JP4270098B2

JP4270098B2 - エジェクタサイクル

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Publication number: JP4270098B2
Application number: JP2004304002A
Authority: JP
Inventors: 真池上; 裕嗣武内; 春幸西嶋
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-10-19
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2024-10-19
Also published as: JP2006118726A

Description

本発明は、冷媒減圧手段および冷媒循環手段をなすエジェクタを有するエジェクタサイクルに関するものであり、例えば、車両用冷凍冷蔵装置の冷凍サイクルに適用して有効である。

本出願人は、特許文献１において冷媒減圧手段および冷媒循環手段をなすエジェクタを使用した蒸気圧縮式冷凍サイクル（エジェクタサイクル）を提案している。この特許文献１では、エジェクタと、エジェクタ下流側に配置される気液分離器との間に第１蒸発器を配置するとともに、気液分離器の液相冷媒出口側とエジェクタの冷媒吸引口側との間に第２蒸発器を設けるものが実施形態の１つとして記載されている。
特許第３３２２２６３号公報

ところで、上記特許文献１において、第１蒸発器の冷媒蒸発温度が０℃より低い条件にてサイクルが運転されることがある。従って、第１蒸発器のフロスト（霜付き）による冷却性能の低下が課題となる。しかし、上記特許文献１では除霜手段について提案されていない。

また、冷凍車等では、荷物を目的地に運搬して降ろした後は、庫内が空になるので、冷凍サイクルの運転を停止する。すると、庫内壁面の霜が解けて庫内空気の湿度が上昇し、庫内壁面に結露が生じて、庫内壁面が水浸しになる。そこで、庫内壁面の温度を庫内空気の露点温度以上に加温して、庫内壁面での結露を防止する加温運転が必要となるが、この加温運転についても上記特許文献１には何ら提案されていない。

本発明は、複数の蒸発器を備える、エジェクタを使用した蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、エジェクタの冷媒流出側に配置される蒸発器の加温運転を簡単に実行できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）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（１１）と、
前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１２ａ）、前記ノズル部（１２ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１２ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１２ｃ）からの吸引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（１２ｂ）を有するエジェクタ（１２）と、
前記エジェクタ（１２）の冷媒流出側に配置され、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（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１３）と、
前記冷媒吸引口（１２ｃ）に吸引される冷媒の通路（１５、１５０）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（１７）とを備え、
前記エジェクタ（１２）には流量調整手段（１２ｄ）が備えられており、
前記第１蒸発器（１３）を配置した冷蔵庫側の室内壁面を前記第１蒸発器（１３）により庫内空気の露点温度以上に加温して前記冷蔵庫側の加温運転を行うときは、前記圧縮機（１０）を起動するとともに、前記第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度が前記庫内空気の露点温度以上に上昇するように前記流量調整手段（１２ｄ）を所定値以上の冷媒流量状態に制御することを特徴としている。

これによると、第１蒸発器（１３）はエジェクタ（１２）の冷媒流出側（駆動流側）に配置され、第２蒸発器（１７）は吸引冷媒側に配置されているから、第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発圧力よりも第２蒸発器（１７）の冷媒蒸発圧力が低くくなって、第１蒸発器（１３）の冷却温度よりも第２蒸発器（１７）の冷却温度の方を低くできる。
このような特徴を有するサイクルにおいて、第１蒸発器（１３）を配置した冷蔵庫側の加温運転を行うときは、エジェクタ（１２）の流量調整手段（１２ｄ）を所定値以上の冷媒流量状態に制御することで第１蒸発器（１３）自身の冷媒蒸発温度を庫内空気の露点温度以上に上昇させ、これにより、冷蔵庫側の加温運転を良好に実行できる。

請求項２に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）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（１１）と、
前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１２ａ）、前記ノズル部（１２ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１２ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１２ｃ）からの吸引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（１２ｂ）を有するエジェクタ（１２）と、
前記エジェクタ（１２）の冷媒流出側に配置され、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（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１３）と、
前記冷媒吸引口（１２ｃ）に吸引される冷媒の通路（１５、１５０）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（１７）とを備え、
前記第１蒸発器（１３）を配置した冷蔵庫側の室内壁面を前記第１蒸発器（１３）により庫内空気の露点温度以上に加温して前記冷蔵庫側の加温運転を行うときは、前記圧縮機（１０）を起動するとともに、前記第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度が前記庫内空気の露点温度以上に上昇するように前記圧縮機（１２）の冷媒吐出能力を所定値以上に制御することを特徴とする。

これによると、圧縮機（１２）の能力制御により第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度を高めて、冷蔵庫側の加温運転を実行できる。他の作用効果は請求項１と同じである。

請求項３に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）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（１１）と、
前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１２ａ）、前記ノズル部（１２ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１２ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１２ｃ）からの吸引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（１２ｂ）を有するエジェクタ（１２）と、
前記エジェクタ（１２）の冷媒流出側に配置され、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（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１３）と、
前記冷媒吸引口（１２ｃ）に吸引される冷媒の通路（１５、１５０）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（１７）とを備え、
前記第１蒸発器（１３）を配置した冷蔵庫側の室内壁面を前記第１蒸発器（１３）により庫内空気の露点温度以上に加温して前記冷蔵庫側の加温運転を行うときは、前記圧縮機（１０）を起動するとともに、前記第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度が前記庫内空気の露点温度以上に上昇するように前記放熱器（１１）の冷却風量を所定値以下に制御することを特徴とする。

