JP4078901B2 - Ejector cycle - Google Patents

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    • 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

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エジェクタサイクルに関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
エジェクタサイクルとは、例えば特開平5−149652号公報に記載のごとく、エジェクタにて冷媒を減圧膨張させて蒸発器にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させる蒸気圧縮式冷凍機である。
【0003】
ところで、膨張弁等の減圧手段により等エンタルピ的に冷媒を減圧する蒸気圧縮式冷凍機(以下、膨張弁サイクルと呼ぶ。)では、膨張弁を流出した冷媒が蒸発器に流れ込むのに対して、エジェクタサイクルでは、エジェクタを流出した冷媒は気液分離器に流入し、気液分離器にて分離された液相冷媒が蒸発器に供給され、気液分離器にて分離された気相冷媒が圧縮機に吸入される。
【0004】
つまり、膨張弁サイクルでは、冷媒が圧縮機→放熱器→膨張弁→蒸発器→圧縮機の順に循環する1つの冷媒流れとなるのに対して、エジェクタサイクルでは、圧縮機→放熱器→エジェクタ→気液分離器→圧縮機の順に循環する冷媒流れ(以下、駆動流と呼ぶ。)と、気液分離器→蒸発器→エジェクタ→気液分離器の順に循環する冷媒流れ(吸引流と呼ぶ。)とが存在する。
【0005】
しかも、駆動流は圧縮機により直接的に循環させられるのに対して、吸引流は圧縮機にて圧縮された高圧冷媒の有するエネルギーを利用したエジェクタのポンプ作用(JIS Z 8126 番号2.1.2.3等参照)により循環させられる。
【0006】
このため、エジェクタのポンプ作用が低下すると、吸引流の流量が低下し、冷媒に混合された冷凍機油が蒸発器内に滞留してしまうので、蒸発器の吸熱能力が低下するとともに、圧縮機に戻ってくる冷凍機油が減少して圧縮機の潤滑不足を招くおそれが高い。
【0007】
因みに、冷凍機油とは、圧縮機の摺動部を潤滑する潤滑油であり、一般的な蒸気圧縮式冷凍機では、冷媒に冷凍機油を混合することにより圧縮機内の摺動部を潤滑する。
【0008】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規なエジェクタサイクルを提供し、第2には、多量の冷凍機油が蒸発器内に滞留してしまうを防止することを目的とする。
【0009】
【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、請求項1に記載の発明では、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のエジェクタサイクルであって、圧縮機(10)から吐出した高圧冷媒の熱を放熱する高圧側熱交換器(20)と、低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器(30)と、高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル(41)を有し、ノズル(41)から噴射する高い速度の冷媒流により低圧側熱交換器(30)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(10)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(40)と、エジェクタ(40)から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒用出口が圧縮機(10)の吸引側に接続され、液相冷媒用出口が低圧側熱交換器(30)に接続された気液分離手段(50)と、低圧側熱交換器(30)の冷媒出口側と圧縮機(10)の冷媒吸入側とを繋ぐ冷媒通路(80)を構成する配管手段と、冷媒通路(80)に冷媒を流す場合と流さない場合とを切り換えるバルブ(81、82)とを具備し、冷媒通路(80)に冷媒を流すことにより低圧側熱交換器(30)内に滞留した冷凍機油を圧縮機(10)に戻すオイル戻しモードを備えることを特徴とする。
【0010】
これにより、低圧側熱交換器(30)内に滞留する冷凍機油を所定量以下に制御して圧縮機(10)に十分な量の冷凍機油を戻すことができるとともに、従来と異なる新規なエジェクタサイクルを得ることができる。
【0011】
請求項2に記載の発明では、バルブ(81)は、低圧側熱交換器(30)の冷媒出口側の圧力が圧縮機(10)の冷媒吸入側の圧力より大きくなり、かつ、その圧力差が所定圧力差以上となったときに、冷媒通路(80)に冷媒を流すように構成されていることを特徴とするものである。
【0012】
請求項3に記載の発明では、バルブ(81)は、弁口を開閉する弁体(81a)、及び弁体(81a)に弁口を閉じる向きの弾性力を作用させるバネ手段(81b)を有して構成されていることを特徴とするものである。
【0013】
請求項4に記載の発明では、バルブ(82)は、エジェクタ(40)の効率が所定値以下となったときに、冷媒通路(80)に冷媒を流すように構成されていることを特徴とするものである。
【0014】
請求項5に記載の発明では、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のエジェクタサイクルであって、圧縮機(10)から吐出した高圧冷媒の熱を放熱する高圧側熱交換器(20)と、低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器(30)と、高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル(41)を有し、ノズル(41)から噴射する高い速度の冷媒流により低圧側熱交換器(30)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機(10)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(40)と、エジェクタ(40)から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒用出口が圧縮機(10)の吸引側に接続され、液相冷媒用出口が低圧側熱交換器(30)に接続された気液分離手段(50)と、圧縮機(10)から吐出した冷媒をノズル(41)を迂回させて低圧側熱交換器(30)に導く冷媒通路(90)を構成する配管手段と、冷媒通路(90)に冷媒を流す場合と流さない場合とを切り換えるバルブ(91、93)とを具備し、冷媒通路(90)に冷媒を流すことにより、冷媒通路(90)から蒸発器(30)を通した後に気液分離手段(50)へ流すか、又は、冷媒通路(90)から蒸発器(30)を通した後にエジェクタ(40)へ流して、低圧側熱交換器(30)内に滞留した冷凍機油を圧縮機(10)に戻すオイル戻しモードを備えることを特徴とする。
【0015】
これにより、低圧側熱交換器(30)内に滞留する冷凍機油を所定量以下に制御して圧縮機(10)に十分な量の冷凍機油を戻すことができるとともに、従来と異なる新規なエジェクタサイクルを得ることができる。
【0016】
請求項6に記載の発明では、冷媒通路(90)には、冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させる減圧手段(93)が設けられていることを特徴とするものである。
【0017】
請求項7に記載の発明では、冷媒として二酸化炭素が用いられていることを特徴とするものである。
