JP6717276B2 - Ejector module - Google Patents
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Description
本発明は、エジェクタ式冷凍サイクルに適用されるエジェクタモジュールに関する。 The present invention relates to an ejector module to be applied to an ejector type refrigeration cycle.
従来、冷媒減圧装置としてエジェクタを備える冷凍サイクル装置であるエジェクタ式冷凍サイクルが知られている。この種のエジェクタ式冷凍サイクルでは、エジェクタの昇圧作用によって、圧縮機へ吸入される冷媒の圧力を、蒸発器における冷媒蒸発圧力よりも上昇させることができる。これにより、エジェクタ式冷凍サイクルでは、圧縮機の消費動力を低減させてサイクルの成績係数(COP)を向上させることができる。 Conventionally, an ejector-type refrigeration cycle, which is a refrigeration cycle apparatus including an ejector as a refrigerant decompression device, is known. In this type of ejector type refrigeration cycle, the pressure of the refrigerant sucked into the compressor can be made higher than the refrigerant evaporation pressure in the evaporator by the pressure increasing action of the ejector. As a result, in the ejector refrigeration cycle, it is possible to reduce the power consumption of the compressor and improve the coefficient of performance (COP) of the cycle.
さらに、特許文献1には、空調装置に適用されたエジェクタ式冷凍サイクルであって、蒸発器ユニットを備えるものが開示されている。特許文献1の蒸発器ユニットは、エジェクタ式冷凍サイクルの構成機器のうち、分岐部、エジェクタ、固定絞り、第1蒸発器、第2蒸発器等を一体化(換言すると、ユニット化あるいはモジュール化)させたものである。
Further,
より詳細には、分岐部は、放熱器から流出した高圧冷媒の流れを分岐して、エジェクタのノズル部側および固定絞り側へ流出させる。第2蒸発器は、エジェクタのディフューザ部から流出した冷媒を空調対象空間へ送風される送風空気と熱交換させて蒸発させる熱交換器であり、蒸発させた冷媒を圧縮機の吸入口側へ流出させる。第1蒸発器は、固定絞りにて減圧された冷媒を第2蒸発器通過後の送風空気と熱交換させて蒸発させる熱交換器であり、蒸発させた冷媒をエジェクタの冷媒吸引口側へ流出させる。 More specifically, the branch part branches the flow of the high-pressure refrigerant flowing out from the radiator, and causes the flow to the nozzle part side and the fixed throttle side of the ejector. The second evaporator is a heat exchanger that evaporates the refrigerant that has flowed from the diffuser portion of the ejector by exchanging heat with the blast air that is blown to the air-conditioned space, and the evaporated refrigerant flows to the suction port side of the compressor. Let The first evaporator is a heat exchanger that evaporates the refrigerant decompressed by the fixed throttle by exchanging heat with the air blown after passing through the second evaporator, and the evaporated refrigerant flows out to the refrigerant suction port side of the ejector. Let
特許文献1の蒸発器ユニットでは、上記のようなサイクル構成機器の一部を一体化させることによって、適用されたエジェクタ式冷凍サイクル全体としての小型化、および生産性の向上を図っている。
In the evaporator unit of
ところが、特許文献1の蒸発器ユニットでは、固定絞りを採用し、さらに、エジェクタのノズル部として冷媒通路の通路断面積を変更することのできない固定ノズル部を採用している。このため、適用されたエジェクタ式冷凍サイクルに負荷変動が生じて、ノズル部へ流入する冷媒流量が変化すると、エジェクタのエネルギ変換効率が低下してしまうことがある。
However, the evaporator unit of
従って、エジェクタ式冷凍サイクルに負荷変動が生じると、エジェクタが充分な昇圧作用を発揮できなくなってしまうことや、エジェクタの吸引作用が低下して蒸発器に適切な流量の冷媒を供給できなくなってしまうことがある。その結果、特許文献1の蒸発器ユニットでは、エジェクタ式冷凍サイクルに負荷変動が生じると、上述したCOP向上効果を充分に得ることができなくなってしまう。
Therefore, if a load fluctuation occurs in the ejector type refrigeration cycle, the ejector will not be able to exert a sufficient pressurizing action, or the suction action of the ejector will decrease and it will not be possible to supply the refrigerant with an appropriate flow rate to the evaporator. Sometimes. As a result, in the evaporator unit of
これに対して、特許文献1には、固定絞りに代えて通路断面積(すなわち、絞り開度)を変更可能に構成された可変絞り機構を採用してもよいこと、並びに、エジェクタのノズル部として冷媒通路の通路断面積を変更可能に構成された可変ノズル部を採用してもよいことが記載されている。
On the other hand, in
これによれば、エジェクタ式冷凍サイクルの負荷変動に応じて可変絞り機構の絞り開度あるいはノズル部の通路断面積を調整して、可変絞り機構へ流入する冷媒流量およびノズル部へ流入する冷媒流量を適切に調整することができる。従って、負荷変動によらず、エジェクタに充分な昇圧作用を発揮させるとともに、双方の蒸発器にて充分な冷凍能力を発揮させて、エジェクタ式冷凍サイクルに高いCOPを発揮させることができる。 According to this, the throttle opening of the variable throttle mechanism or the passage cross-sectional area of the nozzle part is adjusted according to the load fluctuation of the ejector refrigeration cycle, and the refrigerant flow rate into the variable throttle mechanism and the refrigerant flow rate into the nozzle part are adjusted. Can be adjusted appropriately. Therefore, it is possible to cause the ejector to exert a sufficient pressure increasing action and to exert sufficient refrigerating capacity in both evaporators irrespective of load fluctuations, and to exert a high COP in the ejector refrigeration cycle.
