JP3931899B2 - エジェクタサイクル - Google Patents
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Description
電磁弁53、54で切り替えることにより、冷房用蒸発器55による室内冷房と冷蔵用蒸
発器56による庫内冷蔵を両立させている。
配管経路53を切替えて運転するため、冷蔵運転中は室内冷房ができず空調感を損なう恐
れがある。また、切替え後の蒸発器55、56の状態により、圧縮機12の吐出冷媒温度
、つまり冷媒の圧力の変動が大きい。例えば、切替え後の蒸発器55、56での熱負荷が
大きい場合には圧縮機12が急に最大運転状態となり、高圧側配管が異常高圧となること
により運転が停止する場合もある。
61に液相冷媒のみを吸引させなければならないため、エジェクタ14から流出した冷媒
を気相冷媒と液相冷媒とに分離する気液分離器63が必要となり、コストが高くなってし
まう。
前記圧縮機(12)から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器(13)と、
前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部(14a)、前記ノズル部(14a)から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される気相冷媒吸引口(14c)、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部(14b)を有するエジェクタ(14)と、
前記エジェクタ(14)から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が前記圧縮機(12)の吸入側に接続される第1蒸発器(15)と、
前記放熱器(13)の下流であって、前記放熱器(13)と前記エジェクタ(14)との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを前記気相冷媒吸引口(14c)に導く第1分岐通路(16)と、
前記第1分岐通路(16)に配置され、前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧する第1絞り手段(17)と、
前記第1分岐通路(16)において、前記第1絞り手段(17)よりも冷媒流れ下流側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第2蒸発器(18)とを備えることを特徴としている。
前記第1分岐通路(16)に配置され、前記第2蒸発器(18)への冷媒流れを断続する第2開閉手段(20)とを備えることを特徴としている。
前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(18)のうち、前記第1蒸発器(15)のみに冷媒を流す第1蒸発器運転モードと、
前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(18)のうち、前記第2蒸発器(18)のみに冷媒を流す第2蒸発器運転モードと、
前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(18)に同時に冷媒を流し、前記第1蒸発器(15)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力で制御し、前記第2蒸発器(18)の冷却能力を前記第1絞り手段(17)の開度で制御する複数蒸発器運転モードとを前記制御手段(25)により切り替えることを特徴とする。
前記制御手段(25)は、前記複数蒸発器モードにおける前記第2蒸発器(18)の冷却能力制御を前記可変流量機構の制御で行うことを特徴とする。
前記第2分岐通路(23)に配置され、冷媒を減圧する第2絞り手段(24)と、
前記第2分岐通路(23)において、前記第2絞り手段(24)よりも冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第3蒸発器(22)とを備えることを特徴とする。
前記第2分岐通路(23)に配置され、冷媒を減圧する第2絞り手段(24)と、
前記第2分岐通路(23)において、前記第2絞り手段(24)よりも冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒を蒸発させる第3蒸発器(22)と、
前記第2分岐通路(23)に配置され、前記第3蒸発器(22)への冷媒流れを断続する第3開閉手段(28)とを備えることを特徴とする。
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第1蒸発器(15)のみに冷媒を流す第1蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第2蒸発器(18)のみに冷媒を流す第2蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第3蒸発器(22)のみに冷媒を流す第3蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、所定の複数の蒸発器(15、18、22)に同時に冷媒を流す複数蒸発器運転モードとを前記制御手段(25)により切り替えることを特徴とする。
