JP4259092B2

JP4259092B2 - エジェクタサイクル、空調装置および車両用空調装置

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Publication number: JP4259092B2
Application number: JP2002321311A
Authority: JP
Inventors: 宏巳太田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2022-11-05
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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、周知のごとく、エジェクタ内のノズルにて冷媒を減圧膨張させてノズルから噴射する高速の冷媒流の巻き込み作用により低圧側熱交換器である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、蒸発器から流出する冷媒の過熱度が大きくなり、蒸発器内の気相冷媒領域が拡大すると、蒸発器を流れる冷媒の平均体積流量が増大するため、蒸発器内の平均流速が増大して蒸発器内で発生する圧力損失が流速の略２乗に比例して増大する。
【０００４】
このため、蒸発器内を循環する冷媒の質量流量が減少して蒸発器での吸熱能力が低下してしまい、圧縮機に吸入される気相冷媒の圧力が低下してしまうため、高圧側冷媒圧力、つまり圧縮機の吐出圧が低下してしまう。
【０００５】
そして、高圧側冷媒圧力が低下すると、ノズルでの断熱熱落差、つまりノズルでのエンタルピ減少量が低下してしまい、エジェクタのポンプ作用（ＪＩＳＺ８１２６番号２．１．２．３等参照）が低下するので、蒸発器内を循環する冷媒の質量流量が更に減少してしまい、過渡的に蒸発器の吸熱能力が急激に低下してしまうという問題が発生してしまう。
【０００６】
なお、上記問題は、放熱器の雰囲気温度が低いとき、蒸発器での熱負荷が急増したとき、高圧側冷媒圧力が急低下したとき、及びノズルの絞り開度が小さくなったとき等に発生し易い。
【０００７】
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、蒸発器の吸熱能力が急激に低下してしまうことを抑制することを目的とする。
【０００８】
【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、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上になるとともに、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、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、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、高圧冷媒を減圧膨張させるとともに、その絞り開度が可変制御されるノズル（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しながら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）とを備え、低圧側熱交換器（３０）の冷媒出口における冷媒過熱度が所定値以下のときには、高圧側の冷媒圧力が、高圧側の冷媒温度に基づいて決定される目標高圧となるようにノズル（４１）の開度を制御し、冷媒過熱度が所定値を超えたときには、冷媒過熱度が所定値以下となるようにノズル（４１）の開度を制御することを特徴とする。
【０００９】
これにより、低圧側熱交換器（３０）内を循環する冷媒の質量流量が減少してしまうこと未然に防止でき得るので、低圧側熱交換器（３０）の吸熱能力が急激に低下してしまうことを未然に防止でき得る。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、低圧側熱交換器（３０）の冷媒入口側における冷媒温度と低圧側熱交換器（３０）の冷媒出口における冷媒温度との温度差に基づいて冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段を備え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、低圧側熱交換器（３０）にて冷却された流体の温度と低圧側熱交換器（３０）の冷媒入口における冷媒温度との温度差に基づいて冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段を備え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、低圧側熱交換器（３０）側の圧力、及び低圧側熱交換器（３０）の冷媒出口における