しかしながら、固定絞りに代えて可変絞り機構を採用すると、絞り開度を変化させるための駆動装置が必要となる。このことは、エジェクタのノズル部として可変ノズル部を採用した場合も同様である。この種の駆動装置は、比較的体格が大きい。さらに、一般的なエジェクタは、ノズル部の軸方向に延びる長細円筒状に形成されている。 However, if a variable diaphragm mechanism is adopted instead of the fixed diaphragm, a driving device for changing the diaphragm opening is required. This is also the case when the variable nozzle unit is used as the nozzle unit of the ejector. This type of drive device is relatively large in size. Furthermore, a general ejector is formed in an elongated cylindrical shape extending in the axial direction of the nozzle portion.
このため、可変絞り機構とエジェクタとを互いに干渉しないように配置した状態で、可変絞り機構およびエジェクタを含む構成機器を一体化させたユニット(あるいは、モジュール)は、大型化しやすい。その結果、構成機器を一体化したことによるエジェクタ式冷凍サイクル全体としての小型化効果が損なわれてしまう。 For this reason, the unit (or module) in which the constituent devices including the variable aperture mechanism and the ejector are integrated in a state where the variable aperture mechanism and the ejector are arranged so as not to interfere with each other is likely to be large. As a result, the miniaturization effect of the ejector type refrigeration cycle as a whole due to the integration of the constituent devices is impaired.
また、特許文献1の蒸発器ユニットのように、エジェクタ、固定絞り、第1蒸発器、第2蒸発器等を一体化させると、エジェクタのノズル部や固定絞りにて冷媒を減圧させる際の振動が第1蒸発器および第2蒸発器に伝播して、冷媒通過音が大きくなりやすい。さらに、蒸発器ユニットは空調対象空間である室内側に配置されるので、このような冷媒通過音はユーザにとって耳障りとなりやすい。
Further, when the ejector, the fixed throttle, the first evaporator, the second evaporator, and the like are integrated as in the evaporator unit of
本発明は、上記点に鑑み、適用されたエジェクタ式冷凍サイクルの大型化を招くことなく、通路断面積を変更可能に構成されたエジェクタモジュールを提供することを目的とする。 In view of the above point, without increasing the size of the applied ejector type refrigeration cycle, the purpose is to provide an ejector module capable of changing the cross-sectional area.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)、圧縮機から吐出された冷媒を放熱させる放熱器(12)、冷媒を蒸発させる第1蒸発器(17)、および冷媒を蒸発させて圧縮機の吸入口側へ流出させる第2蒸発器(18)を有するエジェクタ式冷凍サイクル(10)に適用されるエジェクタモジュールであって、
放熱器から流出した冷媒のうち一部の冷媒を減圧させて噴射するノズル部(51)と、放熱器から流出した冷媒のうち別の一部の冷媒を減圧させる減圧部(20a)と、ノズル部から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口(21b)が形成されたボデー部(21)と、噴射冷媒と冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(52)と、減圧部の通路断面積を変化させる減圧側弁体部(61)と、減圧側弁体部を変位させる減圧側駆動部(62)と、を備え、
減圧部から冷媒を流出させる絞り側出口(21d)には、第1蒸発器の冷媒入口側が接続され、冷媒吸引口には、第1蒸発器の冷媒出口側が接続され、昇圧部から冷媒を流出させるエジェクタ側出口(21c)には、第2蒸発器の冷媒入口側が接続され、
ノズル部および減圧部の少なくとも減圧部は、通路断面積を変更可能に構成されており、昇圧部の少なくとも一部は、第1蒸発器および第2蒸発器の少なくとも一方の内部、あるいは第1蒸発器および第2蒸発器の少なくとも一方に接続された配管(19)の内部に収容可能に、ボデー部から突出して配置されており、
ボデー部には、第1蒸発器から流出した冷媒を流通させる吸引側通路(20b)が形成されており、減圧側駆動部は、第1蒸発器から流出した冷媒の温度および圧力に応じて変形する減圧側変形部材(62b)を有する減圧側感温部(62a)を有しており、減圧側感温部の少なくとも一部は、吸引側通路内あるいは吸引側通路に連通する空間内に配置されているエジェクタモジュールである。
In order to achieve the above object, the invention according to
A nozzle part (51) for depressurizing and ejecting a part of the refrigerant flowing out from the radiator, a depressurizing part (20a) for depressurizing another part of the refrigerant flowing out of the radiator, and a nozzle. A mixed refrigerant of a body portion (21) having a refrigerant suction port (21b) for sucking the refrigerant from the outside by the suction action of the jet refrigerant injected from the portion, and a jet refrigerant and a suction refrigerant sucked from the refrigerant suction port A pressure reducing portion (52) for increasing the pressure, a pressure reducing side valve body portion (61) for changing the passage cross-sectional area of the pressure reducing portion, and a pressure reducing side drive portion (62) for displacing the pressure reducing side valve body portion ,