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第1蒸発器(15)と前記第3蒸発器(22)に同時に冷媒を流し、前記第1蒸発器(15)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力で制御し、前記第3蒸発器(22)の冷却能力を前記第2絞り手段(24)の開度で制御する第1・第3蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第2蒸発器(18)と前記第3蒸発器(22)に同時に冷媒を流し、前記第2蒸発器(18)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力および前記第1絞り手段(17)の開度で制御し、前記第3蒸発器(22)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力および前記第2絞り手段(24)の開度で制御する第2・第3蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)に同時に冷媒を流し、前記第1蒸発器(15)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力で制御し、前記第2蒸発器(18)の冷却能力を前記第1絞り手段(17)の開度で制御し、前記第3蒸発器(22)の冷却能力を前記第2絞り手段(22)の開度で制御する第1・第2・第3蒸発器運転モードのうち、少なくとも1つを備えることを特徴とする。
前記制御手段(25)は、前記第1・第2蒸発器モードまたは前記第1・第2・第3蒸発器運転モードにおける前記第2蒸発器(18)の冷却能力制御を前記可変流量機構の制御で行うことを特徴とする。
前記第3分岐通路(21)に配置され、冷媒を蒸発させる第4蒸発器(30)とを備えることを特徴とする。
前記圧縮機(12)から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器(13)と、
前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧する第1絞り手段(32)と、
前記第1絞り手段(32)の冷媒流出側と前記圧縮機(12)の吸入側との間に接続され、少なくとも前記第1絞り手段(32)から流出した低圧冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第1蒸発器(15)と、
前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部(14a)、前記ノズル部(14a)から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される気相冷媒吸引口(14c)、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部(14b)を有するエジェクタ(14)と、
前記放熱器(13)の下流であって、前記放熱器(13)と前記第1絞り手段(32)との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを前記気相冷媒吸引口(14c)に導く第1分岐通路(16)と、
前記第1分岐通路(16)に配置され、前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧する第2絞り手段(17)と、
前記第1分岐通路(16)において、前記第2絞り手段(17)よりも冷媒流れ下流側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第2蒸発器(18)とを備ることを特徴としている。
前記第2分岐通路(23)に配置され、冷媒を減圧する第3絞り手段(24)と、
前記第2分岐通路(23)において、前記第3絞り手段(24)よりも冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第3蒸発器(22)とを備えることを特徴とする。
前記一体化ユニット(33)を前記圧縮機(12)、前記放熱器(13)、前記第1絞り手段(32)および前記第1蒸発器(15)から構成される冷媒循環通路(11)に接続することを特徴とする。
冷媒として広く使用されているものである。フロン系冷媒には、HCFC(ハイドロ・ク
ロロ・フルオロ・カーボン)系冷媒、HFC(ハイドロ・フルオロ・カーボン)系冷媒等
が含まれており、これらはオゾン層を破壊しないため代替フロンと呼ばれる冷媒である。
ことである。このHC系冷媒には、R600a(イソブタン)、R290(プロパン)な
どがある。
係を示すものである。
図1は、本発明の第1実施形態に係るエジェクタサイクルを車両用空調冷蔵装置の冷凍サイクルに適用した例を示しており、エジェクタサイクルには、冷媒が循環する冷媒循環経路11が備えられている。冷媒循環経路11には、冷媒を吸入圧縮する圧縮機12が配置されている。
図2は第2実施形態のエジェクタサイクルを示すもので、エジェクタ14上流側の冷媒循環経路11を開閉する第1電磁弁19と、第1流量調節弁17上流側の第1分岐通路16を開閉する第2電磁弁20とを追加した点が第1実施形態と相違している。この第1、第2電磁弁19、20の開閉も圧縮機12の電磁式圧力制御装置12a等と同様にECU25からの制御信号により制御される。
