JP4556791B2 - エジェクタ式冷凍サイクル - Google Patents

Description

本発明は、冷媒減圧手段および冷媒循環手段の役割を果たすエジェクタを有するエジェクタ式冷凍サイクルにおける除湿暖房機能に関する。

従来、除湿暖房運転を可能としたエジェクタ式冷凍サイクルは特許文献１に記載されている。
特開２００３−２０７２１８号公報

ところで、上記特許文献１のものでは、通常の冷房運転時に、エジェクタ下流側に位置する気液分離器内に溜まる液相冷媒を第１蒸発器→全開状態の絞り機構→第２蒸発器の順に直列に通過した後にエジェクタの冷媒吸引口に吸引させるサイクル構成になっているので、除湿暖房運転時に第２蒸発器を高圧側放熱器として作用させるために、第２蒸発器への冷媒流れを逆転して、放熱器下流側の高圧冷媒が第２蒸発器へ直接流入するようにしている。

この結果、除湿暖房運転のために２つの三方弁と１つの絞り機構とを設ける必要があり、サイクル構成が複雑となる。

本発明は、上記点に鑑み、複数の熱交換器を備えるエジェクタ式冷凍サイクルにおいて、簡素な構成にて少なくとも１つの熱交換器の機能を切り替えて運転可能とすることを目的とする。

本発明は上記目的を達成するため案出されたものであり、ノズル部（１４ａ）から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引するエジェクタ（１４）と、
前記エジェクタ（１４）の下流側に配置され、熱媒体と熱交換する第１熱交換器（１５）と、
前記エジェクタ（１４）の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口（１４ｂ）に接続される分岐通路（２０）と、
前記分岐通路（２０）に配置され、熱媒体と熱交換する第２熱交換器（１９）と、
前記第２熱交換器（１９）の上流側に設けられ、絞り開度を調節可能な上流側絞り（２１）と、
前記上流側絞り（２１）の絞り開度を調節し、前記第２熱交換器（１９）において冷媒が蒸発する第１運転モードと、前記第２熱交換器（１９）において冷媒が放熱する第２運転モードとを選択的に提供する制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）とを備えることを第１の特徴としている。

これによると、第２熱交換器（１９）の運転状態が、冷媒蒸発による冷媒への吸熱と、冷媒からの放熱とに切り替えられる。しかも、エジェクタ（１４）と第１、第２熱交換器（１５、１９）との接続を過剰に複雑化することがない。

冷媒の蒸発は、冷媒への吸熱を生じる。冷媒の蒸発は、冷房運転においては空調空気などの熱媒体を冷却する作用として、ヒートポンプ運転においては熱源空気などの熱媒体から熱を汲み上げ作用として表れ、把握されうる。冷媒の放熱は、冷媒の凝縮あるいは冷媒の過冷却により提供される。冷媒からの放熱は、空調空気などの熱媒体を加熱する作用、あるいは熱交換器そのものを加熱する作用として表れ、把握されうる。

本発明では上記第１の特徴において、さらに、前記第２熱交換器（１９）の下流側に設けられた下流側絞り（１４ｅ、２２）を備え、
前記第１運転モードと前記第２運転モードとの両方において、前記第１熱交換器（１５）において冷媒が蒸発するようになっている。

これによると、第１運転モードにおいては、第１、第２熱交換器（１５、１９）が両方とも蒸発器として機能して高い冷却能力を発揮でき、第２運転モードにおいては、第１熱交換器（１５）を蒸発器として機能させながら、第２熱交換器（１９）において放熱させることができる。例えば、除湿暖房や第２熱交換器（１９）の除霜に利用することができる。

本発明では、上記下流側絞り（１４ｅ、２２）を、具体的には絞り開度を調節可能な絞り機構（２２）にて構成すればよい。

これによると、第２熱交換器（１９）の運転状態に応じた絞り開度を提供することができる。

本発明では、上記下流側絞り（１４ｅ、２２）を、エジェクタ（１４）を通る流路により提供される固定絞り（１４ｅ）で構成してもよい。

これによると、簡単な構成で第２熱交換器（１９）内の冷媒圧力と第１熱交換器（１５）内の冷媒圧力とに差を与えることができる。

本発明では、上記第１の特徴において、熱媒体は空調空気であって、
前記第２熱交換器（１９）は前記第１熱交換器（１５）と熱交換した後の熱媒体と熱交換するよう配置されており、
前記第１運転モードは冷房運転を提供し、前記第２運転モードは除湿暖房運転を提供する。