The refrigerant inlet side of the first evaporator is connected to the throttle side outlet (21d) through which the refrigerant flows out from the pressure reducing section, the refrigerant outlet side of the first evaporator is connected to the refrigerant suction port, and the refrigerant flows out from the pressure increasing section. The refrigerant inlet side of the second evaporator is connected to the ejector side outlet (21c),
At least the pressure reducing portion of the nozzle portion and the pressure reducing portion is configured to be able to change the passage cross-sectional area, and at least a part of the pressure raising portion is provided inside at least one of the first evaporator and the second evaporator or the first evaporator. The pipe (19) connected to at least one of the container and the second evaporator, and is arranged so as to project from the body portion ,
A suction side passage (20b) is formed in the body portion to allow the refrigerant flowing out of the first evaporator to flow therethrough, and the pressure reducing side drive portion is deformed according to the temperature and pressure of the refrigerant flowing out of the first evaporator. The pressure reducing side temperature sensing portion (62a) having the pressure reducing side deforming member (62b) is disposed, and at least a part of the pressure reducing side temperature sensing portion is arranged in the suction side passage or in the space communicating with the suction side passage. is an ejector module that is.
これによれば、少なくとも減圧部(20a)の通路断面積を変化させることができる。そして、エジェクタ式冷凍サイクル(10)の負荷変動に応じて、ノズル部(51)へ流入する冷媒流量、および減圧部(20a)へ流入する冷媒流量を適切に調整することができる。その結果、負荷変動によらずエジェクタ式冷凍サイクル(10)に高い成績係数(COP)を発揮させることができる。 According to this, it is possible to change the passage cross sectional area of at least reducing pressure portion (20a). Then, the flow rate of the refrigerant flowing into the nozzle section (51) and the flow rate of the refrigerant flowing into the pressure reducing section (20a) can be appropriately adjusted according to the load fluctuation of the ejector refrigeration cycle (10). As a result, the ejector type refrigeration cycle (10) can exhibit a high coefficient of performance (COP) regardless of load fluctuations.
さらに、ノズル部(51)、ボデー部(21)、昇圧部(52)を備えているので、エジェクタ(15)を構成することができる。そして、昇圧部(52)を第1蒸発器(17)および第2蒸発器(18)の少なくとも一方の内部、あるいは第1蒸発器(17)および第2蒸発器(18)の少なくとも一方に接続された配管(19)の内部に収容することができる。従って、適用されたエジェクタ式冷凍サイクル(10)全体としての大型化を抑制することができる。 Further, since the nozzle portion (51), the body portion (21) and the booster portion (52) are provided, the ejector (15) can be configured. Then, the pressurizing unit (52) is connected to the inside of at least one of the first evaporator (17) and the second evaporator (18) or to at least one of the first evaporator (17) and the second evaporator (18). It can be housed inside the pipe (19). Therefore, it is possible to prevent the applied ejector-type refrigeration cycle (10) from becoming large as a whole.