【0018】
請求項8に記載の発明では、冷媒として炭化水素が用いられていることを特徴とするものである。
【0019】
請求項9に記載の発明では、冷媒としてフロンが用いられていることを特徴とするものである。
【0020】
因みに、上記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。
【0021】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本実施形態は、本発明に係るエジェクタサイクルを、食品を冷蔵・冷凍保存するショーケース用の蒸気圧縮式冷凍機に適用したものであって、図1はエジェクタサイクルの模式図である。
【0022】
圧縮機10は冷媒を吸入圧縮する電動式の圧縮機であり、放熱器20は圧縮機10から吐出した高温・高圧の冷媒と室外空気とを熱交換して冷媒を冷却する高圧側熱交換器である。
【0023】
また、蒸発器30は、ショーケース内に吹き出す空気と低圧冷媒とを熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより冷凍能力を発揮する低圧側熱交換器であり、エジェクタ40は放熱器20から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器30にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機10の吸入圧を上昇させるエジェクタである。
【0024】
そして、エジェクタ40は、図2に示すように、流入する高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル41、ノズル41から噴射する高い速度の冷媒流の巻き込み作用により蒸発器30にて蒸発した気相冷媒を吸引しながら、ノズル41から噴射する冷媒流とを混合する混合部42、及びノズル41から噴射する冷媒と蒸発器30から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ43等からなるものである。
【0025】
このとき、混合部42においては、駆動流の運動量と吸引流の運動量との和が保存されるように駆動流と吸引流とが混合するので、混合部42においても冷媒の圧力が(静圧)が上昇する。
【0026】
一方、ディフューザ43においては、通路断面積を徐々に拡大することにより、冷媒の速度エネルギ(動圧)を圧力エネルギ(静圧)に変換するので、エジェクタ40においては、混合部42及びディフューザ43の両者にて冷媒圧力を昇圧する。そこで、以下、混合部42とディフューザ43とを総称して昇圧部と呼ぶ。
【0027】
因みに、本実施形態では、ノズル41から噴出する冷媒の速度を音速以上まで加速するために、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部41aを有するラバールノズル(流体工学(東京大学出版会)参照)を採用しているが、勿論、先細ノズルを採用してもよいことは言うまでもない。
【0028】
また、図1中、気液分離器50はエジェクタ40から流出した冷媒が流入するとともに、その流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離手段であり、気液分離器50の気相冷媒流出口は圧縮機10の吸引側に接続され、液相冷媒流出口は蒸発器30側に接続されている。
【0029】
絞り60は気液分離器50から流出した液相冷媒を減圧する減圧手段であり、第1オイル戻し通路70は気液分離器50にて分離された冷凍機油を圧縮機10の吸入側に戻すものである。
【0030】
第2オイル戻し通路80は、蒸発器30の冷媒出口側と圧縮機10の冷媒吸入側とを繋ぐ冷媒通路であり、第2オイル戻し通路80には、冷媒が蒸発器30の冷媒出口側から圧縮機10の冷媒吸入側に向かって流れることのみを許容する逆止弁81が設けられており、この逆止弁81が開閉することにより第2オイル戻し通路80に冷媒を流す場合と流さない場合とが制御される。
【0031】
ここで、逆止弁81は、弁口を開閉する弁体81a、及び弁体81aに弁口を閉じる向きの弾性力を作用させるバネ81bを有して構成されたもので、弁体81a及びバネ81bは、蒸発器30の冷媒出口側の圧力が圧縮機10の冷媒吸入側の圧力より大きくなり、かつ、その圧力差が所定圧力差以上となったときに第2オイル戻し通路80を開くように設定されている。
【0032】
なお、図1の逆止弁81は、JIS B 0125に従った逆止弁の記号であり、図1に示された弁体81a及びバネ81bの形状は、必ずしも実際の形状を示すものではない。
【0033】
また、本実施形態では、冷媒を二酸化炭素とするとともに、図3に示すように、圧縮機10にてノズル41に流入する高圧冷媒を冷媒の臨界圧力以上まで昇圧している。因みに、図3の●で示される符号は、図1に示す●で示される符号位置における冷媒の状態を示すものである。
【0034】
次に、本実施形態に係るサイクルの作動及び特徴点を述べる。
【0035】
1.通常運転モード(図3参照)
圧縮機10から吐出した冷媒を放熱器20側に循環させる。これにより、放熱器20にて冷却された冷媒は、エジェクタ40のノズル41にて等エントロピ的に減圧膨張して、音速以上の速度で混合部42内に流入する。
【0036】
そして、混合部42に流入した高速冷媒の巻き込み作用に伴うポンプ作用により、蒸発器30内で蒸発した冷媒が混合部42内に吸引されるため、低圧側の冷媒が気液分離器50→絞り60→蒸発器30→エジェクタ40(昇圧部)→気液分離器50の順に循環する。
【0037】
一方、蒸発器30から吸引された冷媒(吸引流)とノズル41から吹き出す冷媒(駆動流)とは、混合部42にて混合しながらディフューザ43にてその動圧が静圧に変換されて気液分離器50に戻る。
【0038】
2.オイル戻しモード
本モードは、冷媒に混合された状態でエジェクタサイクル内を循環する冷凍機油が蒸発器30内に所定量以上滞留した場合や外気温度が低下した場合等のエジェクタ効率ηeが低下した場合又はエジェクタ40のポンプ作用が低下した場合に自動的に実行されるモードである。
【0039】
因みに、エジェクタ効率ηeとは、放熱器20を流通する冷媒の質量流量Gnとノズル41の出入口のエンタルピ差Δieとの積を分母とし、分子には、圧縮機10の仕事としてエネルギがどの程度回収されたかを示す冷媒流量Gnと蒸発器30を流通する冷媒の質量流量Geとの和とエジェクタ40での圧力回復ΔPを置いて定義したものである。具体的には、エジェクタ40に吸引される前の吸引冷媒の速度エネルギを考慮して、以下の数式1で定義した。
【0040】
【数1】

Figure 0004078901
すなわち、エジェクタ40のポンプ作用が十分に大きいときには、エジェクタ40での圧力回復ΔP、つまりエジェクタ40での昇圧量ΔPが大きいため、図4に示すように、逆止弁81を挟んで圧縮機10の冷媒吸入側の圧力P3が相対的に蒸発器30の冷媒出口側の圧力P1より大きくなり、第2オイル戻し通路80は逆止弁81により閉じられ、第2オイル戻し通路80に冷媒は流れない。
【0041】
しかし、エジェクタ40のポンプ作用が小さくなると、逆止弁81を挟んで蒸発器30の冷媒出口側の圧力P1が相対的に圧縮機10の冷媒吸入側の圧力P3より大きくなるため、図5に示すように、逆止弁81が開き、第2オイル戻し通路80に冷媒が流れる。
【0042】
したがって、蒸発器30の冷媒出口側が直接的に圧縮機10の吸入側と連通するので、エジェクタ40のポンプ作用が小さくても、蒸発器30内に滞留していた冷凍機油が圧縮機10に向かって流れ、冷凍機油の滞留が解消される。
【0043】