図5は第3実施形態のエジェクタサイクルを示すもので、第2実施形態の構成に加えて、第1分岐通路16のうち第1流量調節弁17の上流側部位と、第1蒸発器15と圧縮機12の間の部位とを接続する第2分岐通路23を追加している。
図7は第4実施形態のエジェクタサイクルを示すもので、第1実施形態のエジェクタサイクルに対して、エジェクタ14と第1蒸発器15の間の部位と第1蒸発器15と圧縮機12の間の部位とを接続する第3分岐通路21を追加している。そして、第3分岐通路21には第4蒸発器30が配置され、第4蒸発器30に対向するように電動送風機からなる第4送風機31が配置されている。
上述の第1〜第4実施形態ではいずれも、エジェクタ14と第1蒸発器15とを直列に接続しているので、エジェクタ14は第1蒸発器15の冷媒流量調節機能を果たすとともに、第1蒸発器15と第2蒸発器18との間に冷媒圧力差をつけるポンプ作用の機能を果たしている。
図9は第6実施形態であり、第5実施形態の変形である。すなわち、第6実施形態では図9に示すように、エジェクタ14の下流側を第1蒸発器15の下流側に合流させている。このようにしても、エジェクタ14形状の最適設計化による高効率運転が可能となる。
図10は第7実施形態であり、第6実施形態の変形である。すなわち、第7実施形態では図10に示すように、破線の範囲内に示すエジェクタ14、絞り機構17および第2蒸発器18を予め1つの一体化ユニット33として組み付けておく。
第8〜第10実施形態は、第5実施形態(図8)の考え方を3台の蒸発器15、18、22を包含するエジェクタサイクルに適用したものである。
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下述べるごとく種々変形可能である。
14b…昇圧部(ディフューザ部)、14c…吸引口(気相冷媒吸引口)、
15…第1蒸発器、16…第1分岐通路、17…第1流量調節弁(第1絞り手段)、
18…第2蒸発器、19…第1電磁弁(第1開閉手段)、
20…第2電磁弁(第2開閉手段)、21…第3分岐通路、22…第3蒸発器、
23…第2分岐通路、24…第2流量調節弁(第2絞り手段)、25…ECU(制御手段)、
28…第3電磁弁(第3開閉手段)、30…第4蒸発器。
Claims (21)
- 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機(12)と、
前記圧縮機(12)から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器(13)と、
前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部(14a)、前記ノズル部(14a)から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される気相冷媒吸引口(14c)、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部(14b)を有するエジェクタ(14)と、
前記エジェクタ(14)から流出した冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮するとともに、冷媒流出側が前記圧縮機(12)の吸入側に接続される第1蒸発器(15)と、
前記放熱器(13)の下流であって、前記放熱器(13)と前記エジェクタ(14)との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを前記気相冷媒吸引口(14c)に導く第1分岐通路(16)と、
前記第1分岐通路(16)に配置され、前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧する第1絞り手段(17)と、
前記第1分岐通路(16)において、前記第1絞り手段(17)よりも冷媒流れ下流側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第2蒸発器(18)とを備えることを特徴とするエジェクタサイクル。 - 前記エジェクタ(14)に流入する冷媒流れを断続する第1開閉手段(19)と、
前記第1分岐通路(16)に配置され、前記第2蒸発器(18)への冷媒流れを断続する第2開閉手段(20)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サイクル。 - 前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力、前記第1絞り手段(17)の開度、および前記第1、第2開閉手段(19、20)の開閉を制御する制御手段(25)を備え、
前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(18)のうち、前記第1蒸発器(15)のみに冷媒を流す第1蒸発器運転モードと、
前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(18)のうち、前記第2蒸発器(18)のみに冷媒を流す第2蒸発器運転モードと、
前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(18)に同時に冷媒を流し、前記第1蒸発器(15)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力で制御し、前記第2蒸発器(18)の冷却能力を前記第1絞り手段(17)の開度で制御する複数蒸発器運転モードとを前記制御手段(25)により切り替えることを特徴とする請求項2に記載のエジェクタサイクル。 - 前記エジェクタ(14)は、前記制御手段(25)により制御される可変流量機構により前記エジェクタ(14)を通過する冷媒流量を変化させる可変流量型であり、
