JP2838917B2 - 冷凍サイクル - Google Patents

冷凍サイクル

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JP2838917B2
JP2838917B2 JP3088065A JP8806591A JP2838917B2 JP 2838917 B2 JP2838917 B2 JP 2838917B2 JP 3088065 A JP3088065 A JP 3088065A JP 8806591 A JP8806591 A JP 8806591A JP 2838917 B2 JP2838917 B2 JP 2838917B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2341/00Details of ejectors not being used as compression device; Details of flow restrictors or expansion valves
    • F25B2341/001Ejectors not being used as compression device
    • F25B2341/0012Ejectors with the cooled primary flow at high pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/23Separators

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ルームエアコンや車両
用冷房装置等に用いられる冷凍サイクルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、冷房能力の向上を目的とした
ガスインジェクションサイクルが提案されている。この
サイクルは、図3に示すように、冷媒凝縮器100の下
流に絞り101とセパレータ102を設け、冷媒凝縮器
100で凝縮された液冷媒を絞り101によって中間圧
力まで減圧膨張させた後、セパレータ102でガス冷媒
と液冷媒とに分離し、液冷媒は膨張弁103でさらに減
圧されて冷媒蒸発器104に供給される一方、ガス冷媒
はインジェクション回路105を通って冷媒圧縮機10
6に吸引される。
【0003】この結果、冷媒圧縮機106の冷媒循環量
が増加して、冷媒蒸発器104内の有効液冷媒量が増加
する。また、セパレータ102により、図4に示すよう
に、エンタルピ差の増大による冷房能力の向上を図るこ
とができる。なお、図3に示す冷凍サイクル上の〜
の冷媒状態が、図4に示すモリエル線図上の〜に対
応する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のサイ
クルでは、セパレータ102で気液分離されたガス冷媒
を、冷媒圧縮機106の圧縮過程途中に冷媒蒸発器10
4の蒸発圧力よりも高い中間圧力で吸引させるため、冷
媒蒸発器104後のガス冷媒の比容積よりも、インジェ
クションガスの比容積の方が小さいことから、サイクル
内の冷媒循環量の増加に伴って冷媒圧縮機106の動力
が増加する。その結果、サイクル効率が悪化して、成績
係数の低下を招くという課題を有していた。
【0005】本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、エンタルピ差の増大による冷房能力の向上を図る
とともに、冷媒圧縮機の動力増加を最小限に抑えて、冷
凍サイクルの成績係数を向上させることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、冷媒凝縮器の下流に設けられて、該冷媒
凝縮器で凝縮液化された冷媒を冷媒圧縮機の中間圧力ま
で減圧する減圧手段と、この減圧手段の下流に設けられ
て、該減圧手段より導かれた冷媒を液冷媒とガス冷媒と
に分離する気液分離器と、この気液分離器で分離された
ガス冷媒を前記冷媒圧縮機に導くインジェクション回路
と、前記気液分離器の上流側と冷媒蒸発器の下流側とを
連通して設けられたバイパス路と、このバイパス路を介
して、前記冷媒蒸発器で気化されたガス冷媒の一部を前
記気液分離器の上流に導くポンプ手段とを備えたことを
技術的手段とする。
【0007】
【作用】上記構成より成る本発明の冷凍サイクルは、冷
媒凝縮器で凝縮された液冷媒が減圧手段によって減圧さ
れた後、気液分離器により液冷媒とガス冷媒とに分離さ
れ、その分離されたガス冷媒が、インジェクション回路
を通って冷媒圧縮機に吸引される。
【0008】一方、気液分離器で分離された液冷媒は、
膨張弁で減圧されて冷媒蒸発器内で蒸発し、ガス冷媒と
して流出する。このガス冷媒の一部は、バイパス路を通
って気液分離器の上流側に導かれ、残りのガス冷媒が圧
縮機に吸引される。このように、冷媒蒸発器で気化した
ガス冷媒の一部が、冷媒圧縮機に吸引されることなく、
ポンプ手段によって気液分離器の上流側に導かれるた
め、この冷凍サイクルは、従来のガスインジェクション
サイクルより、冷媒圧縮機内の冷媒循環量が減少するこ
とになる。
【0009】
【実施例】次に、本発明の冷凍サイクルを図に示す一実
施例に基づいて説明する。図1は本実施例の冷凍サイク
ル図である。本実施例の冷凍サイクル1は、冷媒圧縮機
2で圧縮された高圧のガス冷媒を凝縮液化した後、冷媒
圧縮機2の中間圧力まで減圧してからガス冷媒と液冷媒
とに分離し、その分離したガス冷媒を圧縮過程途中の冷
媒圧縮機2に吸引させるガスインジェクションサイクル
を構成する。
【0010】この冷凍サイクル1は、車両用冷房装置に
用いられるもので、低温、低圧の冷媒と車室内空気との
熱交換によって冷媒を蒸発させる冷媒蒸発器3、この冷