そして、蒸発器30内の冷凍機油が減少すると、蒸発器30での冷凍能力が増大して吸引流及び駆動流の流量が増大するため、エジェクタ40のポンプ作用が大きくなり、逆止弁81を挟んで圧縮機10の冷媒吸入側の圧力P3が相対的に蒸発器30の冷媒出口側の圧力P1より大きくなる。
【0044】
つまり、蒸発器30内の冷凍機油が減少すると、逆止弁81が閉じて自動的にオイル戻しモードから通常運転モードに移行し、逆に、蒸発器30内の多量の冷凍機油が滞留すると、逆止弁81が開いて自動的に通常運転モードからオイル戻しモードに移行する。
【0045】
以上に述べたように、本実施形態では、蒸発器30内に滞留する冷凍機油を所定量以下に制御して圧縮機10に十分な量の冷凍機油を戻すことができる。
【0046】
なお、図6は本実施形態に係るエジェクタサイクルにおける圧縮機10内の冷凍機油量の変化、並びに第2オイル戻し通路80及び逆止弁81を有していない通常のエジェクタサイクルにおける圧縮機10内の冷凍機油量の変化を示す試験結果であり、この結果からも明らかなように、本実施形態では、蒸発器30内に滞留する冷凍機油を所定量以下に制御して圧縮機10に十分な量の冷凍機油を戻すことができることが解る。
【0047】
因みに、図7はエジェクタ効率ηeを約40%としたときの、外気温度とエジェクタ40での昇圧量ΔPとの関係を示すグラフ(数値シミレーション結果)である。
【0048】
(第2実施形態)
第1実施形態では、機械式バルブをなす逆止弁81により第2オイル戻し通路80を開閉したが、本実施形態は、図8に示すように、逆止弁81に代えて電磁弁82とするとともに、圧力センサ83a、83bによりエジェクタ40での昇圧量ΔPを検出し、エジェクタ40での昇圧量ΔPが所定値以下となったときに電磁弁82を開き、エジェクタ40での昇圧量ΔPが所定値を超えたときに電磁弁82を閉じるようにしたものである。
【0049】
なお、本実施形態は、電磁弁82を開く時の所定値と電磁弁82を閉じる時の所定値とを相違させても実施することができる。
【0050】
また、本実施形態では、エジェクタ40での昇圧量ΔPをパラメータとして電磁弁82の開閉制御を行ったが、本実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば圧縮機10の回転数、冷媒温度及び冷媒圧力等からエジェクタ効率ηeを算出し、エジェクタ効率ηeが所定値以下となったときに電磁弁82を開き、エジェクタ効率ηeが所定値を超えたときに電磁弁82を閉じるようにしてもよい。この際、電磁弁82を開く時のエジェクタ効率ηeの所定値と電磁弁82を閉じる時のエジェクタ効率ηeの所定値とを相違させてもよいことは言うまでもない。
【0051】
(第3実施形態)
本実施形態は、図9〜12に示すように、第2オイル戻し通路80を廃止し、圧縮機10から吐出した冷媒をノズル41を迂回させて蒸発器30に導くバイパス通路90を設けるとともに、バイパス通路90と高圧冷媒通路との分岐部にバイパス通路90に冷媒を流す場合と流さない場合とを切り換える三方弁91を設け、バイパス通路90に冷媒を等エントロピ的に減圧膨脹させる膨脹弁93を設けたものである。
【0052】
そして、エジェクタ40での昇圧量ΔPが所定値以下となったとき又はエジェクタ効率ηeが所定値以下となったときにバイパス通路90に冷媒を流してオイル戻しモードを実施し、エジェクタ40での昇圧量ΔPが所定値を超えたとき又はエジェクタ効率ηeが所定値を超えたときにバイパス通路90側を閉じて通常運転モードを行うもである。
【0053】
因みに、膨脹弁93は、蒸発器30の冷媒出口側における冷媒過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する機械式又は電気式の減圧器であるが、キャピラリーチューブやオリフィス等の固定絞りとしてもよい。
【0054】
なお、図9、11に示すエジェクタサイクルでは、オイル戻しモード時には、高圧冷媒がノズル41に流入せず高圧冷媒の全量が膨脹弁93に流れるので、オイル戻しモード時には、あたかも、膨脹弁サイクルと同様な冷媒流れとなる。
【0055】
(第4実施形態)
本実施形態は、第3実施形態の変形例である。具体的には、図13に示すように、膨脹弁93を全閉可能なバルブとすることにより三方弁91を廃止したものである。
【0056】
すなわち、通常運転モード時には膨脹弁93を全閉とし、オイル戻しモード時には、膨脹弁93を開くことによりバイパス通路90に冷媒を流すものである。
【0057】
なお、図13は第3実施形態の図9に対して本実施形態を適用したものであるが、図10〜12に対しても本実施形態を適用することができることは言うまでもない。
【0058】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、二酸化炭素を冷媒としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷媒として炭化水素やフロン等を用いてもよい。
【0059】
また、上述の実施形態では、高圧側冷媒圧力を臨界圧力以上としたが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0060】
また、上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタサイクルを、食品を冷蔵・冷凍保存するショーケース用の蒸気圧縮式冷凍機に適用したが、本発明の適用はこれに限定されるものではなく、例えば空調装置にも適用することができる。
【0061】
また、本発明は、オイル戻しモード時に、圧縮機10により蒸発器30内の冷凍機油を直接的に吸引する、又は圧縮機10の吐出圧により直接的に蒸発器30内の冷凍機油を押し出すものであるから、上述の実施形態に限定されるものではない。
【0062】
また、ノズル41の入口側に蒸発器30の冷媒出口側における冷媒過熱度が所定値となるように絞り開度を制御するバルブを設けてもよい。
【0063】
また、放熱器20から流出した高圧冷媒と圧縮機10に吸入される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図2】本発明の実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図3】p−h線図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係るエジェクタサイクルの作動説明図である。
【図5】本発明の第1実施形態に係るエジェクタサイクルの作動説明図である。
【図6】オイル戻し効果を示すグラフである。
【図7】エジェクタの性能低下を示すグラフである。
【図8】本発明の第2実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図9】本発明の第3実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図10】本発明の第3実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図11】本発明の第3実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図12】本発明の第3実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【図13】本発明の第4実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図である。
【符号の説明】
10…圧縮機、20…放熱器、30…蒸発器、40…エジェクタ、
50…気液分離器、60…絞り、80…第2オイル戻し通路、81…逆止弁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ejector cycle.