これによると、放熱器（１１）の冷却風量制御により第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度を高めて、冷蔵庫側の加温運転を実行できる。他の作用効果は請求項１、２と同じである。

請求項４に記載の発明では、冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）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（１１）と、
前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１２ａ）、前記ノズル部（１２ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１２ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１２ｃ）からの吸引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（１２ｂ）を有するエジェクタ（１２）と、
前記エジェクタ（１２）の冷媒流出側に配置され、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（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１３）と、
前記冷媒吸引口（１２ｃ）に吸引される冷媒の通路（１５、１５０）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（１７）とを備え、
前記第１蒸発器（１３）を配置した冷蔵庫側の室内壁面を前記第１蒸発器（１３）により庫内空気の露点温度以上に加温して前記冷蔵庫側の加温運転を行うときは、前記圧縮機（１０）を起動するとともに、前記第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度が前記庫内空気の露点温度以上に上昇するように前記第１蒸発器（１３）の風量を所定値以上に制御することを特徴とする。

これによると、第１蒸発器（１３）の風量制御により第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度を高めて、冷蔵庫側の加温運転を実行できる。他の作用効果は請求項１、２、３と同じである。
請求項５に記載の発明のように、請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタサイクルにおいて、前記第２蒸発器（１７）の入口部に可変絞り機構（１６）を設けてもよい。
請求項６に記載の発明のように、請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタサイクルにおいて、前記冷蔵庫側の加温運転を制御する電気制御装置（２０）と、前記電気制御装置（２０）に加温運転の指令を出す加温スイッチ（２６ａ）とを備えるようにしてもよい。

なお、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ものである。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるエジェクタサイクルを示しており、本実施形態は車両用冷凍冷蔵装置の冷凍サイクルに適用した例を示す。圧縮機１０は冷媒を吸入、圧縮するもので、この圧縮機１０を図示しない車両走行用エンジンによりベルト等を介して回転駆動するようになっている。

本実施形態では圧縮機１０として固定容量型圧縮機を用いており、この固定容量型圧縮機１０の作動のオンオフ制御を電磁クラッチ１０ａにより行って、圧縮機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制御するようになっている。なお、圧縮機１０として吐出容量を変化できる可変容量型圧縮機を使用して、吐出容量の制御により冷媒吐出能力を制御するようにしてもよい。

圧縮機１０の冷媒流れ下流側には放熱器１１が配置されている。放熱器１１は圧縮機１０から吐出された高圧冷媒と冷却ファン１１ａにより送風される外気（車室外空気）との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却する。冷却ファン１１ａはモータにより回転数制御（風量制御）が可能な電動式冷却ファンである。

放熱器１１の冷媒流れ下流側部位にはエジェクタ１２が配置されている。このエジェクタ１２は流体を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する作動流体の巻き込み作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプである（ＪＩＳＺ８１２６番号２．１．２．３等参照）。

エジェクタ１２には、放熱器１１から流入する高圧冷媒の通路面積を小さく絞って、高圧冷媒を等エントロピ的に減圧膨張させるノズル部１２ａと、ノズル部１２ａの冷媒噴出口と同一空間に配置され、後述する第２蒸発器１７からの気相冷媒を吸引する冷媒吸引口１２ｃが備えられている。

さらに、ノズル部１２ａおよび冷媒吸引口１２ｃの冷媒流れ下流側部位には、昇圧部をなすディフューザ部１２ｂが配置されている。このディフューザ部１２ｂは冷媒の通路面積を徐々に大きくする形状に形成されており、冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる作用、つまり、冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換する作用を果たす。

更に、エジェクタ１２のノズル部１２ａの入口部には流量調整機構１２ｄが設けてある。この流量調整機構１２ｄはノズル部１２ａの絞り通路面積を変化させて冷媒流量を調整する可変絞り機構であって、具体的にはエジェクタ１２の軸方向（ノズル部１２ａの冷媒流れ方向）に移動可能なニードル弁１２ｅと、このニードル弁１２ｅの軸方向位置を制御するアクチュエータ１２ｆとからなる。

ニードル弁１２ｅの先端部はテーパ状に形成され、このテーパ状先端部の位置制御によりノズル部１２ａの絞り通路面積を変化させるようになっている。アクチュエータ１２ｆは例えばステッピングモータから構成され、ステッピングモータのロータ部の回転運動をねじ機構等によりエジェクタ１２の軸方向の変位に変換してニードル弁１２ｅの軸方向位置を制御する。

エジェクタ１２のディフューザ部１２ｂの冷媒流出側は第１蒸発器１３に接続される。この第１蒸発器１３の冷媒流出側は気液分離器１４に接続される。この気液分離器１４はタンク形状からなり、第１蒸発器１３から流出した冷媒の気液を密度差により分離して、気液分離器１４のタンク形状内部の上方側に気相冷媒が溜まり、下方側に液相冷媒が溜まる。