冷媒温度に基づいて冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段を備え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、低圧側熱交換器（３０）側の圧力、及び低圧側熱交換器（３０）にて冷却された流体の温度に基づいて冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上になるとともに、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、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、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、高圧冷媒を減圧膨張させるとともに、その絞り開度が可変制御されるノズル（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しながら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、ノズル（４１）の開度を制御する制御手段とを備え、制御手段は、低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときに、ノズル（４１）の開度を大きくした後、低圧側熱交換器（３０）の冷媒出口における冷媒過熱度が所定値以下のときには、高圧側の冷媒圧力が、高圧側の冷媒温度に基づいて決定される目標高圧となるようにノズル（４１）の開度を制御し、冷媒過熱度が所定値を超えたときには、冷媒過熱度が所定値以下となるようにノズル（４１）の開度を制御することを特徴とする。
【００１６】
これにより、低圧側熱交換器（３０）内を循環する冷媒の質量流量が減少してしまうこと未然に防止でき得るので、低圧側熱交換器（３０）の吸熱能力が急激に低下してしまうことを未然に防止でき得る。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のエジェクタサイクルの低圧側熱交換器（３０）にて室内に吹き出す空気を冷却する空調装置であって、制御手段は、低圧側熱交換器（３０）に室内に吹き出す空気を送風する送風機（１０６）の風量を増大させるときを、低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときとしてノズル（４１）の開度を大きくすることを特徴とする。
【００１９】
これにより、低圧側熱交換器（３０）内を循環する冷媒の質量流量が減少してしまうこと未然に防止でき得るので、低圧側熱交換器（３０）の吸熱能力が急激に低下して室内に吹き出す空気の温度が急上昇してしまうことを未然に防止でき得る。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、請求項６に記載のエジェクタサイクルの低圧側熱交換器（３０）にて車室内に吹き出す空気を冷却する車両用空調装置であって、低圧側熱交換器（３０）に導く車室内空気量と低圧側熱交換器（３０）に導く車室外空気量とを制御する内外気導入ユニット（１０３〜１０５）を有し、制御手段は、低圧側熱交換器（３０）に導く車室内空気量及び車室外空気量が変化して低圧側熱交換器（３０）に導かれる空気の温度が上昇するときを、低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときとしてノズル（４１）の開度を大きくすることを特徴とする。
【００２１】
これにより、低圧側熱交換器（３０）内を循環する冷媒の質量流量が減少してしまうこと未然に防止でき得るので、低圧側熱交換器（３０）の吸熱能力が急激に低下して室内に吹き出す空気の温度が急上昇してしまうことを未然に防止でき得る。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、請求項６に記載のエジェクタサイクルの低圧側熱交換器（３０）にて室内に吹き出す空気を冷却する空調装置であって、制御手段は、低圧側熱交換器（３０）にて冷却された空気の目標温度を低下させるときを、低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときとしてノズル（４１）の開度を大きくすることを特徴とする。
【００２３】
これにより、低圧側熱交換器（３０）内を循環する冷媒の質量流量が減少してしまうこと未然に防止でき得るので、低圧側熱交換器（３０）の吸熱能力が急激に低下して室内に吹き出す空気の温度が急上昇してしまうことを未然に防止でき得る。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、請求項６に記載のエジェクタサイクルの低圧側熱交換器（３０）にて室内に吹き出す空気を冷却する空調装置であって、制御手段は、室内に吹き出す空気の目標温度を低下させるときを、低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときであるとしてノズル（４１）の開度を大きくすることを特徴とする空調装置。