[0002]
[Prior art and problems to be solved by the invention]
The ejector cycle is, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 5-149652, in which the refrigerant is decompressed and expanded by the ejector and the vaporized refrigerant evaporated by the evaporator is sucked, and the expansion energy is converted into pressure energy. This is a vapor compression refrigerator that raises the suction pressure of the compressor.
[0003]
By the way, in a vapor compression refrigerator (hereinafter referred to as an expansion valve cycle) in which the refrigerant is decompressed in an enthalpy manner by decompression means such as an expansion valve, the refrigerant that has flowed out of the expansion valve flows into the evaporator. In the ejector cycle, the refrigerant flowing out of the ejector flows into the gas-liquid separator, the liquid-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator is supplied to the evaporator, and the gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator is Inhaled into the compressor.
[0004]
That is, in the expansion valve cycle, the refrigerant becomes one refrigerant flow that circulates in the order of the compressor → the radiator → the expansion valve → the evaporator → the compressor, whereas in the ejector cycle, the compressor → the radiator → the ejector → A refrigerant flow that circulates in the order of gas-liquid separator → compressor (hereinafter referred to as drive flow) and a refrigerant flow that circulates in the order of gas-liquid separator → evaporator → ejector → gas-liquid separator (referred to as suction flow). ) And exist.
[0005]
Moreover, the drive flow is directly circulated by the compressor, while the suction flow is the ejector pump action (JIS Z 8126 number 2.1.) Using the energy of the high-pressure refrigerant compressed by the compressor. (See 2.3 etc.).
[0006]
For this reason, if the pumping action of the ejector decreases, the flow rate of the suction flow decreases, and the refrigeration oil mixed with the refrigerant stays in the evaporator. There is a high possibility that the refrigerating machine oil that is returned decreases and the compressor is insufficiently lubricated.
[0007]
Incidentally, the refrigeration oil is a lubricating oil that lubricates the sliding portion of the compressor. In a general vapor compression refrigerator, the sliding portion in the compressor is lubricated by mixing the refrigeration oil with a refrigerant.
[0008]
In view of the above, the present invention firstly provides a new ejector cycle different from the conventional one, and secondly, it is intended to prevent a large amount of refrigerating machine oil from staying in the evaporator. To do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a vapor compression type ejector cycle in which the heat on the low temperature side is moved to the high temperature side, and the high pressure discharged from the compressor (10). A high-pressure side heat exchanger (20) that dissipates the heat of the refrigerant, a low-pressure side heat exchanger (30) that evaporates the low-pressure refrigerant, and a nozzle (41) that decompresses and expands the high-pressure refrigerant isentropically. (41) sucks the vapor-phase refrigerant evaporated in the low-pressure side heat exchanger (30) by the high-speed refrigerant flow injected from the refrigerant, and converts the expansion energy into pressure energy to reduce the suction pressure of the compressor (10). The ejector (40) to be raised, the refrigerant flowing out from the ejector (40) is separated into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant, and the gas phase refrigerant outlet is connected to the suction side of the compressor (10). Outlet for low pressure side heat exchanger 30) piping means for constituting a refrigerant passage (80) connecting the gas-liquid separation means (50) connected to the refrigerant outlet side of the low pressure side heat exchanger (30) and the refrigerant suction side of the compressor (10). And a valve (81 82 ) for switching between flowing and not flowing the refrigerant in the refrigerant passage (80), and flowing the refrigerant into the refrigerant passage (80), thereby allowing the inside of the low pressure side heat exchanger (30). It is characterized by having an oil return mode for returning the refrigeration oil accumulated in the compressor to the compressor (10).
[0010]
As a result, the refrigerating machine oil staying in the low-pressure side heat exchanger (30) can be controlled to a predetermined amount or less, and a sufficient amount of refrigerating machine oil can be returned to the compressor (10). A cycle can be obtained.
[0011]
In the invention according to claim 2, the valve (81) is configured such that the pressure on the refrigerant outlet side of the low pressure side heat exchanger (30) is larger than the pressure on the refrigerant suction side of the compressor (10), and the pressure difference When the pressure difference exceeds a predetermined pressure difference, the refrigerant is configured to flow through the refrigerant passage (80).
[0012]
In the invention according to claim 3, the valve (81) includes a valve body (81a) for opening and closing the valve opening, and spring means (81b) for applying an elastic force in a direction to close the valve opening to the valve body (81a). It is characterized by having it.
[0013]
The invention according to claim 4 is characterized in that the valve ( 82 ) is configured to flow the refrigerant through the refrigerant passage (80) when the efficiency of the ejector (40) becomes a predetermined value or less. To do.
