JP4352327B2 - エジェクタサイクル - Google Patents
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Description
内部熱交換器を含むエジェクタサイクルにおいて、冷媒としてはフロン系冷媒、HC冷媒又はCO2冷媒を使用できる(請求項6及び11参照)。冷媒がCO2の場合、内部熱交換及び放熱は亜臨界領域で行っても良いし、超臨界領域で行っても良い。本発明の内部熱交換器は、圧縮機の吐出口からエジェクタの入口までの間において最下流に位置しないように配置され、最下流には放熱器が位置する。放熱器に対する内部熱交換器の配置場所に応じて以下の二つのタイプに分類できる。
独立請求項1の発明に対応する第1タイプでは、ループ状の第1冷媒通路上に圧縮機、内部熱交換器、放熱器及びエジェクタが、冷媒の流れ方向においてこの順序で配置されている。つまり、上流側に内部熱交換器が、下流側に放熱器が位置している。放熱器は一つでも二つ以上の複数でも良い。一つの放熱器の途中に内部熱交換器を配置しても良い。複数の放熱器の放熱能力は同じでも異なっても良いが、何れも内部熱交換器よりも下流側に配置される。
独立請求項7の発明に対応する第2タイプでは、第1冷媒循環通路上に圧縮機、上流側放熱器、内部熱交換器、下流側放熱器及びエジェクタが、冷媒の流れ方向においてこの順序で配置されている。つまり、内部熱交換器は上流側放熱器と下流側放熱器との間に配置されている。上流側放熱器及び下流側放熱器の個数は一つでも二つ以上の複数でも良い。
エジェクタとしては、固定形状エジェクタ及び可変エジェクタの何れでも使用できる。気液分離器は含んでも良いし、含まなくても良い。
(構成)
図1に示す第1実施例のエジェクタサイクルは第1冷媒通路10上に配置された圧縮機12、内部熱交換器15、一つの放熱器20、エジェクタ25及び気液分離器30と、第2冷媒通路35上に配置された蒸発器37とを含む。ここで、放熱器20での放熱は亜臨界域で行なっているが、超臨界域で行っても良い。圧縮機12はガス冷媒を吸入し圧縮した後吐出するものであり、放熱器20は高温高圧のガス冷媒を放熱させる高圧側の外部熱交換器である。
次に、エジェクタサイクルの作用を説明する。モリエル線図を示す図2において、飽和曲線がxで示され、各工程がa、b、c、d及びeと、h、i及びjとで示されている。aは圧縮機12による圧縮工程を示し、bは内部熱交換器15による放熱工程を示す。工程a及びbはスーパヒート(SH)領域で行われる。cは放熱器20による放熱工程を示し、図2では放熱は亜臨界域で行われる。dはエジェクタ25による低圧膨張工程を示し、亜臨界域では過度な過冷却(サブクール(SC))状態で、超臨界域では極低温域に至らない状態で行われる。エジェクタ25による昇圧工程がeで示されている。
第1実施例のエジェクタサイクルによれば、以下の効果が得られる。
図3に示す第2実施例は、上記第1実施例と比べて、第1冷媒通路10上に二つの放熱器50及び53が直列に配置され、両者間に内部熱交換器56が配置されていることが異なる。その他の構成は第1実施例と同じである。
エジェクタ25の入口で最も過冷却が発生し難いように、第1放熱器50の放熱能力と第2放熱器53の放熱能力とをバランスさせることができる。
以下、第1実施例の変形例を示す。
気液分離器30を含む第1タイプは4つの態様がある。図4に示す第1態様では、第2冷媒通路37上に固定絞り74及び75を介して、二つの蒸発器71及び72が直列に配置されている。第1蒸発器71と第2蒸発器72とは同じ蒸発温度となるように構成されている。 図5に示す第2態様では、第1冷媒通路10上でエジェクタ25の下流側に第1蒸発器81が配置され、第2冷媒通路35上に固定絞り84を介して第2蒸発器82が配置されている。第1蒸発器81と第2蒸発器82とは同じ蒸発温度となるように構成されている。
気液分離器を含まない第2タイプには4つの態様がある。なお、気液分離器を含まない代わりに、例えば蒸発器の出口側のスーパーヒート(SH)を検出して、エジェクタに流れる流量を制御する等により、圧縮機での液圧縮を防止すれば良い。
15:内部熱交換器 20:放熱器
25:エジェクタ 30:気液分離器
35:第2冷媒通路 37:蒸発器
Claims (11)
- 吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(12)と、
前記圧縮機の吐出側の冷媒と吸入側の冷媒との間で熱交換する内部熱交換器(15)と、前記内部熱交換器から流出した冷媒を冷却する放熱器(20)と、
前記放熱器から流出した冷媒を減圧するとともに膨張エネルギを回収するエジェクタ(25)と、
前記エジェクタから流出した冷媒を蒸発させて熱を吸収する蒸発器(37)と、から成り、
前記内部熱交換器及び前記放熱器により前記エジェクタの入口における冷媒の過冷却度を小さくし、又は冷媒が極低温域になり難くすることを特徴とするエジェクタサイクル。 - 前記圧縮機、前記内部熱交換器、前記放熱器、前記エジェクタ及び気液分離器(30)が第1冷媒通路(10)上に配置され、前記蒸発器は該気液分離器から分岐し、該エジェクタのノズル部に合流する第2冷媒通路(35)上に配置されている請求項1に記載のエジェクタサイクル。
- 前記圧縮機、前記内部熱交換器、前記放熱器及び前記エジェクタが第1冷媒通路(126)上に配置され、前記蒸発器は前記放熱器の出口から分岐し前記エジェクタのノズル部に合流する第2冷媒通路(127)上に配置されている請求項1に記載のエジェクタサイクル。
- 前記第1冷媒通路又は前記第2冷媒通路に別の蒸発器が配置されている請求項2又は3に記載のエジェクタサイクル。
- 前記内部熱交換器の熱交換より前記圧縮機の吸入側の配管を加温する請求項2又は3に記載のエジェクタサイクル。
- 前記冷媒はフロン系、HC系又はCO2である請求項2又は3に記載のエジェクタサイクル。
- 吸入した冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(12)と、
前記圧縮機から吐出した冷媒を冷却する上流側放熱器(50)と、
前記上流側放熱器の出口側と前記圧縮機の吸入側との間で熱交換する内部熱交換器(56)と、
前記内部熱交換器から流出した冷媒を冷却する下流側放熱器(53)と、
前記下流側放熱器から流出した冷媒を減圧させるとともに膨張エネルギを回収するエジェクタ(25)と、
前記エジェクタから流出した冷媒を蒸発させて熱を吸収する蒸発器(37)と、から成り、
前記上流側放熱器、前記内部熱交換器及び前記下流側放熱器により前記エジェクタの入口における冷媒の過冷却度を小さくし、又は冷媒が極低温域になり難くすることを特徴とするエジェクタサイクル。 - 前記圧縮機、前記上流側放熱器、前記内部熱交換器、前記下流側放熱器、前記エジェクタ及び気液分離器が第1冷媒通路上に配置され、前記蒸発器は該気液分離器から分岐し該エジェクタのノズル部に合流する第2冷媒通路上に配置されている請求項7に記載のエジェクタサイクル。
- 前記第1冷媒通路又は前記第2冷媒通路に別の蒸発器を含む請求項8に記載のエジェクタサイクル。
- 前記内部熱交換器により前記圧縮機の吸入側の配管を加温する請求項8に記載のエジェクタサイクル。
- 前記冷媒はフロン系、HC系又はCO2である請求項8に記載のエジェクタサイクル。
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