そこで、気液分離器１４のタンク形状の上方部に気相冷媒の出口１４ａを設けて圧縮機１０の吸入側に接続している。一方、気液分離器１４のタンク形状の下方部に液相冷媒の出口１４ｂを設けて、この液相冷媒の出口１４ｂとエジェクタ１２の冷媒吸引口１２ｃとの間を分岐通路１５により結合している。

この分岐通路１５には絞り機構１６が設けられ、この絞り機構１６の冷媒流出側に第２蒸発器１７が設けられている。ここで、絞り機構１６は気液分離器１４からの液相冷媒を減圧して第２蒸発器１７での冷媒蒸発圧力を調節するものである。この絞り機構１６は、具体的には、キャピラリチューブやオリフィス等からなる固定絞り、あるいは絞り開度を調節可能な可変絞りのいずれで構成してもよい。

ここで、絞り機構１６を可変絞りで構成する場合は第２蒸発器１７での冷媒蒸発圧力や冷媒蒸発温度、あるいは第２蒸発器１７出口での冷媒過熱度を可変絞りの絞り開度の調節により調節することが好ましい。

エジェクタ１２の冷媒流出側に位置する第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）はディフューザ部１２ｂにて昇圧した後の圧力であり、これに対し、第２蒸発器１７はエジェクタ１２の冷媒吸引口１２ｃの上流側に位置しているので、第２蒸発器１７の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）は第１蒸発器１３よりも低くなる。

そこで、本実施形態では、車両用冷凍冷蔵装置における冷蔵庫の冷却手段として第１蒸発器１３を用い、車両用冷凍冷蔵装置における冷凍庫の冷却手段として第２蒸発器１７を用いている。

第１蒸発器１３および第２蒸発器１７には、それぞれ第１、第２送風機１８、１９により庫内空気が送風されるようになっている。この第１、第２送風機１８、１９はモータ回転数制御により風量が制御可能な電動送風機である。

次に、本実施形態の電気制御部の概要を説明すると、電気制御装置（以下ＥＣＵと略称）２０はマイクロコンピュータおよびその周辺回路等により構成されるものである。圧縮機１０の電磁クラッチ１０ａ、放熱器１１の電動式冷却ファン１１ａ、エジェクタ１２の流量調整機構１２ｄのアクチュエータ１２ｆ、および第１、第２送風機１８、１９等の作動をＥＣＵ２０の制御出力により制御するようになっている。

第１蒸発器１３近傍の所定位置には温度センサ２１が配置され、この温度センサ２１により第２蒸発器１９近傍の空気温度を検出する。この温度センサ２１の検出信号はＥＣＵ２０に入力される。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。圧縮機１０を車両エンジンにより駆動すると、圧縮機１０は気液分離器１４内の気相冷媒を吸入して圧縮し、吐出する。この吐出冷媒（高温高圧状態の冷媒）は放熱器１１に流入して外気により冷却され凝縮する。放熱器１１から流出した液相冷媒は、エジェクタ１２に流入しノズル部１２ａで減圧され、気液２相状態となる。

このノズル部１２ａで高圧冷媒の圧力エネルギーが速度エネルギーに変換され、冷媒は高速度となってノズル噴出口から噴出する。この際に生じるノズル噴出口付近の圧力低下により、冷媒吸引口１２ｃから第２蒸発器１７にて蒸発した気相冷媒を吸引する。

ノズル部１２ａから噴出した冷媒と冷媒吸引口１２ｃに吸引された冷媒は、ノズル部１２ａ下流側で混合してディフューザ部１２ｂに流入する。このディフューザ部１２ｂでは通路面積の拡大により、冷媒の速度（膨張）エネルギーが圧力エネルギーに変換されるため、冷媒の圧力が上昇する。

そして、エジェクタ１２のディフューザ部１２ｂから流出した冷媒は第１蒸発器１３に流入し、ここで第１送風機１８の送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、第１送風機１８の送風空気を冷却できる。第１蒸発器１３を通過した冷媒は気液分離器１４内に流入して、気相冷媒と液相冷媒とに分離される。気液分離器１４内の気相冷媒は圧縮機１０に吸入され、圧縮される。

一方、気液分離器１４内の液相冷媒は分岐通路１５側へ流れる。この液相冷媒は絞り機構１６で減圧されて第２蒸発器１７に流入し、ここで第２送風機１９の送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、第２送風機１９の送風空気を冷却できる。第２蒸発器１７で蒸発した気相冷媒は冷媒吸引口１２ｃに吸引され、ノズル部１２ａからの高速噴出流（駆動流）と混合する。

前述のごとく第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも第２蒸発器１７の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）が低くなるので、第１蒸発器１３により冷却される冷蔵庫の冷却温度（例えば−５℃）よりも第２蒸発器１７により冷却される冷凍庫の冷却温度（例えば−２５℃）を低くすることができる。従って、冷凍冷蔵装置の冷蔵庫と冷凍庫とを所定の温度差を付けた２つ温度帯で良好に冷却できる。