[0014]
The invention according to claim 5 is a vapor compression type ejector cycle that moves the heat on the low temperature side to the high temperature side, and radiates the heat of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (10) ( 20), a low-pressure side heat exchanger (30) for evaporating the low-pressure refrigerant, and a nozzle (41) for decompressing and expanding the high-pressure refrigerant in an isentropic manner, and a high-speed refrigerant flow injected from the nozzle (41) An ejector (40) that sucks the vapor-phase refrigerant evaporated in the low-pressure side heat exchanger (30) and converts the expansion energy into pressure energy to increase the suction pressure of the compressor (10), and the ejector (40) The refrigerant flowing out of the refrigerant is separated into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant, the gas phase refrigerant outlet is connected to the suction side of the compressor (10), and the liquid phase refrigerant outlet is connected to the low pressure side heat exchanger (30). Connected gas-liquid separation means (5 ), Piping means for constituting the refrigerant passage (90) for guiding the refrigerant discharged from the compressor (10) to the low pressure side heat exchanger (30) by bypassing the nozzle (41), and refrigerant in the refrigerant passage (90) was and a case does not flow and the valve (91, 93) for switching the case to flow, by flowing coolant in the coolant passage (90), gas-liquid after passing through the evaporator (30) from the refrigerant passage (90) Compressed refrigeration oil accumulated in the low-pressure side heat exchanger (30 ) by flowing to the separation means (50) or flowing from the refrigerant passage (90) through the evaporator (30) and then to the ejector (40) An oil return mode for returning to the machine (10) is provided.
[0015]
As a result, the refrigerating machine oil staying in the low-pressure side heat exchanger (30) can be controlled to a predetermined amount or less, and a sufficient amount of refrigerating machine oil can be returned to the compressor (10). A cycle can be obtained.
[0016]
The invention according to claim 6 is characterized in that the refrigerant passage (90) is provided with decompression means (93) for decompressing and expanding the refrigerant in an isenthalpy manner.
[0017]
The invention according to claim 7 is characterized in that carbon dioxide is used as the refrigerant.
[0018]
The invention according to claim 8 is characterized in that hydrocarbon is used as the refrigerant.
[0019]
The invention according to claim 9 is characterized in that chlorofluorocarbon is used as the refrigerant.
[0020]
Incidentally, the reference numerals in parentheses of each means described above are an example showing the correspondence with the specific means described in the embodiments described later.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
In the present embodiment, the ejector cycle according to the present invention is applied to a vapor compression refrigerator for a showcase that refrigerates and stores food, and FIG. 1 is a schematic diagram of the ejector cycle.
[0022]
The compressor 10 is an electric compressor that sucks and compresses refrigerant, and the radiator 20 exchanges heat between the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 10 and the outdoor air to cool the refrigerant. It is.
[0023]
The evaporator 30 is a low-pressure side heat exchanger that exhibits a refrigerating capacity by heat-exchanging the air blown into the showcase and the low-pressure refrigerant to evaporate the liquid-phase refrigerant. The ejector expands the refrigerant flowing out under reduced pressure and sucks the gas-phase refrigerant evaporated in the evaporator 30 and converts the expansion energy into pressure energy to increase the suction pressure of the compressor 10.
[0024]
As shown in FIG. 2, the ejector 40 converts the pressure energy of the inflowing high-pressure refrigerant into velocity energy and isentropically decompressed and expanded, and the high-speed refrigerant flow injected from the nozzle 41. While sucking the gas-phase refrigerant evaporated in the evaporator 30 by the entrainment action, the mixing unit 42 that mixes the refrigerant flow ejected from the nozzle 41 and the refrigerant ejected from the nozzle 41 and the refrigerant sucked from the evaporator 30 It is composed of a diffuser 43 or the like for increasing the pressure of the refrigerant by converting velocity energy into pressure energy while mixing.
[0025]
At this time, in the mixing unit 42, the driving flow and the suction flow are mixed so that the sum of the momentum of the driving flow and the momentum of the suction flow is preserved. ) Will rise.
[0026]
On the other hand, in the diffuser 43, the velocity energy (dynamic pressure) of the refrigerant is converted into pressure energy (static pressure) by gradually increasing the cross-sectional area of the passage, so that in the ejector 40, the mixing section 42 and the diffuser 43 Both increase the refrigerant pressure. Therefore, hereinafter, the mixing unit 42 and the diffuser 43 are collectively referred to as a boosting unit.
[0027]
Incidentally, in the present embodiment, in order to accelerate the speed of the refrigerant ejected from the nozzle 41 to the sound speed or higher, a Laval nozzle having a throat portion 41a whose passage area is most reduced in the middle of the passage (see Fluid Engineering (Tokyo University Press)) Of course, it goes without saying that a tapered nozzle may be adopted.
[0028]
In FIG. 1, the gas-liquid separator 50 is gas-liquid separation means for storing the refrigerant by flowing the refrigerant flowing out from the ejector 40 and separating the flowing refrigerant into a gas-phase refrigerant and a liquid-phase refrigerant, The gas-phase refrigerant outlet of the gas-liquid separator 50 is connected to the suction side of the compressor 10, and the liquid-phase refrigerant outlet is connected to the evaporator 30 side.
[0029]
The throttle 60 is a decompression means for decompressing the liquid-phase refrigerant flowing out from the gas-liquid separator 50, and the first oil return passage 70 returns the refrigeration oil separated by the gas-liquid separator 50 to the suction side of the compressor 10. Is.
[0030]
The second oil return passage 80 is a refrigerant passage that connects the refrigerant outlet side of the evaporator 30 and the refrigerant suction side of the compressor 10, and the refrigerant flows into the second oil return passage 80 from the refrigerant outlet side of the evaporator 30. A check valve 81 that only allows the refrigerant 10 to flow toward the refrigerant suction side of the compressor 10 is provided. When the check valve 81 is opened and closed, the refrigerant flows through the second oil return passage 80 and does not flow. The case is controlled.
[0031]
Here, the check valve 81 includes a valve body 81a that opens and closes the valve opening, and a spring 81b that applies an elastic force to the valve body 81a to close the valve opening. The spring 81b opens the second oil return passage 80 when the pressure on the refrigerant outlet side of the evaporator 30 becomes larger than the pressure on the refrigerant suction side of the compressor 10 and the pressure difference becomes a predetermined pressure difference or more. Is set to
[0032]
The check valve 81 in FIG. 1 is a check valve symbol according to JIS B 0125, and the shapes of the valve body 81a and the spring 81b shown in FIG. 1 do not necessarily indicate actual shapes. .