媒蒸発器3で蒸発したガス冷媒を吸入し、高温、高圧に
圧縮して吐出する冷媒圧縮機2、この冷媒圧縮機2より
吐出された冷媒を車室外空気との熱交換によって凝縮液
化する冷媒凝縮器4、その凝縮後の液冷媒を減圧するエ
ジェクタ5、減圧された冷媒を気液分離するセパレータ
6(本発明の気液分離器)、およびこのセパレータ6で
分離された液冷媒を減圧膨張して冷媒蒸発器3内に吐出
する膨張弁7を備える。セパレータ6で分離されたガス
冷媒は、インジェクション回路8を介して冷媒圧縮機2
に吸引される。
【0011】また、この冷凍サイクル1は、エジェクタ
5の吸引口5aと冷媒蒸発器3の下流とを結ぶバイパス
路9を有し、そのバイパス路9には、通過する冷媒流量
を調節する流調弁10が設けられている。
【0012】エジェクタ5は、冷媒凝縮器4より導かれ
た冷媒を高速で噴出させるノズル5bと、このノズル5
bから噴出した冷媒を拡散させて速度エネルギを圧力に
変換するディフューザ5cとから成り、ノズル5bから
高速で流出する冷媒のまわりの圧力低下を利用して、吸
引口5aに接続されたバイパス路9よりガス冷媒を吸引
する。
【0013】従って、冷媒蒸発器3で気化したガス冷媒
の一部(流調弁10で流量調節される)は、冷媒圧縮機
2に吸引されることなく、バイパス路9を介してエジェ
クタ5に吸引され、ノズル5bより流出する液冷媒と混
合してディフューザ5cにより中間圧まで昇圧される。
【0014】本実施例のエジェクタ5は、冷媒凝縮器4
で凝縮された高圧の液冷媒を中間圧力まで減圧する本発
明の減圧手段と、冷媒蒸発器3で気化したガス冷媒の一
部をセパレータ6の上流に導く本発明のポンプ手段との
両方の機能を有するものである。
【0015】次に、本実施例の作動を図2に示すモリエ
ル線図を用いて説明する。なお、このモリエル線図は、
冷凍サイクル1の動作点を描いたもので、図1の冷凍サ
イクル1上の〜の冷媒の状態が、図2に示すモリエ
ル線図上の〜に対応するものである。
【0016】冷媒圧縮機2によって圧縮された高温、高
圧のガス冷媒(状態点)は、冷媒凝縮器4で車室外空
気と熱交換されることにより凝縮液化される(状態点
)。この凝縮された高圧液冷媒は、エジェクタ5内の
ノズル5bより流出して膨張することにより、冷媒蒸発
器3の蒸発圧力以下に減圧される。ノズル5bから流出
した液冷媒は、流調弁10で流量調節されてエジェクタ
5内に吸引されたガス冷媒(状態点)と混合し、ディ
フューザ5cを通過することで冷媒圧縮機2の中間圧力
まで昇圧される(状態点)。
【0017】エジェクタ5を流出した気液二相の混合流
は、セパレータ6によって気液分離され、ガス冷媒はイ
ンジェクション回路8を介して冷媒圧縮機2に吸引され
る(状態点)。分離された液冷媒(状態点)は、膨
張弁7で減圧(状態点)されて冷媒蒸発器3内に吐出
され、冷媒蒸発器3を通過する際に車室内空気と熱交換
されて蒸発する(状態点)。この冷媒蒸発器3で気化
したガス冷媒の一部が、上述のようにバイパス路9を介
してエジェクタ5内に吸引され、残りのガス冷媒が冷媒
圧縮機2に吸引される(状態点)。
【0018】このように、冷媒蒸発器3で気化したガス
冷媒の一部をエジェクタ5内に吸引させることにより、
冷媒圧縮機2内の冷媒循環量を従来のガスインジェクシ
ョンサイクルより減少させることができるとともに、冷
媒蒸発器3内の冷媒循環量を同等以上にすることができ
る。この結果、冷房能力の向上とともに、冷媒圧縮機2
の動力減少を達成することができ、高効率の冷凍サイク
ル1を実現することができる。
【0019】なお、本実施例では、冷媒蒸発器3の上流
に膨張弁7を設けているが、エジェクタ5にて充分減圧
できる性能が有れば、特に膨張弁7を設ける必要はな
い。また、膨張弁7は固定絞りでも良い。さらには、冷
媒蒸発器3で気化したガス冷媒をセパレータ6の上流に
導くためにエジェクタ5を用いたが、冷媒ポンプによっ
て行っても良い。
【0020】
【発明の効果】本発明の冷凍サイクルは、エンタルピ差
増大に伴う冷房能力の向上を図るとともに、ガスインジ
ェクションサイクルによる冷媒圧縮機の動力増加を防止
することができ、成績係数を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施例の冷凍サイクル図である。
【図2】冷凍サイクルのモリエル線図である。
【図3】従来技術による冷凍サイクル図である。
【図4】図3の冷凍サイクルに係るモリエル線図であ
る。
【符号の説明】
1 冷凍サイクル 2 冷媒圧縮機 3 冷媒蒸発器 4 冷媒凝縮器 5 エジェクタ(減圧手段、ポンプ手段) 6 セパレータ(気液分離器) 8 インジェクション回路 9 バイパス路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)冷媒凝縮器の下流に設けられて、該冷
    媒凝縮器で凝縮液化された冷媒を冷媒圧縮機の中間圧力
    まで減圧する減圧手段と、b)この減圧手段の下流に設
    けられて、該減圧手段より導かれた冷媒を液冷媒とガス
    冷媒とに分離する気液分離器と、c)この気液分離器で
    分離されたガス冷媒を前記冷媒圧縮機に導くインジェク
    ション回路と、d)前記気液分離器の上流側と冷媒蒸発
    器の下流側とを連通して設けられたバイパス路と、e)
    このバイパス路を介して、前記冷媒蒸発器で気化された
    ガス冷媒の一部を前記気液分離器の上流に導くポンプ手
    段とを備えた冷凍サイクル。
JP3088065A 1991-04-19 1991-04-19 冷凍サイクル Expired - Lifetime JP2838917B2 (ja)

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