ところで、第１蒸発器１３にフロスト（霜付き）が発生すると、第１送風機１８の送風量が減少して、第１蒸発器１３付近の空気温度が上記冷蔵庫の冷却温度（例えば−５℃）よりも更に所定温度低い温度（フロスト判定温度）Ｔａ以下に低下する。

本実施形態では、第１蒸発器１３付近の空気温度が温度センサ２１により検出され、その検出信号がＥＣＵ２０に入力される。そこで、ＥＣＵ２０では第１蒸発器１３付近の空気温度が上記フロスト判定温度Ｔａ以下に低下すると第１蒸発器１３のフロスト状態を判定して、第１蒸発器１３の除霜運転を自動的に行う。

この除霜運転では、圧縮機１０の運転状態を維持したまま、第１蒸発器１３の冷媒蒸発温度を一時的に０℃よりも高い温度域に上昇させるようにサイクル運転状況を変化させる。

この除霜運転をモリエル線図に基づいて具体的に説明する。先ず、図２は通常運転時、すなわち、除霜運転を行っていない通常の冷凍冷蔵運転時のサイクル挙動を示すモリエル線図で、図３は除霜運転時のサイクル挙動を示すモリエル線図である。図２、図３におけるａ〜ｊ点は、図１の冷凍サイクルにおけるａ〜ｊの部位における冷媒の状態を示す。

図２、３において、ｅ〜ｆのエンタルピ増加部分が第１蒸発器１３の吸熱分であり、また、ｉ〜ｊによるエンタルピ増加部分が第２蒸発器１７の吸熱分である。

通常運転時には第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力が０℃等温線に対応する冷媒蒸発圧力よりも低くなっており、第１蒸発器１３の冷媒蒸発温度が０℃よりも低い温度（例えば、−５℃）になっている。

そこで、本実施形態では、第１蒸発器１３のフロストを判定して、第１蒸発器１３の除霜運転を行うときは、ＥＣＵ２０の制御出力によりエジェクタ１２の流量調整機構１２ｄのアクチュエータ１２ｆを動作させて、流量調整機構１２ｄのニードル弁１２ｅをノズル部１２ａの絞り通路の面積が増大する方向（図１の左方向）に移動させる。

これにより、ノズル部１２ａを通過する冷媒流（駆動流）の流量が増加し、ディフューザ部１２ｂでの昇圧量が増加するので、第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力を０℃等温線に対応する冷媒蒸発圧力よりも高い圧力に上昇させることができる。この結果、第１蒸発器１３の表面温度が０℃より高い温度（例えば、１０℃付近）に上昇して、第１蒸発器１３の表面の霜を溶かすことができる。

ここで、第１、第２蒸発器１３、１７間の絞り機構１６として、通常運転時と除霜運転とで絞り開度（絞り通路面積）を切り替える可変絞りを用いて、除霜運転時には絞り機構１６の絞り面積を通常運転時よりも一段と小さい値に切り替えるようにすれば、除霜運転時でも絞り機構１６での減圧量を大きくして（図３のｈ→ｉの圧力降下参照）、第２蒸発器１７の冷媒蒸発圧力を通常運転時と同レベルに維持できる。

この結果、除霜運転時でも第２蒸発器１７の冷媒蒸発温度を通常運転時と同レベルの低温（例えば−２５℃）に維持でき、冷凍庫の冷却作用を続行できる。

上記除霜運転の実行により、第１蒸発器１３近傍の空気温度が上記フロスト判定温度Ｔａよりも所定温度αだけ高い除霜終了温度Ｔｂ（Ｔｂ＝Ｔａ＋α）まで上昇すると、ＥＣＵ２０にて除霜運転の終了を判定して、ＥＣＵ２０の制御出力によりエジェクタ１２の流量調整機構１２ｄのアクチュエータ１２ｆを動作させ、流量調整機構１２ｄのニードル弁１２ｅを除霜運転開始前の元の位置（通常運転時の位置）に復帰させ、ノズル部１２ａの絞り通路の面積を通常運転時の元の大きさに復帰（減少）させる。

これにより、ノズル部１２ａを通過する冷媒流（駆動流）の流量が減少し、ディフューザ部１２ｂでの昇圧量が減少するので、第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力を０℃等温線に対応する冷媒蒸発圧力よりも低い圧力に復帰させ、第１蒸発器１３による冷蔵庫の冷却作用を再び発揮できる。

なお、絞り機構１６を構成する上記可変絞りの具体例としては、サーボモータ等のアクチュエータにより位置制御される可動板部材に、通常運転用の大面積の第１絞り穴と、除霜運転用の小面積の第２絞り穴とを開口し、通常運転時には大面積の第１絞り穴で冷媒の減圧を行い、除霜運転時には小面積の第２絞り穴で冷媒の減圧を行うように、可動板部材の位置を切替制御すればよい。

また、絞り機構１６として第２蒸発器１７の冷媒蒸発圧力または冷媒蒸発温度に応答して絞り開度を調整する可変絞りを用いて、除霜運転時にも第２蒸発器１７によって冷凍庫の冷却作用を続行できるようにしてもよい。