[0033]
In the present embodiment, the refrigerant is carbon dioxide, and the high-pressure refrigerant flowing into the nozzle 41 is increased to a critical pressure or higher of the refrigerant by the compressor 10 as shown in FIG. Incidentally, the symbol indicated by ● in FIG. 3 indicates the state of the refrigerant at the symbol position indicated by ● in FIG.
[0034]
Next, the operation and characteristic points of the cycle according to this embodiment will be described.
[0035]
1. Normal operation mode (see Fig. 3)
The refrigerant discharged from the compressor 10 is circulated to the radiator 20 side. As a result, the refrigerant cooled by the radiator 20 is isentropically decompressed and expanded at the nozzle 41 of the ejector 40 and flows into the mixing unit 42 at a speed equal to or higher than the speed of sound.
[0036]
Then, since the refrigerant evaporated in the evaporator 30 is sucked into the mixing unit 42 by the pumping action accompanying the entrainment action of the high-speed refrigerant flowing into the mixing unit 42, the low-pressure side refrigerant is reduced to the gas-liquid separator 50 → throttle. It circulates in order of 60-> evaporator 30-> ejector 40 (pressure | voltage riser)-> gas-liquid separator 50.
[0037]
On the other hand, the refrigerant sucked from the evaporator 30 (suction flow) and the refrigerant blown out from the nozzle 41 (driving flow) are mixed by the mixing unit 42 and the dynamic pressure thereof is converted into static pressure by the diffuser 43. Return to the liquid separator 50.
[0038]
2. Oil return mode This mode is used when the refrigerating machine oil circulating in the ejector cycle while mixed with the refrigerant stays in the evaporator 30 for a predetermined amount or when the ejector efficiency ηe decreases such as when the outside air temperature decreases. Alternatively, this mode is automatically executed when the pumping action of the ejector 40 is lowered.
[0039]
Incidentally, the ejector efficiency ηe is the product of the mass flow rate Gn of the refrigerant flowing through the radiator 20 and the enthalpy difference Δie at the inlet / outlet of the nozzle 41, and how much energy is recovered as work of the compressor 10 in the numerator. This is defined by adding the sum of the refrigerant flow rate Gn indicating whether or not the refrigerant has flown and the mass flow rate Ge of the refrigerant flowing through the evaporator 30 and the pressure recovery ΔP in the ejector 40. Specifically, in consideration of the velocity energy of the suction refrigerant before being sucked by the ejector 40, the following formula 1 is used.
[0040]
[Expression 1]
Figure 0004078901
That is, when the pumping action of the ejector 40 is sufficiently large, the pressure recovery ΔP in the ejector 40, that is, the pressure increase ΔP in the ejector 40 is large, so that the compressor 10 is sandwiched by the check valve 81 as shown in FIG. The pressure P3 on the refrigerant suction side becomes relatively larger than the pressure P1 on the refrigerant outlet side of the evaporator 30, the second oil return passage 80 is closed by the check valve 81, and the refrigerant flows into the second oil return passage 80. Absent.
[0041]
However, when the pumping action of the ejector 40 is reduced, the pressure P1 on the refrigerant outlet side of the evaporator 30 is relatively larger than the pressure P3 on the refrigerant suction side of the compressor 10 with the check valve 81 interposed therebetween. As shown, the check valve 81 opens and the refrigerant flows through the second oil return passage 80.
[0042]
Therefore, since the refrigerant outlet side of the evaporator 30 directly communicates with the suction side of the compressor 10, the refrigerating machine oil staying in the evaporator 30 is directed toward the compressor 10 even if the pumping action of the ejector 40 is small. The refrigeration oil stays away.
[0043]
And if the refrigerating machine oil in the evaporator 30 decreases, the refrigerating capacity in the evaporator 30 increases and the flow rate of the suction flow and the drive flow increases, so the pump action of the ejector 40 increases, and the check valve 81 is The pressure P3 on the refrigerant suction side of the compressor 10 is relatively larger than the pressure P1 on the refrigerant outlet side of the evaporator 30.
[0044]
That is, when the refrigerating machine oil in the evaporator 30 decreases, the check valve 81 closes and automatically shifts from the oil return mode to the normal operation mode. Conversely, when a large amount of refrigerating machine oil in the evaporator 30 accumulates, The check valve 81 is opened to automatically shift from the normal operation mode to the oil return mode.
[0045]
As described above, in the present embodiment, a sufficient amount of refrigerating machine oil can be returned to the compressor 10 by controlling the refrigerating machine oil staying in the evaporator 30 to a predetermined amount or less.
[0046]
6 shows the change in the amount of refrigeration oil in the compressor 10 in the ejector cycle according to the present embodiment, and the inside of the compressor 10 in the normal ejector cycle that does not have the second oil return passage 80 and the check valve 81. This test result shows the change in the amount of the refrigerating machine oil. As is clear from this result, in this embodiment, the refrigerating machine oil staying in the evaporator 30 is controlled to a predetermined amount or less and sufficient for the compressor 10. It can be seen that the amount of refrigeration oil can be returned.
[0047]
FIG. 7 is a graph (numerical simulation result) showing the relationship between the outside air temperature and the pressure increase ΔP in the ejector 40 when the ejector efficiency ηe is about 40%.
[0048]
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the second oil return passage 80 is opened and closed by a check valve 81 that is a mechanical valve. However, in the present embodiment, as shown in FIG. At the same time, the pressure sensor 83a, 83b detects the pressure increase amount ΔP at the ejector 40, and when the pressure increase amount ΔP at the ejector 40 falls below a predetermined value, the solenoid valve 82 is opened, and the pressure increase amount ΔP at the ejector 40 is The electromagnetic valve 82 is closed when a predetermined value is exceeded.
[0049]
In addition, this embodiment can be implemented even if the predetermined value when opening the electromagnetic valve 82 and the predetermined value when closing the electromagnetic valve 82 are different.