すなわち、請求項1に記載の発明によれば、適用されたエジェクタ式冷凍サイクル(10)の大型化を招くことなく、通路断面積を変更可能に構成されたエジェクタモジュールを提供することができる。
That is, according to the invention described in
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した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。 It should be noted that the reference numerals in parentheses for each means described in this column and the claims are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
(第1実施形態)
図1〜図8を用いて、本発明の第1実施形態を説明する。本実施形態のエジェクタモジュール20は、図1の全体構成図に示すように、冷媒減圧装置としてエジェクタを備える蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置であるエジェクタ式冷凍サイクル10に適用されている。このエジェクタ式冷凍サイクル10は、車両用空調装置に適用されており、冷却対象空間である車室内へ送風される送風空気を冷却する機能を果たす。従って、エジェクタ式冷凍サイクル10の冷却対象流体は、送風空気である。
(First embodiment)
1st Embodiment of this invention is described using FIGS. As shown in the overall configuration diagram of FIG. 1, the
エジェクタ式冷凍サイクル10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、サイクルの高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力を超えない亜臨界冷凍サイクルを構成している。さらに、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
The ejector-
エジェクタ式冷凍サイクル10の構成機器のうち、圧縮機11は、冷媒を吸入して高圧冷媒となるまで圧縮して吐出するものである。より具体的には、本実施形態の圧縮機11は、1つのハウジング内に固定容量型の圧縮機構、および圧縮機構を駆動する電動モータを収容して構成された電動圧縮機である。
Of the components of the
この圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。また、電動モータは、図示しない空調制御装置から出力される制御信号によって、その作動(回転数)が制御されるもので、交流モータ、直流モータのいずれの形式のものを採用してもよい。 As this compression mechanism, various compression mechanisms such as a scroll type compression mechanism and a vane type compression mechanism can be adopted. The operation of the electric motor (the number of rotations) is controlled by a control signal output from an air conditioning controller (not shown), and either an AC motor or a DC motor may be adopted.
圧縮機11の吐出口には、放熱器12の凝縮部12aの冷媒入口側が接続されている。放熱器12は、圧縮機11から吐出された高圧側冷媒と冷却ファン12cから送風された車室外空気(外気)を熱交換させることによって、高圧冷媒を放熱させて冷却する放熱用熱交換器である。
The refrigerant inlet side of the
より具体的には、放熱器12は、凝縮部12aおよびレシーバ部12bを有する、いわゆるレシーバ一体型の凝縮器として構成されている。凝縮部12aは、圧縮機11から吐出された高圧気相冷媒と冷却ファン12cから送風された外気とを熱交換させて、高圧気相冷媒を放熱させて凝縮させる凝縮用の熱交換部である。レシーバ部12bは、凝縮部12aから流出した冷媒の気液を分離して余剰液相冷媒を蓄える冷媒容器である。
More specifically, the
冷却ファン12cは、空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動送風機である。
The cooling
放熱器12のレシーバ部12bの冷媒出口には、エジェクタモジュール20のボデー部21に設けられた高圧入口21a側が接続されている。エジェクタモジュール20は、図1の破線で囲まれたサイクル構成機器を一体化(換言すると、モジュール化)させたものである。より具体的には、エジェクタモジュール20は、分岐部14、エジェクタ15、可変絞り機構16等を一体化させたものである。