（第２実施形態）
第１実施形態は、エジェクタ１２に流量調整機構１２ｄを備えて、第１蒸発器１３の除霜運転時にはエジェクタ１２の冷媒流量を通常運転時よりも大きくして、第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力を０℃等温線に対応する冷媒蒸発圧力よりも高い圧力に上昇させているが、第２実施形態は圧縮機１０の冷媒吐出能力の制御によって第１蒸発器１３の除霜運転を行うものである。

すなわち、第２実施形態によると、ＥＣＵ２０が第１蒸発器１３のフロストを判定して、第１蒸発器１３の除霜を行うときは、ＥＣＵ２０から圧縮機１０の冷媒吐出能力を増大するための制御信号を圧縮機１０に加える。第２実施形態では、第１実施形態と同様に固定容量型圧縮機１０のオンオフ動作を電磁クラッチ１０ａにより制御し、そのオンオフ動作の比率により冷媒吐出能力を制御するようにしている。

従って、第１蒸発器１３の除霜運転時には、圧縮機１０のオン動作比率（稼働率）が通常運転時よりも所定量大きくなるように電磁クラッチ１０ａの通電制御を行う。これにより、圧縮機１０の冷媒吐出能力（冷媒吐出流量）が通常運転時よりも増大して、エジェクタ１２の冷媒流量が増大する。この結果、第１実施形態と同等のサイクル挙動が生じて第１蒸発器１３の除霜を行うことができる。

なお、圧縮機１０として吐出容量を変化できる可変容量型圧縮機を使用する場合は、第１蒸発器１３の除霜運転時に可変容量型圧縮機の容量制御機構に吐出容量増加の制御信号を加えて冷媒吐出能力を増大させればよい。

更に、圧縮機１０として回転数制御可能な電動圧縮機を使用する場合は、第１蒸発器１３の除霜運転時に電動圧縮機のモータに回転数増加の制御信号を加えて冷媒吐出能力を増大させればよい。

（第３実施形態）
第３実施形態は放熱器１１の冷却風量の制御によって第１蒸発器１３の除霜を行うものである。

すなわち、第３実施形態によると、ＥＣＵ２０が第１蒸発器１３のフロストを判定して、第１蒸発器１３の除霜を行うときは、ＥＣＵ２０から放熱器１１の冷却ファン１１ａのモータに対して、回転数低下（風量低下）の制御信号を加える。

これにより、第１蒸発器１３の除霜運転時には、冷却ファン１１ａの冷却風量が通常運転時よりも所定量減少するので、放熱器１１の空気側冷却能力が低下して、放熱器１１での冷媒圧力（サイクル高圧圧力）が上昇する。

このサイクル高圧圧力の上昇によってエジェクタ１２の冷媒流量が増大する。この結果、第１実施形態と同等のサイクル挙動が生じて第１蒸発器１３の除霜を行うことができる。

（第４実施形態）
第４実施形態は第１蒸発器１３の風量制御によって第１蒸発器１３の除霜を行うものである。

すなわち、第４実施形態によると、ＥＣＵ２０が第１蒸発器１３のフロストを判定して、第１蒸発器１３の除霜を行うときは、ＥＣＵ２０から第１蒸発器１３に送風する第１送風機１８のモータに対して、回転数上昇（風量上昇）の制御信号を加える。

これにより、第１蒸発器１３の除霜運転時には、第１送風機１８の風量が通常運転時よりも所定量増加するので、第１蒸発器１３の冷却熱負荷が増加して、第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力（サイクル低圧圧力）が上昇する。このため、サイクル高圧圧力の上昇→エジェクタ１２の冷媒流量増大→第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力の上昇という循環が起こり、
第１蒸発器１３の除霜を行うことができる。

なお、上記第１〜第４実施形態では、エジェクタ１２の流量調整機構１２ｄの制御、圧縮機１０の冷媒吐出能力制御、放熱器１１の冷却風量制御、および第１蒸発器１３の風量制御をそれぞれ個別に実行して、第１蒸発器１３の除霜運転を行う場合を説明したが、上記第１〜第４実施形態による制御を複数組み合わせて第１蒸発器１３の除霜運転を行うようにしてもよい。

また、上記第１〜第４実施形態では、第２蒸発器１７の除霜運転について説明していないが、第２蒸発器１７の除霜が必要な場合は、第１蒸発器１３の除霜運転とは別手段、例えば、サイクル高圧側の高温冷媒を第２蒸発器１７に導入する等の手段で第２蒸発器１７の除霜を行えばよい。

（第５〜第９実施形態）
図４〜図８は第５〜第９実施形態であり、本発明を適用可能な冷凍サイクル構成の他の例を示す。なお、図４〜図８はいずれも冷凍サイクル構成のみを図示し、圧縮機１０の電磁クラッチ１０ａ、放熱器１１の冷却ファン１１ａ、エジェクタ１２の流量調整機構１２ｄ、第１、第２蒸発器１３、１７の第１、第２送風機１８、１９、ＥＣＵ２０等の図示を省略している。