【００２５】
これにより、低圧側熱交換器（３０）内を循環する冷媒の質量流量が減少してしまうこと未然に防止でき得るので、低圧側熱交換器（３０）の吸熱能力が急激に低下して室内に吹き出す空気の温度が急上昇してしまうことを未然に防止でき得る。
【００２６】
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。
【００２７】
【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、内燃機関（エンジン）と電動モータとを組み合わせて走行するハイブリッド自動車用の空調装置に適用したものであって、図１はエジェクタサイクル（空調装置）の模式図である。
【００２８】
圧縮機１０は、走行用電動モータとは別の電動モータ、つまり専用の電動モータにより駆動されて冷媒を吸入圧縮するものであり、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。
【００２９】
蒸発器３０は、室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ものである。なお、エジェクタ４０の詳細は後述する。
【００３０】
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。
【００３１】
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、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。
【００３２】
空調ケーシング１０１は室内に吹き出す空気の流路を構成するダクト手段であり、この空調ケーシング１０１の空気流れ上流側部位には、車室内気を導入する内気導入口１０３及び車室外空気を導入する外気導入口１０４が形成されており、これら導入口１０４、１０３の開口度合いは、内外気切替ドア１０５により制御される。つまり本実施形態では、導入口１０４、１０３及び内外気切替ドア１０５等により内外気導入ユニットが構成される。
【００３３】
送風機１０６は室内に吹き出す空気を送風する遠心式のものであり、蒸発器３０は、空調ケーシング１０１のうち送風機１０６の空気流れ下流側に配置されて室内に吹き出す空気を冷却する。
【００３４】
また、空調ケーシング１０１内のうち蒸発器３０の空気流れ下流側には、エンジンを冷却するエンジン冷却水を熱源として蒸発器３０を通過した空気を加熱するヒータコア１０７が配設されているとともに、このヒータコア１０７を迂回させて空気を下流側に流通させるバイパス通路１０８が設けられている。
【００３５】
エアミックスドア１０９はバイパス通路１０８を流通する冷風量とヒータコア１０７を通過して加熱される温風量とを調整するバイパス風量調節手段であり、冷房運転時は、バイパス通路１０８を全開として蒸発器３０の能力を制御することにより車出内に吹き出す空気の温度を制御し、除湿運転時や暖房運転時には、冷風量と温風量とを風量割合を制御して車出内に吹き出す空気の温度を制御する。
【００３６】
また、空調ケーシング１０１の最下流側部位には、車室内乗員の上半身、つまり車室内上方側に空調空気を吹き出すためのフェイス吹出口１１０、車室内乗員の足元、つまり車室内下方側に空気を吹き出すためのフット吹出口１１１、及びフロントガラス１１３の内面に向かって空気を吹き出すためのデフロスタ吹出口１１２等が設けられている。
【００３７】
そして、上記各吹出口１１０〜１１２の空気流れ上流側部位には、各吹出口１１０〜１１２を開閉制御する吹出モード切換ドア１１４〜１１６が配設されている。
【００３８】
次に、エジェクタ４０について述べる。
【００３９】
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。
【００４０】
なお、混合部４２においては、ノズル４１から噴射する冷媒流の運動量と、蒸発器３０からエジェクタ４０に吸引される冷媒流の運動量との和が保存されるように混合するので、混合部４２においても冷媒の静圧が上昇する。
【００４１】
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、冷媒の動圧を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、混合部４２とディフューザ４３とを総称して昇圧部と呼ぶ。
【００４２】
つまり、理想的なエジェクタ４０においては、混合部４２で２種類の冷媒流の運動量の和が保存されるように冷媒圧力が増大し、ディフューザ４３でエネルギーが保存されるように冷媒圧力が増大することが望ましい。
【００４３】