これによると、冷房運転と、除湿暖房運転とを、エジェクタまわりの接続を複雑化することなく提供することができる。

本発明では、上記第１の特徴において、前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、前記第１運転モードにおいては、前記上流側絞り（２１）の絞り開度を、前記第２熱交換器（１９）内の冷媒圧力が前記第１熱交換器（１５）内の冷媒圧力より低くなるように調節し、
前記第２運転モードにおいては、前記上流側絞り（２１）の絞り開度を、前記第２熱交換器（１９）内の冷媒圧力が前記第１熱交換器（１５）内の冷媒圧力より高くなるように調節する。

これによると、第１運転モードにおいては、第１熱交換器（１５）と第２熱交換器（１９）とをともに蒸発器として機能させながら、それらの間に冷媒圧力の差を与えて優れた冷却機能を発揮させることができる。

第２運転モードにおいては、第１運転モードとは異なる放熱機能を第２熱交換器（１９）に発揮させながら、第１熱交換器（１５）においては低圧冷媒による冷却機能を発揮させることができる。第１熱交換器（１５）と第２熱交換器（１９）との間の冷媒圧力の差は、上流側絞り（２１）の絞り開度の差と、エジェクタ（１４）の作用とにより、あるいは場合によってはさらに下流側絞り（１４ｅ、２２）の作用が加わって実現される。

次に、本発明では、ノズル部（１４ａ）から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引するエジェクタ（１４）と、
前記エジェクタ（１４）の下流側に接続される第１蒸発器（１５）と、
前記エジェクタ（１４）の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口（１４ｂ）に接続される分岐通路（２０）と、
前記分岐通路（２０）に設けられた第２蒸発器（１９）と、
前記第２蒸発器（１９）の上流側および下流側に設けられた上流側絞り機構（２１）および下流側絞り機構（２２）と、
前記上流側絞り機構（２１）および前記下流側絞り機構（２２）の絞り開度を調節して、前記第２蒸発器（１９）で低圧冷媒が蒸発する冷房運転と、前記第２蒸発器（１９）に高圧冷媒が流入して放熱する除湿暖房運転とを選択的に提供する制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）とを備え、
前記第１蒸発器（１５）と前記第２蒸発器（１９）は、同一通風路（１７ａ）内にて前記第１蒸発器（１５）が空気流れ上流側に位置し、前記第２蒸発器（１９）が空気流れ下流側に位置するように配置され、
前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、前記冷房運転時には、前記上流側絞り機構（２１）を所定絞り状態とすることにより、前記上流側絞り機構（２１）で減圧された低圧冷媒が前記第２蒸発器（１９）で蒸発するようにし、かつ、前記下流側絞り機構（２２）を全開近傍の状態とし、
前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、前記除湿暖房運転時には、前記上流側絞り機構（２１）を全開近傍の状態とすることにより、高圧冷媒が前記第２蒸発器（１９）に流入するようにし、かつ、前記下流側絞り機構（２２）は所定絞り状態とし、前記下流側絞り機構（２２）にて減圧された低圧冷媒が前記冷媒吸引口（１４ｂ）に吸引されるようにし、
一方、前記第１蒸発器（１５）は、前記冷房運転時および前記除湿暖房運転時の双方において前記エジェクタ（１４）通過後の低圧冷媒が蒸発するようになっていることを第２の特徴としている。

この第２の特徴によると、エジェクタ（１４）上流側で分岐された分岐通路（２０）に第２蒸発器（１９）を設けているから、分岐通路（２０）の上流側から下流側へ向かう一方向に冷媒を流したまま、上流側絞り機構（２１）および下流側絞り機構（２２）の開度切替によって第２蒸発器（１９）を低圧側吸熱器として作用させる場合（冷房運転時）と高圧側放熱器として作用させる場合（除湿暖房運転時）とを切り替えることができる。

このため、従来技術のような２個の三方弁を必要とせずに、簡潔なサイクル構成にて除湿暖房運転が可能なエジェクタ式冷凍サイクルを提供できる。

そして、冷房運転時には下流側絞り機構（２２）を第２蒸発器（１９）の下流側流路の全開近傍の状態にするから、下流側絞り機構（２２）での圧損を小さくして第２蒸発器（１９）の冷却能力を良好に発揮できる。

また、除湿暖房運転時には下流側絞り機構（２２）を所定絞り状態として、下流側絞り機構（２２）にて減圧された低圧冷媒を冷媒吸引口（１４ｂ）に吸引させるから、除湿暖房運転時に第１蒸発器（１５）の冷媒蒸発圧力が吸引冷媒流によって上昇するという不具合が発生せず、第１蒸発器（１５）の冷却（除湿）能力を良好に発揮できる。