図４は第５実施形態であり、第１実施形態における分岐通路１５の代わりに、放熱器１１の出口側からエジェクタ１２の冷媒吸引口１２ｃに至る分岐通路１５０を設け、この分岐通路１５０に冷媒流れの上流側から下流側へ向かって、通路開閉機構をなす電磁弁２２、絞り機構１６、および第２蒸発器１７を直列に配置している。

第５実施形態の冷凍サイクル構成においても、第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力よりも第２蒸発器１７の冷媒蒸発圧力が低くなるので、第１蒸発器１３による冷蔵作用と第２蒸発器１７による冷凍作用とを同時に実行できる。そして、第５実施形態においても上記第１〜第４実施形態による第１蒸発器１３の除霜運転を同様に行うことができる。

図５は第６実施形態であり、上記第５実施形態の変形である。すなわち、第６実施形態では、放熱器１１の出口側から第１蒸発器１３の出口側（圧縮機１０の吸入側）に至る分岐通路１５１を上記第５実施形態に更に追加している。

この分岐通路１５１には冷媒流れの上流側から下流側へ向かって、通路開閉機構をなす電磁弁２３、絞り機構２４、および第３蒸発器２５を直列に配置している。絞り機構２４も絞り機構１６と同様に固定絞り、可変絞りのいずれで構成してもよい。

第６実施形態によると、第１蒸発器１３および第３蒸発器２５の冷媒蒸発圧力が同等になり、そして、第２蒸発器１７の冷媒蒸発圧力が第１蒸発器１３および第３蒸発器２５の冷媒蒸発圧力よりも低くなる。

従って、第１、第３蒸発器１３、２５による冷蔵作用と第２蒸発器１７による冷凍作用とを同時に実行できる。そして、第６実施形態においても第１〜第４実施形態による第１蒸発器１３の除霜運転を同様に行うことができる。

図６は第７実施形態であり、上記第５実施形態（図４）の変形である。すなわち、第７実施形態では、第１蒸発器１３と並列に設けられた分岐通路１５２を上記第５実施形態（図４）に更に追加している。

この分岐通路１５２には冷媒流れの上流側から下流側へ向かって、絞り機構２４と第３蒸発器２５を直列に配置している。

第７実施形態によると、第１蒸発器１３および第３蒸発器２５の冷媒蒸発圧力が同等になり、そして、第２蒸発器１７の冷媒蒸発圧力が第１蒸発器１３および第３蒸発器２５の冷媒蒸発圧力よりも低くなる。第７実施形態においても第１〜第４実施形態による第１蒸発器１３の除霜運転を同様に行うことができる。

図７は第８実施形態であり、第１実施形態（図１）の変形である。すなわち、第８実施形態では、第１蒸発器１３と並列に設けられた分岐通路１５２を第１実施形態（図４）に追加し、この分岐通路１５２に冷媒流れの上流側から下流側へ向かって、絞り機構２４と第３蒸発器２５を直列に配置している。

第８実施形態によると、第１蒸発器１３および第３蒸発器２５の冷媒蒸発圧力が同等になり、そして、第２蒸発器１７の冷媒蒸発圧力が第１蒸発器１３および第３蒸発器２５の冷媒蒸発圧力よりも低くなる。第８実施形態においても第１〜第４実施形態による第１蒸発器１３の除霜運転を同様に行うことができる。

図８は第９実施形態であり、第１実施形態（図１）の変形である。すなわち、第９実施形態では、放熱器１１の出口側から第１蒸発器１３の出口側（気液分離器１４の入口側）に至る分岐通路１５１を第１実施形態に更に追加している。

この分岐通路１５１には冷媒流れの上流側から下流側へ向かって、絞り機構２４および第３蒸発器２５を直列に配置している。

第９実施形態によると、第１蒸発器１３および第３蒸発器２５の冷媒蒸発圧力が同等になり、そして、第２蒸発器１７の冷媒蒸発圧力が第１蒸発器１３および第３蒸発器２５の冷媒蒸発圧力よりも低くなる。第８実施形態においても第１〜第４実施形態による第１蒸発器１３の除霜運転を同様に行うことができる。

（第１０実施形態）
上述の第１〜第９実施形態は、第１蒸発器１３の除霜運転に関するものであるが、第１０実施形態は第１蒸発器１３の加温運転に関するものである。

最初に、加温運転について説明すると、車両用冷凍冷蔵装置（冷凍車）においては、通常の冷凍冷蔵運転をしながら、庫内の荷物を目的地に運搬し、庫内の荷物を降ろした後は、冷凍庫、冷蔵庫の室内が空の状態になるので、冷凍サイクルの運転を停止する。

この冷凍サイクル停止状態が継続されることにより、冷凍庫、冷蔵庫の室内壁面の温度が上昇して、この室内壁面に付着していた霜が溶けて庫内空気の水分量が飽和水蒸気量を超えて結露する。この結果として、冷凍庫、冷蔵庫の室内壁面が水浸しになるという不具合が発生する。

そこで、冷凍庫、冷蔵庫の室内壁面を庫内空気の露点温度以上に加温して、庫内空気の結露を防止することが加温運転である。

第１０実施形態は、前述の第１実施形態による第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）の上昇を図って、第１蒸発器１３を配置した冷蔵庫側の加温運転を行うものである。なお、第２蒸発器１７を配置した冷凍庫側の加温運転は、必要に応じて、別手段（高温冷媒の導入等）で行うものとする。