The refrigerant outlet of the
分岐部14は、放熱器12から流出した冷媒の流れを分岐し、分岐された一方の冷媒をエジェクタ15のノズル部51側へ流出させ、分岐された他方の冷媒を可変絞り機構16の入口側へ流出させる機能を果たす。分岐部14は、エジェクタモジュール20のボデー部21の内部に形成された複数の冷媒通路を接続することによって形成されている。
The
エジェクタ15は、分岐部14にて分岐された一方の冷媒を減圧させて噴射するノズル部51を有し、冷媒減圧装置としての機能を果たす。さらに、エジェクタ15は、ノズル部51から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって、外部から冷媒を吸引して循環させる冷媒循環装置としての機能を果たす。より具体的には、エジェクタ15は、後述する第1蒸発器17から流出した冷媒を吸引する。
The
これに加えて、エジェクタ15は、ノズル部51から噴射された噴射冷媒とボデー部21に形成された冷媒吸引口21bから吸引された吸引冷媒との混合冷媒の運動エネルギを圧力エネルギに変換して、混合冷媒を昇圧させるエネルギ変換装置としての機能を果たす。エジェクタ15は、昇圧させた冷媒を後述する第2蒸発器18の冷媒入口側へ流出させる。また、ノズル部51は、通路断面積を変更可能に構成された可変ノズル部である。
In addition to this, the
可変絞り機構16は、分岐部14にて分岐された他方の冷媒を減圧させる絞り通路20aを有している。可変絞り機構16は、絞り通路20aの通路断面積(すなわち、絞り開度)を変更可能に構成されている。可変絞り機構16は、減圧させた冷媒を第1蒸発器17の冷媒入口側へ流出させる。
The
次に、図1に加えて、図2〜図5を用いて、エジェクタモジュール20の詳細構成を説明する。図2〜図4における上下の各矢印は、エジェクタ式冷凍サイクル10を車両用空調装置に搭載した状態における上下の各方向を示している。このことは、以下の図面でも同様である。図2は、図4、図5のII−II断面図であり、図3は、図4、図5のIII−III断面図である。図4は、図2の矢印IV方向の矢視図である。図5は、図2の矢印V方向の矢視図である。
Next, a detailed configuration of the
なお、図示の簡略化および説明の明確化のため、図1の全体構成図に示したエジェクタ15における冷媒流れ方向と、図2、図5等に示されるエジェクタ15における冷媒流れ方向は、異なる方向となっている。
In order to simplify the drawing and clarify the description, the refrigerant flow direction in the
ボデー部21は、金属製(本実施形態では、アルミニウム製)の複数の構成部材を組み合わせることによって形成されている。ボデー部21は、エジェクタモジュール20の外殻を形成するとともに、内部にエジェクタ15、可変絞り機構16等の構成部材を収容するハウジングとしての機能を果たす。換言すると、分岐部14および可変絞り機構16は、エジェクタ15のボデー部21に一体的に形成されている。ボデー部21は、樹脂にて形成されていてもよい。
The
ボデー部21の内部には、後述する各種の冷媒通路20a〜20cが形成されている。ボデー部21には、高圧入口21a、冷媒吸引口21b、絞り側出口21d、低圧入口21e、および低圧出口21fといった複数の冷媒出入口が設けられている。さらに、ボデー部21に固定された後述するエジェクタ15のディフューザ部52の冷媒流れ最下流部には、エジェクタ側出口21cが設けられている。
Inside the
高圧入口21aは、図3に示すように、放熱器12のレシーバ部12bの冷媒出口から流出した冷媒をエジェクタモジュール20の内部へ流入させる冷媒入口である。従って、高圧入口21aは、分岐部14の冷媒入口となる。
As shown in FIG. 3, the high-
冷媒吸引口21bは、図3に示すように、第1蒸発器17から流出した冷媒を吸引する冷媒入口である。冷媒吸引口21bから吸引された吸引冷媒は、ノズル部51から噴射された噴射冷媒と合流する。従って、冷媒吸引口21bから吸引された吸引冷媒を流通させて、噴射冷媒と合流させる冷媒通路は、吸引側通路20bである。
As shown in FIG. 3, the
エジェクタ側出口21cは、ディフューザ部52にて昇圧された冷媒を第2蒸発器18の入口側へ流出させる冷媒出口である。絞り側出口21dは、図3に示すように、可変絞り機構16にて減圧された冷媒を、第1蒸発器17の入口側へ流出させる冷媒出口である。
The ejector-
低圧入口21eは、図2に示すように、第2蒸発器18から流出した冷媒を流入させる冷媒入口である。低圧出口21fは、図2に示すように、低圧入口21eから流入した冷媒を、圧縮機11の吸入口側へ流出させる冷媒出口である。従って、低圧入口21eから低圧出口21fへ至る冷媒通路は、流出側通路20cである。