上記第２の特徴において、上流側絞り機構（２１）および下流側絞り機構（２２）は、具体的には第２蒸発器（１９）の上流側および下流側流路を全開する全開機能を果たすように構成することが好ましい。

次に、本発明では、ノズル部（１４ａ）から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引するエジェクタ（１４）と、
前記エジェクタ（１４）の下流側に接続される第１蒸発器（１５）と、
前記エジェクタ（１４）の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口（１４ｂ）に接続される分岐通路（２０）と、
前記分岐通路（２０）に設けられた第２蒸発器（１９）と、
前記第２蒸発器（１９）の上流側に設けられた絞り機構（２１）と、
前記絞り機構（２１）の絞り開度を調節して、前記第２蒸発器（１９）で低圧冷媒が蒸発する冷房運転と、前記第２蒸発器（１９）に高圧冷媒が流入して放熱する除湿暖房運転とを選択的に提供する制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）とを備え、
前記第１蒸発器（１５）と前記第２蒸発器（１９）は、同一通風路（１７ａ）内にて前記第１蒸発器（１５）が空気流れ上流側に位置し、前記第２蒸発器（１９）が空気流れ下流側に位置するように配置され、
前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、前記冷房運転時には、前記絞り機構（２１）を所定絞り状態とすることにより、前記絞り機構（２１）で減圧された低圧冷媒が前記第２蒸発器（１９）で蒸発するようにし、
前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、前記除湿暖房運転時には、前記絞り機構（２１）を全開近傍の状態とすることにより、高圧冷媒が前記第２蒸発器（１９）に流入するようにし、
かつ、前記除湿暖房運転時には、前記エジェクタ（１４）の流路を絞り流路（１４ｅ）として前記第２蒸発器（１９）通過後の高圧冷媒が減圧されるようにし、
一方、前記第１蒸発器（１５）は、前記冷房運転時および前記除湿暖房運転時の双方において前記エジェクタ（１４）通過後の低圧冷媒が蒸発するようになっていることを第３の特徴としている。

第３の特徴によると、前述の第２の特徴における上流側絞り機構（２１）に相当する絞り機構（２１）を第２蒸発器（１９）の上流側に設けているだけで、第２の特徴における下流側絞り機構（２２）は設けていない。

その代わりに、第３の特徴ではエジェクタ（１４）の流路を絞り流路（１４ｅ）として構成し、除湿暖房運転時には、この絞り流路（１４ｅ）にて第２蒸発器（１９）通過後の高圧冷媒が減圧されるようにしている。

従って、除湿暖房運転時に第１蒸発器（１５）の冷媒蒸発圧力が吸引冷媒流によって上昇するという不具合が発生せず、第１蒸発器（１５）の冷却（除湿）能力を良好に発揮できる。しかも、エジェクタ（１４）自体に構成した絞り流路（１４ｅ）にて減圧作用を発揮できるから、第２蒸発器（１９）下流側の絞り機構（２２）を廃止でき、サイクル構成をより一層簡素化できる。

なお、冷房運転時には第２蒸発器（１９）上流側の絞り機構（２１）の減圧作用が支配的となるように絞り機構（２１）の絞り開度を設定することにより、絞り流路（１４ｅ）での圧損発生に伴う冷房運転時の悪影響を抑制できる。

上記第３の特徴において、絞り機構（２１）は、具体的には第２蒸発器（１９）の上流側流路を全開する全開機能を果たすように構成することが好ましい。

上記した第２の特徴および第３の特徴において、「全開近傍の状態」とは、各流路の全開状態だけでなく、各流路の断面積よりも若干量小さい断面積にて各流路を開口する状態を含む意味である。

なお、上記各手段および特許請求の範囲の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式冷凍サイクル１０を備えた空調装置を示している。

エジェクタ式冷凍サイクル１０には冷媒を吸入、圧縮する圧縮機１１が備えられ、本実施形態では、この圧縮機１１をプ−リ１２、ベルト等を介して図示しない駆動源（例えばエンジン）により回転駆動するようになっている。なお、圧縮機１１として回転数調整が可能な電動圧縮機を使用してもよい。

この圧縮機１１の冷媒流れ下流側には放熱器１３が配置されている。放熱器１３は圧縮機１２から吐出された高圧冷媒と図示しない冷却ファンにより送風される外気（室外空気）との間で熱交換を行って高圧冷媒を冷却する。なお、本実施形態の冷凍サイクル１０は高圧圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界サイクルを構成するので、放熱器１３は高圧冷媒を冷却し凝縮させる凝縮器として作用する。

