷凍サイクル。
前記熱交換器は、前記第２膨張弁で膨張した冷媒を、前記凝縮器の下流で分岐される前の冷媒との熱交換により蒸発させることを特徴とする請求項１１に記載の冷凍サイクル。
前記熱交換器は、前記第２膨張弁で膨張した冷媒を、前記凝縮器の下流で分岐され前記第１膨張弁で膨張する前の冷媒との熱交換により蒸発させることを特徴とする請求項１１に記載の冷凍サイクル。
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器で凝縮された冷媒を駆動流とし、駆動流と吸引流とを混合して圧縮機に供給する第１エジェクタと、
前記第１エジェクタから前記圧縮機に供給される冷媒から液相の冷媒を分離する気液分離器と、
前記気液分離器で分離された液相冷媒を蒸発させて前記第１エジェクタの吸引流として供給する蒸発器と、
前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられた第２エジェクタと、
を含んで構成され、
前記第２エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給することを特徴とする冷凍サイクル。
前記第２エジェクタは、前記気液分離器と前記圧縮機との間の冷媒の少なくとも一部を吸引流とすることを特徴とする請求項１４に記載の冷凍サイクル。
冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記凝縮器の下流で分岐された冷媒の一方を膨張させる膨張弁と、
前記膨張弁で膨張した冷媒を蒸発させる第１蒸発器と、
前記凝縮器の下流で分岐された冷媒の他方を駆動流とし、前記第１蒸発器で蒸発した冷媒を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記圧縮機に供給する第１エジェクタと、
前記第１エジェクタから前記圧縮機に供給される冷媒を蒸発させる第２蒸発器と、
前記圧縮機と前記凝縮器との間に設けられた第２エジェクタと、
を含んで構成され、
前記第２エジェクタは、前記圧縮機で圧縮された冷媒を駆動流とし、前記圧縮機で圧縮された冷媒よりも低圧の冷媒の少なくとも一部を吸引流とし、駆動流と吸引流とを混合して前記凝縮器に供給することを特徴とする冷凍サイクル。
前記第２エジェクタは、前記第２蒸発器で蒸発した冷媒の少なくとも一部を吸引流とすることを特徴とする請求項１６に記載の冷凍サイクル。
請求項１〜１７のいずれか１項に記載の冷凍サイクルを含んで構成されたことを特徴とする冷凍ショーケース。