As shown in FIG. 2, the
さらに、高圧入口21aと低圧出口21fは、図2〜図4に示すように、同一平面上で同一方向に開口している。エジェクタ側出口21c、低圧入口21e、冷媒吸引口21b、および絞り側出口21dは、同一方向に開口している。低圧入口21e、冷媒吸引口21b、および絞り側出口21dは、同一平面上で開口している。ここで、冷媒出入口が同一方向に開口しているとは、冷媒の流入出方向が一致していることを意味している。
Further, the
エジェクタ15は、図2、図3に示すように、ノズル部51、ボデー部21に形成された冷媒吸引口21bおよび吸引側通路20b、ディフューザ部52、ニードル弁53、ノズル部側駆動機構54等によって構成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ノズル部51は、内部に形成された冷媒通路にて冷媒を等エントロピ的に減圧させて噴射するものである。ノズル部51は、図2に示すように、冷媒の流れ方向に向かって先細る略円筒状の金属(本実施形態では、ステンレス合金または真鍮)で形成されている。ノズル部51は、圧入等の手段によりボデー部21に固定されている。
The
ノズル部51の内部に形成された冷媒通路には、冷媒通路面積が最も縮小した喉部が形成され、さらに、この喉部から冷媒を噴射する冷媒噴射口へ向かって冷媒通路面積が徐々に拡大する末広部が設けられている。つまり、ノズル部51は、ラバールノズル部として構成されている。
A throat portion having the smallest refrigerant passage area is formed in the refrigerant passage formed inside the
さらに、本実施形態では、ノズル部51として、エジェクタ式冷凍サイクル10の通常運転時に、冷媒噴射口から噴射される噴射冷媒の流速が音速以上となるように設定されたものが採用されている。もちろん、ノズル部51を先細ノズル部で構成してもよい。
Further, in the present embodiment, as the
ノズル部51の筒状側面には、分岐部14にて分岐された一方の冷媒を冷媒通路へ流入させる入口穴が形成されている。また、前述した吸引側通路20bは、吸引冷媒をノズル部51の外周側の空間に導いて、冷媒吸引口21bとノズル部51の冷媒噴射口とを連通させるように形成されている。
An inlet hole is formed on the cylindrical side surface of the
ディフューザ部52は、混合冷媒を昇圧させる昇圧部である。ディフューザ部52は、円筒状の金属(本実施形態では、アルミニウム)で形成されている。本実施形態のディフューザ部52は、圧入等の手段によりボデー部21に固定されている。ディフューザ部52とボデー部21との間に、ゴムや樹脂にて形成された防振部材を介在させてもよい。また、ディフューザ部52をボデー部21と同一の部材で一体的に形成してもよい。
The
ディフューザ部52の内部に形成された冷媒通路は、通路断面積が冷媒流れ下流側に向かって徐々に拡大する略円錐台形状に形成されている。ディフューザ部52では、このような通路形状によって、ディフューザ部52を流通する混合冷媒の運動エネルギが圧力エネルギに変換される。
The refrigerant passage formed inside the
また、ディフューザ部52は、ボデー部21から冷媒流れ下流側に向かって突出している。このため、ディフューザ部52の冷媒流れ最下流部に形成されるエジェクタ側出口21cは、図2、図3に示すように、冷媒吸引口21b、絞り側出口21d、および低圧入口21eとは異なる平面上で開口している。
Further, the
ニードル弁53は、ノズル部51の内部に形成された冷媒通路の通路断面積を変化させるノズル部側弁体部である。
The
ニードル弁53は、針状(あるいは、円錐形状、円柱形状等を組み合わせた形状)に形成されている。ニードル弁53の中心軸は、ノズル部51の中心軸、ディフューザ部52の冷媒通路の中心軸と同軸上に配置されている。ニードル弁53は、中心軸方向に変位することによって、ノズル部51の冷媒通路の通路断面積を変化させる。さらに、ニードル弁53を、ノズル部51の喉部に当接させることによって、ノズル部51を閉塞させることもできる。
The
ノズル部側駆動機構54は、ニードル弁53をノズル部51の中心軸方向に変位させるノズル部側駆動部である。ノズル部側駆動機構54は、機械的機構で構成されている。
The nozzle unit
より具体的には、ノズル部側駆動機構54は、第2蒸発器18から流出した冷媒の温度および圧力に応じて変形するノズル部側変形部材(具体的には、ノズル部側のダイヤフラム54b)を有するノズル部側感温部54aを備えている。そして、このダイヤフラム54bの変形をニードル弁53に伝達することによって、ニードル弁53を変位させる。
More specifically, the nozzle unit