放熱器１３よりもさらに冷媒流れ下流側部位には、エジェクタ１４が配置されている。
このエジェクタ１４は冷媒を減圧する減圧手段であるとともに、高速で噴出する冷媒流の吸引作用によって冷媒輸送を行う冷媒循環手段としての役割を兼ねる。

エジェクタ１４には、放熱器１３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１４ａと、ノズル部１４ａの冷媒噴出口と連通するように配置され、後述する第２蒸発器１９下流側から冷媒を吸引する冷媒吸引口１４ｂが備えられている。

さらに、ノズル部１４ａおよび冷媒吸引口１４ｂの下流側部位には、ノズル部１４ａからの噴出冷媒流と冷媒吸引口１４ｂからの吸引冷媒流とを混合する混合部１４ｃが配置され、この混合部１４ｃの下流側に昇圧部をなすディフューザ部１４ｄが配置されている。このディフューザ部１４ｄ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。

エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄから流出した冷媒は、本発明の第１熱交換器である第１蒸発器１５に流入する。第１蒸発器１５の冷媒下流側は圧縮機１１の吸入側に接続される。第１蒸発器１５は、室内空調ユニット１６のケース１７によって構成される通風路１７ａ内に配置される。より具体的には、通風路１７ａのうち、室内空調ユニット１６の送風機１８の吹出直後の上流側部位に第１蒸発器１５が配置される。

そして、通風路１７ａのうち第１蒸発器１５の下流側部位に、本発明の第２熱交換器である第２蒸発器１９が配置される。なお、第１、第２蒸発器１５、１９はろう付け等により一体の熱交換器構造に構成してもよい。第１、第２蒸発器１５、１９を通過した空気は、図示しない吹出口を通して空調対象の室内へ吹き出す。

一方、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル１０には、放熱器１３とエジェクタ１４との間の部位で分岐される分岐通路２０が形成されている。Ｚはこの分岐通路２０の分岐点である。この分岐通路２０の下流側はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに接続される。

この分岐通路２０に第２蒸発器１９および第１、第２絞り機構２１、２２が配置されている。第１絞り機構２１は第２蒸発器１９の上流側に配置され、第２絞り機構２２は第２蒸発器１９の下流側に配置される。

本実施形態では、第１、第２絞り機構２１、２２として全開機能を持つ電気制御式の可変絞り機構を用いている。図２は第１、第２絞り機構２１、２２の具体例を示す概略断面図であって、第１、第２絞り機構２１、２２には、固定絞りを構成する絞り穴２１ａ、２２ａと、分岐通路２０を全開するための全開用穴部２１ｂ、２２ｂとを開口した可動板部材２１ｃ、２２ｃが備えられている。

ここで、分岐通路２０を全開するとは、第１、第２絞り機構２１、２２が配置される部位の流路（配管）の断面積を全面的に開口することである。従って、全開用穴部２１ｂ、２２ｂはこの流路（配管）断面積相当の口径を持つように設計されている。これにより、第１、第２絞り機構２１、２２が全開機能を果たすようになっている。

そして、可動板部材２１ｃ、２２ｃを分岐通路２０の横断方向（冷媒流れ方向ａと直交方向）に移動可能に配置し、この可動板部材１８ｃを電磁ソレノイド、サーボモータ等により構成される電気式アクチュエータ２１ｄ、２２ｄにより駆動するようになっている。なお、図２（ａ）は絞り穴１８ａが絞りとして作用する絞り状態を示し、図２（ｂ）は全開用穴部１８ｂによって分岐通路２０が全開される全開状態を示す。

第１、第２絞り機構２１、２２の電気式アクチュエータ２１ｄ、２２ｄは空調用制御装置２３によって制御される。空調用制御装置２３はマイクロコンピュータ等により構成されるもので、周知のごとく予め設定され記憶されているプログラムに基づいて空調センサ群２４の検出信号、空調操作パネル２５の操作信号等に対して所定の演算処理を行って、空調機器の作動を制御する。

空調用制御装置２３は、第１、第２絞り機構２１、２２の他に、送風機１８、放熱器１３の冷却ファン（図示せず）、圧縮機１１等の作動を制御する。なお、本実施形態では、電気式アクチュエータ２１ｄ、２２ｄ、空調用制御装置２３、空調センサ群２４、および空調操作パネル２５により本発明の制御装置を構成している。

次に、上記構成において本実施形態の作動を説明する。空調操作パネル２５の操作信号、あるいは空調センサ群２４の検出信号等に基づいて空調用制御装置２３が冷房運転を判定すると、空調用制御装置２３の制御出力にて第１絞り機構２１を図２（ａ）の絞り状態にし、第２絞り機構２２を図２（ｂ）の全開状態にする。