前記制御手段(25)は、前記複数蒸発器モードにおける前記第2蒸発器(18)の冷却能力制御を前記可変流量機構の制御で行うことを特徴とする請求項3に記載のエジェクタサイクル。 - 前記第1分岐通路(16)のうち、前記第1絞り手段(17)の上流部位から冷媒流れを分岐し、この冷媒流れを前記第1蒸発器(15)の冷媒流出側と前記圧縮機(12)の吸入側との間に合流させる第2分岐通路(23)と、
前記第2分岐通路(23)に配置され、冷媒を減圧する第2絞り手段(24)と、
前記第2分岐通路(23)において、前記第2絞り手段(24)よりも冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第3蒸発器(22)とを備えることを特徴とする請求項1または2に記載のエジェクタサイクル。 - 前記第1分岐通路(16)のうち、前記第1絞り手段(17)の上流部位から冷媒流れを分岐し、この冷媒流れを前記第1蒸発器(15)の冷媒流出側と前記圧縮機(12)の吸入側との間に合流させる第2分岐通路(23)と、
前記第2分岐通路(23)に配置され、冷媒を減圧する第2絞り手段(24)と、
前記第2分岐通路(23)において、前記第2絞り手段(24)よりも冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒を蒸発させる第3蒸発器(22)と、
前記第2分岐通路(23)に配置され、前記第3蒸発器(22)への冷媒流れを断続する第3開閉手段(28)と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サイクル。 - 前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力、前記第1、第2絞り手段(17、24)の開度、および前記第1〜第3開閉手段(19、20、28)の開閉を制御する制御手段(25)を備え、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第1蒸発器(15)のみに冷媒を流す第1蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第2蒸発器(18)のみに冷媒を流す第2蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第3蒸発器(22)のみに冷媒を流す第3蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、所定の複数の蒸発器(15、18、22)に同時に冷媒を流す複数蒸発器運転モードとを前記制御手段(25)により切り替えることを特徴とする請求項6に記載のエジェクタサイクル。 - 前記複数蒸発器運転モードとして、前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第1蒸発器(15)と前記第2蒸発器(18)に同時に冷媒を流し、前記第1蒸発器(15)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力で制御し、前記第2蒸発器(18)の冷却能力を前記第1絞り手段(17)の開度で制御する第1・第2蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第1蒸発器(15)と前記第3蒸発器(22)に同時に冷媒を流し、前記第1蒸発器(15)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力で制御し、前記第3蒸発器(22)の冷却能力を前記第2絞り手段(24)の開度で制御する第1・第3蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)のうち、前記第2蒸発器(18)と前記第3蒸発器(22)に同時に冷媒を流し、前記第2蒸発器(18)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力および前記第1絞り手段(17)の開度で制御し、前記第3蒸発器(22)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力および前記第2絞り手段(24)の開度で制御する第2・第3蒸発器運転モードと、
前記第1〜第3蒸発器(15、18、22)に同時に冷媒を流し、前記第1蒸発器(15)の冷却能力を前記圧縮機(12)の冷媒吐出能力で制御し、前記第2蒸発器(18)の冷却能力を前記第1絞り手段(17)の開度で制御し、前記第3蒸発器(22)の冷却能力を前記第2絞り手段(22)の開度で制御する第1・第2・第3蒸発器運転モードのうち、少なくとも1つを備えることを特徴とする請求項7に記載のエジェクタサイクル。 - 前記エジェクタ(14)は、前記制御手段(25)により制御される可変流量機構により前記エジェクタ(14)を通過する冷媒流量を変化させる可変流量型であり、
前記制御手段(25)は、前記第1・第2蒸発器モードまたは前記第1・第2・第3蒸発器運転モードにおける前記第2蒸発器(18)の冷却能力制御を前記可変流量機構の制御で行うことを特徴とする請求項8に記載のエジェクタサイクル。 - 前記エジェクタ(14)と前記第1蒸発器(15)の間で冷媒流れを分岐し、この冷媒流れを前記第1蒸発器(15)の冷媒流出側と前記圧縮機(12)の吸入側との間に合流させる第3分岐通路(21)と、