図９は第１０実施形態を示すもので、ＥＣＵ２０には操作パネル２６の種々な操作スイッチの操作信号が入力される。この操作パネル２６には加温運転の指令を出す加温スイッチ２６ａが設けられている。第１０実施形態の冷凍サイクル構成は第１実施形態（図１）と同じである。

ユーザー（運転者）が加温運転が必要であると判断したときは操作パネル２６の加温スイッチ２６ａを手動操作して投入する。これにより、ＥＣＵ２０はエジェクタ１２の流量調整機構１２ｄに制御出力を加えて、流量調整機構１２ｄを加温運転時に必要となる所定の高流量状態に駆動する。

この結果、ノズル部１２ａを通過する冷媒流（駆動流）の流量が増加し、ディフューザ部１２ｂでの昇圧量が増加するので、第１蒸発器１３の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を上昇させる。そのため、第１蒸発器１３を配置した冷蔵庫側の室内壁面を庫内空気の露点温度以上に加温して、冷蔵庫側の室内壁面における結露を防止できる。なお、加温運転時にも、第２蒸発器１７は冷凍庫側の冷却機能を続行する。

そして、第１蒸発器１３近傍の温度（温度センサ２１の検出温度）がユーザー（運転者）設定による所定温度以上に上昇したら、ＥＣＵ２０により圧縮機１０を自動的に停止し、加温運転を停止する。この加温運転停止後も、送風機１８、１９の作動は継続して庫内温度の均一化を図る。

なお、第１０実施形態では、エジェクタ１２の流量調整機構１２ｄの制御により第１蒸発器１３の加温運転を行うようにしているが、第１蒸発器１３の加温運転を第２〜第４実施形態のサイクル運転制御で行ったり、あるいは第１〜第４実施形態によるサイクル運転制御を複数個組み合わせて第１蒸発器１３の加温運転を行うようにしてもよい。

（他の実施形態）
なお、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。

（１）上述の実施形態では、車両用冷凍冷蔵装置における冷蔵庫内を第１蒸発器１３で冷却し、冷凍庫内を第２蒸発器１７で冷却する例を説明したが、例えば、第１蒸発器１３で車室内を冷房し、第２蒸発器１７で冷蔵庫内を冷却する用途に本発明を適用してもよい。また、熱負荷の異なる複数部位の冷房のために本発明を適用してもよい。

もちろん、車両用に限らず、定置用の冷凍サイクルに本発明を適用してもよい。このように、本発明は複数の温度帯で冷却が必要な種々な用途に適用できる。

（２）第１〜第４実施形態では、第１蒸発器１３近傍の空気温度を温度センサ２１により検出して第１蒸発器１３の除霜運転を自動的に行うようにしているが、これは具体的な一例を示すにすぎず、除霜運転の自動制御は種々変形できる。例えば、第１蒸発器１３近傍の空気温度の代わりに、第１蒸発器１３の表面温度を温度センサ２１により検出して、除霜運転の自動制御を行うようにしてもよい。

また、第１蒸発器１３近傍の冷媒通路内に冷媒温度を検出する冷媒温度センサを設け、第１蒸発器１３近傍の冷媒温度に基づいて除霜運転の自動制御を行うようにしてもよい。また、第１蒸発器１３近傍の冷媒温度と冷媒圧力は相関関係があるから、第１蒸発器１３近傍の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサを設け、第１蒸発器１３近傍の冷媒圧力に基づいて除霜運転の自動制御を行うようにしてもよい。

更に、上記のごとき温度センサ２１や冷媒圧力センサを廃止して、ＥＣＵ２０のタイマー機能にてサイクルの起動後に、所定の時間間隔で除霜運転を所定時間のみ自動的に行うようにしてもよい。

（３）上述の実施形態において絞り機構１６および絞り機構２４を固定絞りまたは可変絞りで構成する旨説明しているが、絞り機構１６および絞り機構２４として特別の絞り手段を設置せずに、例えば、第２、第３蒸発器１７、２５の入口側冷媒配管の流路長さによる圧損を利用して、この入口側冷媒配管自体により絞り機構１６、２４を構成してもよい。

また、第２、第３蒸発器１７、２５の実際の搭載位置に基づく重力方向の高さ位置の差（ヘッド差）による圧損を利用して、第２、第３蒸発器１７、２５の入口側冷媒配管自体により絞り機構１６、２４を構成してもよい。

（４）上述の実施形態では、冷媒の種類を特定しなかったが、冷媒はフロン系、ＨＣ系の代替フロン、二酸化炭素（ＣＯ₂）など蒸気圧縮式の超臨界サイクルおよび亜臨界サイクルのいずれに適用できるものであってもよい。

なお、ここでフロンとは炭素、フッ素、塩素、水素からなる有機化合物の総称であり、
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。

また、ＨＣ（炭化水素）系冷媒とは、水素、炭素を含み、自然界に存在する冷媒物質の
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。