また、空調用制御装置２３の制御出力にて圧縮機１１、送風機１８および放熱器冷却ファン（図示せず）をそれぞれ作動状態にする。これにより、圧縮機１１で圧縮されて高温高圧状態となった冷媒は放熱器１３に流入して外気により冷却され凝縮する。放熱器１３から流出した高圧液冷媒は、エジェクタ１４の入口側へ向かう流れと、分岐通路２０を流れる流れとに分岐される。

ここで、分岐通路２０の第１絞り機構２１が空調用制御装置２３の制御出力にて図２（ａ）の状態に操作されるので、絞り穴２１ａが分岐通路２０中に位置する。このため、絞り穴２１ａが絞りとして作用するので、分岐通路１７を流れる冷媒は、第１絞り機構２１で減圧されて低圧状態となる。

この低圧冷媒は第２蒸発器１９において送風機１８の送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、第２蒸発器１９が冷却能力を発揮する。第２蒸発器１９から流出した気相冷媒はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂへ吸引される。ここで、第２蒸発器１９下流側に位置する第２絞り機構２２は図２（ｂ）に示す全開状態に操作されているので、第２絞り機構２２は減圧作用を発揮せず、そのため、第２蒸発器１９下流側の低圧冷媒は第２絞り機構２２を最小圧損で通過する。

一方、放熱器１３下流側の高圧液冷媒の一部はエジェクタ１４に流入し、ノズル部１４ａで減圧され膨張する。従って、ノズル部１４ａで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１４ｂから第２蒸発器１９通過後の気相冷媒を吸引する。

ノズル部１４ａから噴出した高速度の冷媒と冷媒吸引口１４ｂに吸引された冷媒は、ノズル部１４ａ下流側の混合部１４ｃで混合してディフューザ部１４ｄに流入する。このディフューザ部１４ｄでは通路面積の拡大により、冷媒の速度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。

エジェクタ１４のディフューザ部１４ｄから流出した冷媒は第１蒸発器１５に流入する。第１蒸発器１５では、送風機１８の吹出直後の空気から低圧冷媒が吸熱して蒸発するので、第１蒸発器１５でも送風空気を冷却できる。第１蒸発器１５通過後の気相冷媒は、圧縮機１１に吸入、圧縮され、再びサイクル内を循環する。

ところで、第１蒸発器１５の冷媒蒸発圧力はディフューザ部１４ｄで昇圧した後の圧力であり、一方、第２蒸発器１９の出口側はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに接続されているから、ノズル部１４ａでの減圧直後の最も低い圧力を第２蒸発器１９に作用させることができる。

これにより、第１蒸発器１５の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）よりも第２蒸発器１９の冷媒蒸発圧力（冷媒蒸発温度）を低くすることができる。

本実施形態では、冷媒蒸発温度が高い第１蒸発器１５をケース１７内の空気流れの上流側に配置し、冷媒蒸発温度が低い第２蒸発器１９を空気流れの下流側に配置しているから、空気流れと冷媒流れが対向流の関係になって、第１蒸発器１５および第２蒸発器１９の双方で冷媒と空気との温度差を確保できる。

よって、第１、第２蒸発器１５、１９の組み合わせにて空気を効率よく冷却できる。第１、第２蒸発器１５、１９通過後の冷風を室内へ吹き出して室内を冷房できる。

一方、空調操作パネル２５の操作信号、あるいは空調センサ群２４の検出信号等に基づいて空調用制御装置２３が除湿暖房運転を判定すると、空調用制御装置２３の制御出力にて第１絞り機構２１を図２（ｂ）の全開状態にし、第２絞り機構２２を図２（ｂ）の絞り状態にする。

これにより、第１絞り機構２１は減圧作用を行わないので、放熱器下流側の高圧液冷媒が高圧状態のまま第２蒸発器１９に流入する。これにより、第２蒸発器１９はケース１７内の空気流れと高圧液冷媒とを熱交換して空気流れに放熱する放熱器として作用するので、ケース１７内の空気流れを第２蒸発器１９によって加熱できる。

第２蒸発器１９において放熱した高圧液冷媒は、絞り状態にある第２絞り機構２２により減圧され低圧の気液２相状態となる。この低圧冷媒はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに吸引され、ノズル１４ａ通過後の低圧冷媒と混合部１４ｃで混合する。この混合後の冷媒流はディフューザ部１４ｄで昇圧した後に、第１蒸発器１５に流入する。第１蒸発器１５では、送風機１８の吹出直後の空気から低圧冷媒が吸熱して蒸発するので、第１蒸発器１５によって送風空気を冷却できる。