また、ノズル４１は、通路途中に通路面積が最も縮小した喉部４１ａ、及び喉部４１ａ以降は内径が徐々に拡大する末広部４１ｂを有するラバールノズル（流体工学（東京大学出版会）参照）であり、ノズル４１の絞り開度の調整は、ニードル弁４４をアクチュエータ４５によりノズル４１内でノズル４１の軸線方向に変位させることによって行う。なお、本実施形態では、アクチュエータ４５として、ねじ機構を用いたステッピングモータやリニアソレノイド等の電気式のアクチュエータを採用している。
【００４４】
次に、本実施形態に係るエジェクタサイクル制御系の構成について述べる。
【００４５】
図１中、高圧冷媒温度センサ８１は、高圧側の冷媒温度（本実施形態では、放熱器２０の冷媒出口側の冷媒温度）Ｔｈを検出する冷媒温度検出手段であり、高圧センサ８２は、高圧側の冷媒圧力（本実施形態では、放熱器２０の冷媒入口側の冷媒圧力）Ｐｈを検出する圧力検出手段であり、エバ後センサ８３は、蒸発器３０を通過した直後の空気温度、つまり蒸発器３０の温度を検出する温度検出手段である。
【００４６】
また、入口冷媒温度センサ８４は蒸発器３０に流入する冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段であり、出口冷媒温度センサ８５は蒸発器３０から流出冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段であり、これらセンサ８１〜８５の検出信号は、電子制御装置（ＥＣＵ）８０に入力されている。
【００４７】
そして、ＥＣＵ８０は、センサ８１〜８５の入力値に基づいて予め記憶されたプログラムに従って圧縮機１０の回転数、ノズル４１の絞り開度、送風機１０６、内外気切替ドア１０５、エアミックスドア１０９及び吹出モード切換ドア１１４〜１１６等を制御する。
【００４８】
次に、本実施形態に係るエジェクタサイクルの作動を述べる。
【００４９】
１．エジェクタサイクルの概略作動（図３参照）。
【００５０】
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。
【００５１】
なお、本実施形態では、冷媒を二酸化炭素として高圧側の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上としているので、放熱器２０内で冷媒は、凝縮することなく温度を低下させながらエンタルピを低下させる。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
２．圧縮機１０の制御
２．１冷房運転時
蒸発器３０を通過した直後の空気温度、つまりエバ後センサ８３の検出温度が目標吹出温度ＴＡＯとなるように圧縮機１０の回転数を制御する。
【００５６】
なお、目標吹出温度ＴＡＯとは、室内に吹き出す空気の目標温度であり、本実施形態では、下記の数式１に基づいて決定している。
【００５７】
【数１】
ＴＡＯ＝Ｋｓｅｔ×Ｔｓｅｔ−Ｋｒ×Ｔｒ−Ｋａｍ×Ｔａｍ−Ｋｓ×Ｔｓ−Ｃ１
Ｋｓｅｔ、Ｋｒ、Ｋａｍ、Ｋｓ：ゲイン
Ｃ１：定数
Ｔｒ：室内空気温度
Ｔａｍ：室外空気温度
Ｔｓ：日射量
２．２除湿運転時や除湿暖房運転時
エバ後センサ８３の検出温度が、蒸発器３０にてフロスト現象が発生しない程度の温度となるように圧縮機１０の回転数を制御する。
【００５８】
３．エジェクタ４０（ノズル４１の絞り開度）の制御
蒸発器３０の冷媒出口側における冷媒過熱度が所定値（本実施形態では、３℃）以下のときには、高圧側の冷媒圧力Ｐｈが高圧冷媒温度センサ８１の検出温度Ｔｈから決定される目標圧力Ｔｐとなるようにノズル４１の絞り開度を制御する。
【００５９】
ここで、目標圧力Ｔｐとは、その高圧側冷媒温度Ｔｈに対してエジェクタサイクルの成績係数が最も高くなるような高圧側冷媒圧力であり、具体的には、図４に示すように、高圧側の冷媒圧力Ｐｈの増加に応じて大きくなる値である。
【００６０】
つまり、冷媒過熱度が所定値以下の場合には、ＥＣＵ８０は、高圧側の冷媒温度Ｔｈが上昇に応じてノズル４１の絞り開度を小さくして高圧側冷媒圧力Ｐｈを上昇させ、逆に、高圧側の冷媒温度Ｔｈが降下に応じてノズル４１の絞り開度を大きくして高圧側冷媒圧力を低下させる。
【００６１】
なお、本実施形態では、蒸発器３０の冷媒入口側における冷媒温度と蒸発器３０の冷媒出口における冷媒温度との温度差の絶対値を冷媒過熱度としている。
【００６２】
一方、冷媒過熱度が所定値を超えたときには、高圧側冷媒温度Ｔｈに基づいて決定される目標圧力Ｔｐに影響されることなく、冷媒過熱度が所定値以下となるように、ノズル４１の絞り開度を大きくする。
【００６３】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００６４】
冷媒過熱度が所定値を超えたときには、高圧側冷媒温度Ｔｈに基づいて決定される目標圧力Ｔｐに影響されることなく、冷媒過熱度が所定値以下となるように、ノズル４１の絞り開度を大きくするので、蒸発器３０内を循環する冷媒の質量流量が減少してしまうこと未然に防止でき得る。