本発明の第１実施形態によるエジェクタサイクルを示す模式図である。第１実施形態による通常運転時のモリエル線図である。第１実施形態による除霜運転時のモリエル線図である。本発明の第５実施形態によるエジェクタサイクルを示す模式図である。本発明の第６実施形態によるエジェクタサイクルを示す模式図である。本発明の第７実施形態によるエジェクタサイクルを示す模式図である。本発明の第８実施形態によるエジェクタサイクルを示す模式図である。本発明の第９実施形態によるエジェクタサイクルを示す模式図である。本発明の第１０実施形態によるエジェクタサイクルを示す模式図である。

符号の説明

１０…圧縮機、１１…放熱器、１２…エジェクタ、１２ａ…ノズル部、
１２ｂ…ディフューザ部（昇圧部）、１２ｃ…冷媒吸引口、１２ｄ…流量調整機構、
１３…第１蒸発器、１４…気液分離器、１５、１５０〜１５２…分岐通路、
１６、２４…絞り機構、１７…第２蒸発器、２５…第３蒸発器。

Claims

冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）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（１１）と、
前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１２ａ）、前記ノズル部（１２ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１２ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１２ｃ）からの吸引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（１２ｂ）を有するエジェクタ（１２）と、
前記エジェクタ（１２）の冷媒流出側に配置され、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（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１３）と、
前記冷媒吸引口（１２ｃ）に吸引される冷媒の通路（１５、１５０）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（１７）とを備え、
前記エジェクタ（１２）には流量調整手段（１２ｄ）が備えられており、
前記第１蒸発器（１３）を配置した冷蔵庫側の室内壁面を前記第１蒸発器（１３）により庫内空気の露点温度以上に加温して前記冷蔵庫側の加温運転を行うときは、前記圧縮機（１０）を起動するとともに、前記第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度が前記庫内空気の露点温度以上に上昇するように前記流量調整手段（１２ｄ）を所定値以上の冷媒流量状態に制御することを特徴とするエジェクタサイクル。
冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）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（１１）と、
前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１２ａ）、前記ノズル部（１２ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１２ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１２ｃ）からの吸引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（１２ｂ）を有するエジェクタ（１２）と、
前記エジェクタ（１２）の冷媒流出側に配置され、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（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１３）と、
前記冷媒吸引口（１２ｃ）に吸引される冷媒の通路（１５、１５０）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（１７）とを備え、
前記第１蒸発器（１３）を配置した冷蔵庫側の室内壁面を前記第１蒸発器（１３）により庫内空気の露点温度以上に加温して前記冷蔵庫側の加温運転を行うときは、前記圧縮機（１０）を起動するとともに、前記第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度が前記庫内空気の露点温度以上に上昇するように前記圧縮機（１２）の冷媒吐出能力を所定値以上に制御することを特徴とするエジェクタサイクル。
冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）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（１１）と、
前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１２ａ）、前記ノズル部（１２ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１２ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１２ｃ）からの吸引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（１２ｂ）を有するエジェクタ（１２）と、
前記エジェクタ（１２）の冷媒流出側に配置され、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（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１３）と、
前記冷媒吸引口（１２ｃ）に吸引される冷媒の通路（１５、１５０）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（１７）とを備え、
前記第１蒸発器（１３）を配置した冷蔵庫側の室内壁面を前記第１蒸発器（１３）により庫内空気の露点温度以上に加温して前記冷蔵庫側の加温運転を行うときは、前記圧縮機（１０）を起動するとともに、前記第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度が前記庫内空気の露点温度以上に上昇するように前記放熱器（１１）の冷却風量を所定値以下に制御することを特徴とするエジェクタサイクル。
冷媒を吸入し圧縮する圧縮機（１０）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（１１）と、
前記放熱器（１１）下流側の冷媒を減圧膨張させるノズル部（１２ａ）、前記ノズル部（１２ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により冷媒が内部に吸引される冷媒吸引口（１２ｃ）、および前記高い速度の冷媒流と前記冷媒吸引口（１２ｃ）からの吸引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（１２ｂ）を有するエジェクタ（１２）と、
前記エジェクタ（１２）の冷媒流出側に配置され、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（１０）の吸入側に接続される第１蒸発器（１３）と、
前記冷媒吸引口（１２ｃ）に吸引される冷媒の通路（１５、１５０）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（１７）とを備え、
前記第１蒸発器（１３）を配置した冷蔵庫側の室内壁面を前記第１蒸発器（１３）により庫内空気の露点温度以上に加温して前記冷蔵庫側の加温運転を行うときは、前記圧縮機（１０）を起動するとともに、前記第１蒸発器（１３）の冷媒蒸発温度が前記庫内空気の露点温度以上に上昇するように前記第１蒸発器（１３）の風量を所定値以上に制御することを特徴とするエジェクタサイクル。
前記第２蒸発器（１７）の入口部に可変絞り機構（１６）が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のエジェクタサイクル。
前記冷蔵庫側の加温運転を制御する電気制御装置（２０）と、
前記電気制御装置（２０）に加温運転の指令を出す加温スイッチ（２６ａ）とを備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のエジェクタサイクル。