このように、空気流れ上流側の第１蒸発器１５が空気流れの冷却器（冷媒吸熱器）として作用すると同時に、空気流れ下流側の第２蒸発器１９が空気流れの加熱器（冷媒放熱器）として作用するため、第１蒸発器１５で冷却され除湿された空気を第２蒸発器１９で加熱できる。これにより、除湿暖房機能を発揮できる。すなわち、冷房熱負荷が低い春秋の中間期において、空調対象の室内を除湿暖房された空調風にて快適に空調できる。

しかも、本実施形態によると、第２蒸発器１９の上流側の第１絞り機構２１を全開機能付きの絞り機構とし、第２蒸発器１９の下流側に第２絞り機構２２を追加するだけで、簡素な構成にて冷房運転と除湿暖房運転の切替を実行できる。

（第２実施形態）
図３は第２実施形態によるエジェクタ式冷凍サイクル１０を備えた空調装置を示すもので、第２実施形態では第１実施形態の第１絞り機構２１に相当する絞り機構２１のみを第２蒸発器１９の上流側に設け、第１実施形態の第２絞り機構２２は廃止している。

その代わりに、エジェクタ１４において冷媒吸引口１４ｂからノズル部１４ａの噴出直後の部位（換言すると混合部１４ｃの入口部）に至る流路を絞り流路１４ｅとして構成している。

つまり、第２実施形態によると、除湿暖房運転時には第１実施形態と同様に、第２蒸発器１９の上流側の絞り機構２１を全開状態にする。これにより、絞り機構２１は減圧作用を行わないので、放熱器下流側の高圧液冷媒が高圧状態のまま第２蒸発器１９に流入する。

この結果、第２蒸発器１９はケース１７内の空気流れと高圧液冷媒とを熱交換して空気流れに放熱する冷媒放熱器として作用するので、ケース１７内の空気流れを第２蒸発器１９によって加熱できる。

そして、この第２蒸発器１９で放熱した高圧液冷媒は、エジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに吸引され、エジェクタ１４内部の絞り流路１４ｅにて減圧され、低圧の気液２相状態となる。この低圧の気液２相冷媒はノズル部１４ａを通過して減圧された低圧の気液２相冷媒と混合部１４ｃで混合し、ディフューザ部１４ｄで昇圧した後に、第１蒸発器１５に流入する。

この第１蒸発器１５では、送風機１８の吹出直後の空気から低圧冷媒が吸熱して蒸発するので、第１蒸発器１５によって送風空気を冷却できる。

以上のごとく、第２実施形態においても空気流れ上流側の第１蒸発器１５にて空気流れを冷却、除湿し、この第１蒸発器１５通過後の冷風を空気流れ下流側の第２蒸発器１９にて加熱できる。よって、第２実施形態では、除湿暖房運転をより一層簡素な構成に実行できる。

なお、第２実施形態の冷房運転時には、第２蒸発器１９の上流側の絞り機構２１を図２（ａ）の絞り状態とする。これにより、放熱器下流側の高圧液冷媒が絞り機構２１にて減圧されて、低圧の気液２相状態となる。この低圧冷媒が第２蒸発器１９内に流入して、空気流れから吸熱して蒸発することにより、第２蒸発器１９が冷却能力を発揮する。

なお、第２蒸発器１９を通過した低圧の気相冷媒はエジェクタ１４の冷媒吸引口１４ｂに吸引されエジェクタ１４内部の絞り流路１４ｅを通過し、その後に、ノズル部１４ａ通過後の低圧の気液２相冷媒と混合する。この混合後の低圧冷媒はディフューザ部１４ｄで昇圧した後に、第１蒸発器１５に流入し、蒸発する。これにより、第１蒸発器１５が冷却能力を発揮する。

第２実施形態では、冷房運転時に第２蒸発器１９上流側の絞り機構２１の減圧作用が支配的となるように絞り機構２１の絞り開度が設定してある。これにより、絞り流路１４ｅでの圧損発生に伴う冷房運転時の悪影響を抑制できる。

（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、図２に示すように全開機能付き絞り機構２１、２２として、固定絞りを構成する絞り穴２１ａ、２２ａと、分岐通路２０を全開するための全開用穴部２１ｂ、２２ｂとを開口した可動板部材２１ｃ、２２ｃを電気式アクチュエータ２１ｄ、２２ｄにより駆動する形式のものを用いているが、例えば、固定絞りと、この固定絞りのバイパス通路と、このバイパス通路を開閉する電磁弁とを絞り機構２１、２２に設け、電磁弁を開弁してバイパス通路を開口することにより、分岐通路２０の全開機能を発揮するようにしてもよい。