ノズル部側のダイヤフラム54bは、ノズル部側感温部54aにおいて温度変化に伴って圧力変化する感温媒体が封入される封入空間54cを形成している。本実施形態では、感温媒体として、エジェクタ式冷凍サイクル10を循環する冷媒を主成分とするものを採用している。
The nozzle-
ノズル部側感温部54aは、ボデー部21に形成されて流出側通路20cに連通する空間に配置されている。このため、封入空間54c内の感温媒体の圧力は、流出側通路20cを流通する低圧冷媒(すなわち、第2蒸発器18から流出した冷媒)の温度に応じて変化する。そして、ダイヤフラム54bは、流出側通路20cを流通する低圧冷媒の圧力と封入空間54c内の感温媒体の圧力との圧力差に応じて変形する。
The nozzle-side temperature
従って、ダイヤフラム54bは弾性に富み、かつ耐圧性および気密性に優れる材質で形成されていることが望ましい。そこで、本実施形態では、ダイヤフラム54bとして、ステンレス(SUS304)製の円形状の金属薄板を採用している。
Therefore, it is desirable that the
さらに、本実施形態のノズル部側駆動機構54では、ダイヤフラム54bの一部がボデー部21に固定されている。そして、ニードル弁53がケースに固定されている。ケースは、ダイヤフラム54bとともに封入空間54cを形成するものである。
Further, in the nozzle portion
従って、流出側通路20cを流通する低圧冷媒の温度(過熱度)が上昇すると、封入空間54c内の感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間54c内の感温媒体の圧力から流出側通路20cを流通する低圧冷媒の圧力を減算した圧力差が大きくなる。これにより、ダイヤフラム54bは、封入空間54cが膨らむ側に変形する。その結果、ニードル弁53がノズル部51の通路断面積を拡大させる側(すなわち、喉部から離れる側)に変位する。
Therefore, when the temperature (superheat degree) of the low-pressure refrigerant flowing through the
一方、流出側通路20cを流通する低圧冷媒の温度(過熱度)が低下すると、封入空間54c内の感温媒体の飽和圧力が低下し、封入空間54c内の感温媒体の圧力から流出側通路20cを流通する低圧冷媒の圧力を減算した圧力差が小さくなる。これにより、ダイヤフラム54bは、封入空間54cが縮まる側に変形する。その結果、ニードル弁53がノズル部51の通路断面積を縮小させる側(すなわち、喉部へ近づく側)に変位する。
On the other hand, when the temperature (superheat) of the low-pressure refrigerant flowing through the
つまり、ノズル部側駆動機構54は、第2蒸発器18から流出した冷媒の過熱度に応じて、ニードル弁53を変位させることができる。そこで、本実施形態のノズル部側駆動機構54は、第2蒸発器18出口側冷媒の過熱度が予め定めたノズル部側基準過熱度(具体的には、1℃)に近づくように、ニードル弁53を変位させる。
That is, the nozzle unit
なお、ノズル部側駆動機構54は、ノズル部側感温部54aに対してニードル弁53がノズル部51の通路断面積を縮小させる側の荷重をかける弾性部材であるコイルバネを有している。ノズル部側基準過熱度は、このコイルバネの荷重を変更することによって、調整することができる。
The nozzle-
ここで、ノズル部側駆動機構54が、ニードル弁53を変位させる変位方向の中心軸をノズル部側中心軸CL1と定義すると、ノズル部側中心軸CL1は、ノズル部51の中心軸、ニードル弁53の中心軸、ディフューザ部52の中心軸と一致している。
Here, when the nozzle section
可変絞り機構16は、図3に示すように、絞り通路20a、絞り弁61、減圧側駆動機構62等によって構成されている。
As shown in FIG. 3, the
絞り通路20aは、通路断面積を縮小させることによって、分岐部14にて分岐された他方の冷媒を減圧させる減圧部である。絞り通路20aは、円柱形状や円錐台形状等の回転体形状に形成されている。本実施形態の減圧部は、ボデー部21に一体的に形成されている。減圧部として、ボデー部21に対して別部材で形成されたオリフィスを採用して、圧入等の手段によってボデー部21に一体的に固定してもよい。
The
絞り弁61は、球状に形成されており、絞り通路20aの中心軸方向に変位することによって、絞り通路20aの通路断面積(すなわち、絞り開度)を変化させる減圧側弁体部である。さらに、絞り弁61を絞り通路20aの出口部に当接させることによって、絞り通路20aを閉塞させることもできる。
The throttle valve 61 is formed in a spherical shape, and is a pressure reducing valve body that changes the passage cross-sectional area (that is, throttle opening) of the