【００６５】
延いては、蒸発器３０の吸熱能力が急激に低下して車室内に吹き出す空気の温度が急上昇してしまうことを未然に防止しながら、高い効率を維持しながらエジェクタサイクルを運転することができ得る。
【００６６】
因みに、エバ後センサ８３の検出温度が急上昇したとき、又は所定温度を超えたときに、高圧側冷媒温度Ｔｈに基づいて決定される目標圧力Ｔｐに影響されることなく、冷媒過熱度が所定値以下となるように、ノズル４１の絞り開度を大きくすれば、車室内に吹き出す空気の温度が上昇することを抑制することができるものの、エバ後センサ８３の検出温度が上昇した時点で既に車室内に吹き出す空気の温度を上昇し始めているので、乗員に対して不快感を与えるおそれがある。
【００６７】
これに対して、本実施形態は、蒸発器３０を通過した空気より早く温度変化が現れる冷媒過熱度をパラメータとして、絞り開度を大きくする過熱度制御モードを実行するので、蒸発器３０を循環する冷媒が不足することによる吹出空気温度上昇を未然に防止できる。
【００６８】
また、高圧側冷媒温度Ｔｈに基づいて決定される目標圧力Ｔｐとなるように絞り開度を制御する高圧制御モードに加えて、過熱度制御モードを有しているので、放熱器２０の雰囲気温度が低いとき、蒸発器３０での熱負荷が急増したとき、高圧側冷媒圧力が急低下したとき、及びノズル４１の絞り開度が小さくなったとき等であっても、車室内に吹き出す空気の温度が上昇し続けることを確実に防止できる。
【００６９】
（第２実施形態）
第１実施形態では、蒸発器３０の冷媒入口側における冷媒温度と蒸発器３０の冷媒出口における冷媒温度との温度差に基づいて冷媒過熱度を検出したが、蒸発器３０にて冷却された空気の温度と蒸発器３０の冷媒出口における冷媒温度とは相関関係があることから、本実施形態は、蒸発器３０にて冷却された空気の温度、つまりエバ後センサ８３の検出温度と蒸発器３０の冷媒入口における冷媒温度との温度差に基づいて冷媒過熱度を検出するものである。
【００７０】
なお、本実施形態に係るエジェクタサイクルの構成は第１実施形態と同じである。
【００７１】
（第３実施形態）
第１実施形態では、蒸発器３０の冷媒入口側における冷媒温度と蒸発器３０の冷媒出口における冷媒温度との温度差に基づいて冷媒過熱度を検出したが、蒸発器３０の冷媒入口側における冷媒温度と蒸発器３０側の冷媒圧力とは相関関係があることから、本実施形態は、蒸発器３０側の圧力、及び蒸発器３０の冷媒出口における冷媒温度に基づいて冷媒過熱度を検出するものである。
【００７２】
蒸発器３０側の圧力、つまり蒸発器３０の冷媒入口側から冷媒出口側に至る部位の圧力は、圧力損失分を除けば略一定であり、その圧力は蒸発器３０の冷媒入口側における冷媒温度に対応するものである。
【００７３】
なお、図５は本実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図であり、入口冷媒温度センサ８４に代えて、冷媒圧力を検出する圧力センサ８６が蒸発器３０の冷媒入口側に設けられている。
【００７４】
因みに、圧力損失分を除けば、蒸発器３０の冷媒入口側から冷媒出口側に至る部位の圧力は略一定であるので、圧力センサ８６を蒸発器３０の冷媒出口側に設置してもよいことは言うまでもない。
【００７５】
（第４実施形態）
第３実施形態では、蒸発器３０側の圧力、及び蒸発器３０の冷媒出口における冷媒温度に基づいて冷媒過熱度を検出したが、蒸発器３０にて冷却された空気の温度と蒸発器３０の冷媒出口における冷媒温度とは相関関係があることから、本実施形態では、蒸発器３０側の圧力、及び蒸発器３０にて冷却された空気の温度、つまりエバ後センサ８３の検出温度に基づいて冷媒過熱度を検出するものである。
【００７６】
（第５実施形態）
本実施形態は、蒸発器３０での熱負荷を増加させるとき、つまり蒸発器３０を循環する冷媒量が不足する可能性が高いときには、冷媒過熱度を検出することなく、ノズル４１の絞り開度を大きくし、その後、冷媒過熱度が所定値以下となるようにノズル４１の絞り開度を制御するものである。
【００７７】
具体的には、図６のフローチャートに示されるように、ＥＣＵ８０又は手動スイッチ９０（図７参照）から送風量を増大させる信号が送風機１０６に発せられ、蒸発器３０での熱負荷が上昇して循環媒量が不足する可能性が高いときには、ノズル４１の絞り開度を大きくし（Ｓ１、Ｓ２）、その後、冷媒過熱度をパラメータとして、高圧制御モード及び過熱度制御モードを行う（Ｓ３〜Ｓ６）。
【００７８】
これにより、蒸発器３０内を循環する冷媒の質量流量が減少してしまうこと未然に防止でき得るので、蒸発器３０の吸熱能力が急激に低下して車室内に吹き出す空気の温度が急上昇してしまうことを未然に防止でき得る。
【００７９】
（第６実施形態）