また、他の例として、固定絞りと、この固定絞りのバイパス通路と、この固定絞りとバイパス通路を切り替える三方電磁弁とを絞り機構２１、２２に設け、三方電磁弁にてバイパス通路を開口することにより、分岐通路２０の全開機能を発揮するようにしてもよい。ここで、バイパス通路が分岐通路２０の配管口径相当の断面積を持つように設計することはもちろんである。

さらに、他の例として、全開機能付き絞り機構２１、２２として、弁体開度をサーボモータ等の電気式アクチュエータにより連続的に変化させる弁機構を用い、この電気式弁機構にて分岐通路２０の全開機能を発揮するようにしてもよい。
（２）上述の実施形態では、サイクル内に気液分離器を用いていない構成例を示したが、第１蒸発器１５の出口側と圧縮機１２の吸入側との間に気液分離器を配置し、この気液分離器内にて冷媒の気液を分離して、気相冷媒を圧縮機１２に吸入させるようにしてもよい。
（３）上述の実施形態では、冷媒の種類を特定しなかったが、冷媒としてはフロン系冷媒、ＨＣ（炭化水素）系冷媒、二酸化炭素（ＣＯ₂）などを使用できる。なお、二酸化炭素のようにサイクル高圧圧力が冷媒の臨界圧力を超える超臨界サイクルでは、圧縮機１２の吐出冷媒が放熱器１３では凝縮せず超臨界状態のまま放熱する。
（４）上述の実施形態において、エジェクタ１４として、第１蒸発器１５の出口冷媒過熱度などを検知してエジェクタ１４のノズル１４ａの冷媒流路面積、つまり流量を調節する可変流量型のエジェクタを使用してもよい。

本発明の第１実施形態によるエジェクタ式冷凍サイクルを示すサイクル構成図である。 第１実施形態における全開機能付き絞り機構の概略作動説明図である。 第２実施形態によるエジェクタ式冷凍サイクルを示すサイクル構成図である。

符号の説明

１１…圧縮機、１３…放熱器、１４…エジェクタ、１４ａ…ノズル部、
１４ｂ…冷媒吸引口、１４ｄ…ディフューザ部（昇圧部）、１５…第１蒸発器、
１７ａ…通風路、１９…第２蒸発器、２０…分岐通路、２１…上流側絞り機構、
２２…下流側絞り機構。

Claims (10)