[0050]
In the present embodiment, the opening / closing control of the electromagnetic valve 82 is performed using the pressure increase amount ΔP in the ejector 40 as a parameter. However, the present embodiment is not limited to this, and for example, the rotation speed of the compressor 10, the refrigerant The ejector efficiency ηe is calculated from the temperature, the refrigerant pressure, etc., and the electromagnetic valve 82 is opened when the ejector efficiency ηe becomes a predetermined value or less, and the electromagnetic valve 82 is closed when the ejector efficiency ηe exceeds the predetermined value. Also good. At this time, it goes without saying that the predetermined value of the ejector efficiency ηe when the electromagnetic valve 82 is opened may be different from the predetermined value of the ejector efficiency ηe when the electromagnetic valve 82 is closed.
[0051]
(Third embodiment)
In this embodiment, as shown in FIGS. 9 to 12, the second oil return passage 80 is abolished, and a bypass passage 90 that bypasses the nozzle 41 and guides the refrigerant discharged from the compressor 10 to the evaporator 30 is provided. A three-way valve 91 that switches between the case of flowing the refrigerant into the bypass passage 90 and the case of not flowing the refrigerant in the bypass passage 90 is provided at a branch portion between the bypass passage 90 and the high-pressure refrigerant passage, and an expansion valve 93 that decompresses and expands the refrigerant isentropically in the bypass passage 90. It is provided.
[0052]
Then, when the pressure increase amount ΔP at the ejector 40 becomes equal to or less than a predetermined value or when the ejector efficiency ηe becomes equal to or less than the predetermined value, the refrigerant is caused to flow through the bypass passage 90 to perform the oil return mode, and the pressure increase at the ejector 40 When the amount ΔP exceeds a predetermined value or when the ejector efficiency ηe exceeds a predetermined value, the normal operation mode is performed by closing the bypass passage 90 side.
[0053]
Incidentally, the expansion valve 93 is a mechanical or electric pressure reducer that controls the throttle opening so that the degree of refrigerant superheat on the refrigerant outlet side of the evaporator 30 becomes a predetermined value. It is good also as an aperture.
[0054]
In the ejector cycle shown in FIGS. 9 and 11, in the oil return mode, the high pressure refrigerant does not flow into the nozzle 41 and the entire amount of the high pressure refrigerant flows to the expansion valve 93. Therefore, in the oil return mode, it is as if the expansion valve cycle. Refrigerant flow.
[0055]
(Fourth embodiment)
This embodiment is a modification of the third embodiment. Specifically, as shown in FIG. 13, the three-way valve 91 is eliminated by making the expansion valve 93 a valve that can be fully closed.
[0056]
That is, in the normal operation mode, the expansion valve 93 is fully closed, and in the oil return mode, the expansion valve 93 is opened to allow the refrigerant to flow through the bypass passage 90.
[0057]
Note that FIG. 13 is obtained by applying this embodiment to FIG. 9 of the third embodiment, but it goes without saying that this embodiment can also be applied to FIGS.
[0058]
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, carbon dioxide is used as the refrigerant. However, the present invention is not limited to this, and for example, hydrocarbon, chlorofluorocarbon, or the like may be used as the refrigerant.
[0059]
In the above-described embodiment, the high-pressure side refrigerant pressure is set to be equal to or higher than the critical pressure, but the present invention is not limited to this.
[0060]
In the above-described embodiment, the ejector cycle according to the present invention is applied to a vapor compression refrigerator for a showcase that refrigerates and stores food, but the application of the present invention is not limited to this. For example, it can be applied to an air conditioner.
[0061]
Further, in the present invention, in the oil return mode, the compressor 10 directly sucks the refrigerating machine oil in the evaporator 30 or pushes out the refrigerating machine oil in the evaporator 30 directly by the discharge pressure of the compressor 10. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
[0062]
Further, a valve that controls the throttle opening degree may be provided on the inlet side of the nozzle 41 so that the degree of refrigerant superheating on the refrigerant outlet side of the evaporator 30 becomes a predetermined value.
[0063]
An internal heat exchanger that exchanges heat between the high-pressure refrigerant that has flowed out of the radiator 20 and the low-pressure refrigerant that is sucked into the compressor 10 may be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an ejector cycle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram of an ejector according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a ph diagram.
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of an ejector cycle according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of an ejector cycle according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph showing an oil return effect.
FIG. 7 is a graph showing a decrease in ejector performance.
FIG. 8 is a schematic diagram of an ejector cycle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram of an ejector cycle according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a schematic diagram of an ejector cycle according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram of an ejector cycle according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a schematic diagram of an ejector cycle according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram of an ejector cycle according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Compressor, 20 ... Radiator, 30 ... Evaporator, 40 ... Ejector,
50 ... Gas-liquid separator, 60 ... Restriction, 80 ... Second oil return passage, 81 ... Check valve.

Claims (9)

低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のエジェクタサイクルであって、
圧縮機(10)から吐出した高圧冷媒の熱を放熱する高圧側熱交換器(20)と、
低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器(30)と、
高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル(41)を有し、前記ノズル(41)から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器(30)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機(10)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(40)と、
前記エジェクタ(40)から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒用出口が前記圧縮機(10)の吸引側に接続され、液相冷媒用出口が前記低圧側熱交換器(30)に接続された気液分離手段(50)と、
前記低圧側熱交換器(30)の冷媒出口側と前記圧縮機(10)の冷媒吸入側とを繋ぐ冷媒通路(80)を構成する配管手段と、
前記冷媒通路(80)に冷媒を流す場合と流さない場合とを切り換えるバルブ(81、82)とを具備し、
前記冷媒通路(80)に冷媒を流すことにより前記低圧側熱交換器(30)内に滞留した冷凍機油を前記圧縮機(10)に戻すオイル戻しモードを備えることを特徴とするエジェクタサイクル。
It is a vapor compression type ejector cycle that moves the heat on the low temperature side to the high temperature side,
A high-pressure side heat exchanger (20) that dissipates heat of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (10);
A low pressure side heat exchanger (30) for evaporating the low pressure refrigerant;
It has a nozzle (41) that decompresses and expands high-pressure refrigerant in an isentropic manner, and sucks vapor-phase refrigerant evaporated in the low-pressure side heat exchanger (30) by a high-speed refrigerant flow injected from the nozzle (41). And an ejector (40) for converting the expansion energy into pressure energy to increase the suction pressure of the compressor (10),
The refrigerant flowing out from the ejector (40) is separated into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant, a gas phase refrigerant outlet is connected to the suction side of the compressor (10), and a liquid phase refrigerant outlet is the low pressure side. A gas-liquid separation means (50) connected to the heat exchanger (30);
Piping means constituting a refrigerant passage (80) connecting the refrigerant outlet side of the low-pressure side heat exchanger (30) and the refrigerant suction side of the compressor (10);
A valve (81, 82 ) for switching between flowing and not flowing refrigerant in the refrigerant passage (80);
An ejector cycle comprising an oil return mode for returning the refrigeration oil accumulated in the low pressure side heat exchanger (30) to the compressor (10) by flowing the refrigerant through the refrigerant passage (80).