第５実施形態は、送風量が増大するときに、蒸発器３０での熱負荷を増加するものとみなして、冷媒過熱度を検出することなく、ノズル４１の絞り開度を大きくしたが、本実施形態は、蒸発器３０に導く車室内空気量及び車室外空気量が変化して蒸発器３０に導かれる空気の温度が上昇する可能性があるときに、蒸発器３０での熱負荷を増加するものとみなして、冷媒過熱度を検出することなく、ノズル４１の絞り開度を大きくし、その後、冷媒過熱度が所定値以下となるようにノズル４１の絞り開度を制御するものである。
【００８０】
具体的には、室内空気温度が室外空気温度より高いときに外気導入モードから内気循環モードに切り替わったとき、及び室外空気温度が室内空気温度より高いときに内気循環モードから外気導入モードに切り替わったとき等に、ノズル４１の絞り開度を大きくし、その後、冷媒過熱度が所定値以下となるようにノズル４１の絞り開度を制御するものである。
【００８１】
なお、本実施形態と、第５実施形態とを組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【００８２】
（第７実施形態）
本実施形態も第５実施形態の変形例であり、本実施形態は、目標吹出温度ＴＡＯが低下したときに、蒸発器３０での熱負荷を増加するものとみなして、冷媒過熱度を検出することなく、ノズル４１の絞り開度を大きくし、その後、冷媒過熱度が所定値以下となるようにノズル４１の絞り開度を制御するものである。
【００８３】
なお、本実施形態と、第５、６実施形態のうち少なくとも一方の実施形態とを組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【００８４】
（第８実施形態）
本実施形態も第５実施形態の変形例であり、本実施形態は、目標蒸発器後温度ＴＥＯが低下したときに、蒸発器３０での熱負荷を増加するものとみなして、冷媒過熱度を検出することなく、ノズル４１の絞り開度を大きくし、その後、冷媒過熱度が所定値以下となるようにノズル４１の絞り開度を制御するものである。
【００８５】
なお、目標蒸発器後温度ＴＥＯは、冷房運転時にあっては、前述のごとく、目標吹出温度ＴＡＯと一致し、除湿運転時や暖房運転時には、外気温度等に基づいて決定される値である。
【００８６】
因みに、本実施形態と、第５〜７実施形態のうち少なくとも１つの実施形態とを組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【００８７】
（その他の実施形態）
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ハイブリッド自動車用空調装置に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、燃料電池を用いた電気自動車用空調装置、や冷蔵庫や冷凍車等のその他のものにも適用することができる。
【００８８】
また、本発明は上述の実施形態そのものに限定されるものではなく、上述の実施形態に示された実施形態のうち、少なくとも２つの実施形態を組み合わせてもよい。
【００８９】
また、アクチュエータ４５の構成は、上述の実施形態に示されたものに限定されるものではない。
【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】目標圧力と冷媒温度との関係を示すグラフである。
【図５】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６】本発明の第６実施形態に係るエジェクタサイクルの制御を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第６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、
４１…ノズル、４４…ニードル弁、４５…アクチュエータ、
５０…気液分離器、６０…絞り。

Claims

高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上になるとともに、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、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
前記圧縮機（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、
高圧冷媒を減圧膨張させるとともに、その絞り開度が可変制御されるノズル（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しながら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）とを備え、
前記低圧側熱交換器（３０）の冷媒出口における冷媒過熱度が所定値以下のときには、高圧側の冷媒圧力が、高圧側の冷媒温度に基づいて決定される目標高圧となるように前記ノズル（４１）の開度を制御し、
前記冷媒過熱度が前記所定値を超えたときには、前記冷媒過熱度が前記所定値以下となるように前記ノズル（４１）の開度を制御することを特徴とするエジェクタサイクル。