1. ノズル部（１４ａ）から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引するエジェクタ（１４）と、
   前記エジェクタ（１４）の下流側に配置され、熱媒体と熱交換する第１熱交換器（１５）と、
   前記エジェクタ（１４）の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口（１４ｂ）に接続される分岐通路（２０）と、
   前記分岐通路（２０）に配置され、熱媒体と熱交換する第２熱交換器（１９）と、
   前記第２熱交換器（１９）の上流側に設けられ、絞り開度を調節可能な上流側絞り（２１）と、
   前記上流側絞り（２１）の絞り開度を調節し、前記第２熱交換器（１９）において冷媒が蒸発する第１運転モードと、前記第２熱交換器（１９）において冷媒が放熱する第２運転モードとを選択的に提供する制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）と
   を備えることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
2. さらに、前記第２熱交換器（１９）の下流側に設けられた下流側絞り（１４ｅ、２２）を備え、
   前記第１運転モードと前記第２運転モードとの両方において、前記第１熱交換器（１５）において冷媒が蒸発することを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
3. 前記下流側絞り（１４ｅ、２２）は、絞り開度を調節可能な絞り機構（２２）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式冷凍サイクル。
4. 前記下流側絞り（１４ｅ、２２）は、前記エジェクタ（１４）を通る流路により提供される固定絞り（１４ｅ）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式冷凍サイクル。
5. 前記熱媒体は空調空気であって、
   前記第２熱交換器（１９）は前記第１熱交換器（１５）と熱交換した後の熱媒体と熱交換するよう配置されており、
   前記第１運転モードは冷房運転を提供し、前記第２運転モードは除湿暖房運転を提供す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式冷凍サイクル。
6. 前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、
   前記第１運転モードにおいては、前記上流側絞り（２１）の絞り開度を、前記第２熱交換器（１９）内の冷媒圧力が前記第１熱交換器（１５）内の冷媒圧力より低くなるように調節し、
   前記第２運転モードにおいては、前記上流側絞り（２１）の絞り開度を、前記第２熱交換器（１９）内の冷媒圧力が前記第１熱交換器（１５）内の冷媒圧力より高くなるように調節す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式冷凍サイクル。
7. ノズル部（１４ａ）から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引するエジェクタ（１４）と、
   前記エジェクタ（１４）の下流側に接続される第１蒸発器（１５）と、
   前記エジェクタ（１４）の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口（１４ｂ）に接続される分岐通路（２０）と、
   前記分岐通路（２０）に設けられた第２蒸発器（１９）と、
   前記第２蒸発器（１９）の上流側および下流側に設けられた上流側絞り機構（２１）および下流側絞り機構（２２）と、
   前記上流側絞り機構（２１）および前記下流側絞り機構（２２）の絞り開度を調節して、前記第２蒸発器（１９）で低圧冷媒が蒸発する冷房運転と、前記第２蒸発器（１９）に高圧冷媒が流入して放熱する除湿暖房運転とを選択的に提供する制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）とを備え、
   前記第１蒸発器（１５）と前記第２蒸発器（１９）は、同一通風路（１７ａ）内にて前記第１蒸発器（１５）が空気流れ上流側に位置し、前記第２蒸発器（１９）が空気流れ下流側に位置するように配置され、
   前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、前記冷房運転時には、前記上流側絞り機構（２１）を所定絞り状態とすることにより、前記上流側絞り機構（２１）で減圧された低圧冷媒が前記第２蒸発器（１９）で蒸発するようにし、かつ、前記下流側絞り機構（２２）を全開近傍の状態とし、
   前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、前記除湿暖房運転時には、前記上流側絞り機構（２１）を全開近傍の状態とすることにより、高圧冷媒が前記第２蒸発器（１９）に流入するようにし、かつ、前記下流側絞り機構（２２）は所定絞り状態とし、前記下流側絞り機構（２２）にて減圧された低圧冷媒が前記冷媒吸引口（１４ｂ）に吸引されるようにし、
   一方、前記第１蒸発器（１５）は、前記冷房運転時および前記除湿暖房運転時の双方において前記エジェクタ（１４）通過後の低圧冷媒が蒸発するようになっていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
8. 前記上流側絞り機構（２１）および前記下流側絞り機構（２２）は、前記第２蒸発器（１９）の上流側および下流側流路を全開する全開機能を果たすように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
9. ノズル部（１４ａ）から噴出する高速度の冷媒流により冷媒吸引口（１４ｂ）から冷媒を吸引するエジェクタ（１４）と、
   前記エジェクタ（１４）の下流側に接続される第１蒸発器（１５）と、
   前記エジェクタ（１４）の上流側で分岐され、前記冷媒吸引口（１４ｂ）に接続される分岐通路（２０）と、
   前記分岐通路（２０）に設けられた第２蒸発器（１９）と、
   前記第２蒸発器（１９）の上流側に設けられた絞り機構（２１）と、
   前記絞り機構（２１）の絞り開度を調節して、前記第２蒸発器（１９）で低圧冷媒が蒸発する冷房運転と、前記第２蒸発器（１９）に高圧冷媒が流入して放熱する除湿暖房運転とを選択的に提供する制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）とを備え、
   前記第１蒸発器（１５）と前記第２蒸発器（１９）は、同一通風路（１７ａ）内にて前記第１蒸発器（１５）が空気流れ上流側に位置し、前記第２蒸発器（１９）が空気流れ下流側に位置するように配置され、
   前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、前記冷房運転時には、前記絞り機構（２１）を所定絞り状態とすることにより、前記絞り機構（２１）で減圧された低圧冷媒が前記第２蒸発器（１９）で蒸発するようにし、
   前記制御装置（２１ｄ、２２ｄ、２３、２４、２５）は、前記除湿暖房運転時には、前記絞り機構（２１）を全開近傍の状態とすることにより、高圧冷媒が前記第２蒸発器（１９）に流入するようにし、
   かつ、前記除湿暖房運転時には、前記エジェクタ（１４）の流路を絞り流路（１４ｅ）として前記第２蒸発器（１９）通過後の高圧冷媒が減圧されるようにし、
   一方、前記第１蒸発器（１５）は、前記冷房運転時および前記除湿暖房運転時の双方において前記エジェクタ（１４）通過後の低圧冷媒が蒸発するようになっていることを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル。
10. 前記絞り機構（２１）は、前記第２蒸発器（１９）の上流側流路を全開する全開機能を果たすように構成されていることを特徴とする請求項９に記載のエジェクタ式冷凍サイクル。
    

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