前記バルブ(81)は、前記低圧側熱交換器(30)の冷媒出口側の圧力が前記圧縮機(10)の冷媒吸入側の圧力より大きくなり、かつ、その圧力差が所定圧力差以上となったときに、前記冷媒通路(80)に冷媒を流すように構成されてい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。The valve (81) is configured such that the pressure on the refrigerant outlet side of the low pressure side heat exchanger (30) is larger than the pressure on the refrigerant suction side of the compressor (10), and the pressure difference is equal to or greater than a predetermined pressure difference. 2. The ejector cycle according to claim 1, wherein the ejector cycle is configured to cause a refrigerant to flow through the refrigerant passage (80) when it becomes. 前記バルブ(81)は、弁口を開閉する弁体(81a)、及び前記弁体(81a)に前記弁口を閉じる向きの弾性力を作用させるバネ手段(81b)を有して構成されてい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。The valve (81) includes a valve body (81a) that opens and closes the valve opening, and a spring means (81b) that applies an elastic force in a direction to close the valve opening to the valve body (81a). The ejector cycle according to claim 2, wherein: 前記バルブ(82)は、前記エジェクタ(40)の効率が所定値以下となったときに、前記冷媒通路(80)に冷媒を流すように構成されてい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。The said valve | bulb ( 82 ) is comprised so that a refrigerant | coolant may be flowed to the said refrigerant | coolant channel | path (80) when the efficiency of the said ejector (40) becomes below a predetermined value. Ejector cycle. 低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のエジェクタサイクルであって、
圧縮機(10)から吐出した高圧冷媒の熱を放熱する高圧側熱交換器(20)と、
低圧冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器(30)と、
高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル(41)を有し、前記ノズル(41)から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器(30)にて蒸発した気相冷媒を吸引するとともに、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機(10)の吸入圧を上昇させるエジェクタ(40)と、
前記エジェクタ(40)から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、気相冷媒用出口が前記圧縮機(10)の吸引側に接続され、液相冷媒用出口が前記低圧側熱交換器(30)に接続された気液分離手段(50)と、
前記圧縮機(10)から吐出した冷媒を前記ノズル(41)を迂回させて前記低圧側熱交換器(30)に導く冷媒通路(90)を構成する配管手段と、
前記冷媒通路(90)に冷媒を流す場合と流さない場合とを切り換えるバルブ(91、93)とを具備し、
前記冷媒通路(90)に冷媒を流すことにより、前記冷媒通路(90)から前記蒸発器(30)を通した後に前記気液分離手段(50)へ流すか、又は、前記冷媒通路(90)から前記蒸発器(30)を通した後に前記エジェクタ(40)へ流して、前記低圧側熱交換器(30)内に滞留した冷凍機油を前記圧縮機(10)に戻すオイル戻しモードを備えることを特徴とするエジェクタサイクル。
It is a vapor compression type ejector cycle that moves the heat on the low temperature side to the high temperature side,
A high-pressure side heat exchanger (20) that dissipates heat of the high-pressure refrigerant discharged from the compressor (10);
A low pressure side heat exchanger (30) for evaporating the low pressure refrigerant;
It has a nozzle (41) that decompresses and expands high-pressure refrigerant in an isentropic manner, and sucks vapor-phase refrigerant evaporated in the low-pressure side heat exchanger (30) by a high-speed refrigerant flow injected from the nozzle (41). And an ejector (40) for converting the expansion energy into pressure energy to increase the suction pressure of the compressor (10),
The refrigerant flowing out from the ejector (40) is separated into a gas phase refrigerant and a liquid phase refrigerant, a gas phase refrigerant outlet is connected to the suction side of the compressor (10), and a liquid phase refrigerant outlet is the low pressure side. A gas-liquid separation means (50) connected to the heat exchanger (30);
Piping means constituting a refrigerant passage (90) for guiding the refrigerant discharged from the compressor (10) to the low pressure side heat exchanger (30) by bypassing the nozzle (41);
A valve (91 , 93 ) for switching between flowing and not flowing refrigerant in the refrigerant passage (90);
By flowing the refrigerant through the refrigerant passage ( 90 ), the refrigerant is passed from the refrigerant passage (90) through the evaporator (30) and then to the gas-liquid separation means (50), or the refrigerant passage (90). And an oil return mode for returning the refrigeration oil accumulated in the low-pressure side heat exchanger (30) to the compressor (10) after flowing through the evaporator (30) to the ejector (40). Ejector cycle characterized by
前記冷媒通路(90)には、冷媒を等エンタルピ的に減圧膨脹させる減圧手段(93)が設けられていることを特徴とする請求項5に記載のエジェクタサイクル。The ejector cycle according to claim 5, wherein the refrigerant passage (90) is provided with decompression means (93) for decompressing and expanding the refrigerant in an enthalpy manner. 冷媒として二酸化炭素が用いられていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。The ejector cycle according to any one of claims 1 to 6, wherein carbon dioxide is used as the refrigerant. 冷媒として炭化水素が用いられていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。The ejector cycle according to any one of claims 1 to 6, wherein hydrocarbon is used as the refrigerant. 冷媒としてフロンが用いられていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載のエジェクタサイクル。7. The ejector cycle according to claim 1, wherein chlorofluorocarbon is used as the refrigerant.
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