前記低圧側熱交換器（３０）の冷媒入口側における冷媒温度と前記低圧側熱交換器（３０）の冷媒出口における冷媒温度との温度差に基づいて前記冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段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。
前記低圧側熱交換器（３０）にて冷却された流体の温度と前記低圧側熱交換器（３０）の冷媒入口における冷媒温度との温度差に基づいて前記冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段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。
前記低圧側熱交換器（３０）側の圧力、及び前記低圧側熱交換器（３０）の冷媒出口における冷媒温度に基づいて前記冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段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。
前記低圧側熱交換器（３０）側の圧力、及び前記低圧側熱交換器（３０）にて冷却された流体の温度に基づいて前記冷媒過熱度を検出する過熱度検出手段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。
高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上になるとともに、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、
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１０）と、
前記圧縮機（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、
高圧冷媒を減圧膨張させるとともに、その絞り開度が可変制御されるノズル（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しながら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、
前記ノズル（４１）の開度を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときに、前記ノズル（４１）の開度を大きくした後、前記低圧側熱交換器（３０）の冷媒出口における冷媒過熱度が所定値以下のときには、高圧側の冷媒圧力が、高圧側の冷媒温度に基づいて決定される目標高圧となるように前記ノズル（４１）の開度を制御し、前記冷媒過熱度が前記所定値を超えたときには、前記冷媒過熱度が前記所定値以下となるように前記ノズル（４１）の開度を制御することを特徴とするエジェクタサイクル。
請求項６に記載のエジェクタサイクルの前記低圧側熱交換器（３０）にて室内に吹き出す空気を冷却する空調装置であって、
前記制御手段は、前記低圧側熱交換器（３０）に室内に吹き出す空気を送風する送風機（１０６）の風量を増大させるときを、前記低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときとして前記ノズル（４１）の開度を大きくすることを特徴とする空調装置。
請求項６に記載のエジェクタサイクルの前記低圧側熱交換器（３０）にて車室内に吹き出す空気を冷却する車両用空調装置であって、
前記低圧側熱交換器（３０）に導く車室内空気量と前記低圧側熱交換器（３０）に導く車室外空気量とを制御する内外気導入ユニット（１０３〜１０５）を有し、
前記制御手段は、前記低圧側熱交換器（３０）に導く車室内空気量及び車室外空気量が変化して前記低圧側熱交換器（３０）に導かれる空気の温度が上昇するときを、前記低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときとして前記ノズル（４１）の開度を大きくすることを特徴とする車両用空調装置。
請求項６に記載のエジェクタサイクルの前記低圧側熱交換器（３０）にて室内に吹き出す空気を冷却する空調装置であって、
前記制御手段は、前記低圧側熱交換器（３０）にて冷却された空気の目標温度を低下させるときを、前記低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときとして前記ノズル（４１）の開度を大きくすることを特徴とする空調装置。
請求項６に記載のエジェクタサイクルの前記低圧側熱交換器（３０）にて室内に吹き出す空気を冷却する空調装置であって、
前記制御手段は、前記室内に吹き出す空気の目標温度を低下させるときを、前記低圧側熱交換器（３０）での熱負荷を増加させるときとして前記ノズル（４１）の開度を大きくすることを特徴とする空調装置。