前記第3分岐通路(21)に配置され、冷媒を蒸発させる第4蒸発器(30)とを備えることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。 - 冷媒を吸入し圧縮する圧縮機(12)と、
前記圧縮機(12)から吐出された高圧冷媒の放熱を行う放熱器(13)と、
前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧する第1絞り手段(32)と、
前記第1絞り手段(32)の冷媒流出側と前記圧縮機(12)の吸入側との間に接続され、少なくとも前記第1絞り手段(32)から流出した低圧冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第1蒸発器(15)と、
前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部(14a)、前記ノズル部(14a)から噴射する高い速度の冷媒流により気相冷媒が内部に吸引される気相冷媒吸引口(14c)、および前記高い速度の冷媒流と前記気相冷媒とを混合した冷媒流の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する昇圧部(14b)を有するエジェクタ(14)と、
前記放熱器(13)の下流であって、前記放熱器(13)と前記第1絞り手段(32)との間で冷媒流れを分岐して、この冷媒流れを前記気相冷媒吸引口(14c)に導く第1分岐通路(16)と、
前記第1分岐通路(16)に配置され、前記放熱器(13)下流側の冷媒を減圧する第2絞り手段(17)と、
前記第1分岐通路(16)において、前記第2絞り手段(17)よりも冷媒流れ下流側に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第2蒸発器(18)とを備ることを特徴とするエジェクタサイクル。 - 前記第1分岐通路(16)のうち、前記第2絞り手段(17)の上流部位から冷媒流れを分岐し、この冷媒流れを前記第1蒸発器(15)の冷媒流出側と前記圧縮機(12)の吸入側との間に合流させる第2分岐通路(23)と、
前記第2分岐通路(23)に配置され、冷媒を減圧する第3絞り手段(24)と、
前記第2分岐通路(23)において、前記第3絞り手段(24)よりも冷媒流れ下流側部位に配置され、冷媒を蒸発させて冷却能力を発揮する第3蒸発器(22)とを備えることを特徴とする請求項11に記載のエジェクタサイクル。 - 前記エジェクタ(14)の冷媒流出側を前記第1絞り手段(32)の冷媒流出側と前記第1蒸発器(15)の冷媒流入側との間に接続することを特徴とする請求項11または12に記載のエジェクタサイクル。
- 前記エジェクタ(14)の冷媒流出側を前記第1蒸発器(15)の冷媒流出側と前記圧縮機(12)の吸入側との間に接続することを特徴とする請求項11または12に記載のエジェクタサイクル。
- 前記エジェクタ(14)の冷媒流出側を前記第3絞り手段(24)の冷媒流出側と前記第3蒸発器(22)の冷媒流入側との間に接続することを特徴とする請求項12に記載のエジェクタサイクル。
- 前記エジェクタ(14)、前記第1分岐通路(16)、前記第2絞り手段(17)および前記第2蒸発器(18)を予め1つの一体化ユニット(33)として組み付けておき、
前記一体化ユニット(33)を前記圧縮機(12)、前記放熱器(13)、前記第1絞り手段(32)および前記第1蒸発器(15)から構成される冷媒循環通路(11)に接続することを特徴とする請求項11ないし15のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。 - 前記第2蒸発器(18)の冷媒蒸発圧力は、前記第1蒸発器(15)の冷媒蒸発圧力よりも低くなっていることを特徴とする請求項1ないし16のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。
- 前記第2蒸発器(18)の冷媒蒸発圧力は、前記第1蒸発器(15)の冷媒蒸発圧力よりも低くなっており、
前記第3蒸発器(22)の冷媒蒸発圧力は、前記第1蒸発器(15)の冷媒蒸発圧力と同等であることを特徴とする請求項5ないし9および請求項12、15のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。 - 前記圧縮機(12)は、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整する可変容量型圧縮機であることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。
- 前記圧縮機(12)は、オンオフ作動の比率を制御することにより冷媒吐出能力を調整する固定容量型圧縮機であることを特徴とする請求項1ないし18のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。
- 前記冷媒は、フロン系冷媒、HC系冷媒、CO2冷媒のいずれか1つであることを特徴とする請求項1ないし20のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。
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