減圧側駆動機構62は、絞り弁61を絞り通路20aの中心軸方向に変位させる減圧側駆動部である。減圧側駆動機構62は、ノズル部側駆動機構54と同様の機械的機構で構成されている。
The pressure reducing
より具体的には、減圧側駆動機構62は、第1蒸発器17から流出した冷媒の温度および圧力に応じて変形する減圧側変形部材(具体的には、減圧側のダイヤフラム62b)を有する減圧側感温部62aを備えている。そして、このダイヤフラム62bの変形を絞り弁61に伝達することによって、絞り弁61を変位させる。
More specifically, the pressure reducing
減圧側駆動機構62では、減圧側感温部62aの一部が、吸引側通路20b内に配置されている。さらに、本実施形態の減圧側駆動機構62では、ダイヤフラム62bの変位が作動棒63を介して絞り弁61に伝達される。作動棒63は、絞り弁61の変位方向に延びる円柱状に形成されている。
In the depressurizing
そして、吸引側通路20bを流通する低圧冷媒の温度(過熱度)が上昇すると、減圧側駆動機構62の封入空間62c内の感温媒体の飽和圧力が上昇し、封入空間62c内の感温媒体の圧力から吸引側通路20bを流通する低圧冷媒の圧力の圧力差が大きくなる。これにより、ダイヤフラム62bが変形すると、絞り弁61が絞り通路20aの絞り開度を拡大させる側に変位する。
Then, when the temperature (superheat degree) of the low-pressure refrigerant flowing through the suction-
一方、吸引側通路20bを流通する低圧冷媒の温度(過熱度)が低下すると、封入空間62c内の感温媒体の飽和圧力が低下し、封入空間62c内の感温媒体の圧力から吸引側通路20bを流通する低圧冷媒の圧力の圧力差が小さくなる。これにより、ダイヤフラム62bが変形すると、絞り弁61が絞り通路20aの絞り開度を縮小させる側に変位する。
On the other hand, when the temperature (superheat) of the low-pressure refrigerant flowing through the suction-
つまり、減圧側駆動機構62は、第1蒸発器17から流出した冷媒の過熱度に応じて、絞り弁61を変位させることができる。そこで、本実施形態のノズル部側駆動機構54は、第1蒸発器17出口側冷媒の過熱度が予め定めた減圧側基準過熱度(具体的には、0℃)に近づくように絞り弁61を変位させる。すなわち、本実施形態のノズル部側駆動機構54は、第1蒸発器17出口側冷媒が飽和気相冷媒となるように絞り弁61を変位させる。
That is, the pressure reducing
なお、減圧側基準過熱度についても、ノズル部側基準過熱度と同様に、絞り弁61に荷重をかける弾性部材であるコイルバネの荷重を変化させることによって、調整することができる。 Note that the decompression-side reference superheat degree can also be adjusted by changing the load of the coil spring, which is an elastic member that applies a load to the throttle valve 61, similarly to the nozzle portion-side reference superheat degree.
ここで、減圧側駆動機構62が、絞り弁61を変位させる変位方向の中心軸を減圧側中心軸CL2と定義すると、減圧側中心軸CL2は、絞り通路20aの中心軸、作動棒63の中心軸と一致している。
Here, when the pressure reducing
さらに、本実施形態のエジェクタモジュール20では、ノズル部側中心軸CL1と減圧側中心軸CL2がねじれの位置関係となっており、ノズル部側中心軸CL1および減圧側中心軸CL2のうち一方の中心軸方向から見たときに、一方の中心軸に対応する駆動部と他方の中心軸が重合配置されている。
Further, in the
例えば、図4に示すように、ノズル部側中心軸CL1方向から見たときに、図4の点ハッチングで示す領域を占めるノズル部側駆動機構54と減圧側中心軸CL2が重合するように配置されている。また、図5に示すように、減圧側中心軸CL2方向から見たときに、図5の点ハッチングで示す領域を占める減圧側駆動機構62とノズル部側中心軸CL1が重合するように配置されている。
For example, as shown in FIG. 4, when viewed from the direction of the central axis CL1 of the nozzle portion, the nozzle portion
なお、ねじれの位置関係とは、2本の直線が平行ではなく、かつ、交わらないように配置された位置関係を意味している。さらに、本実施形態では、ノズル部側中心軸CL1と減圧側中心軸CL2がなす角度、すなわちノズル部側中心軸CL1のベクトルと減圧側中心軸CL2のベクトルがなす角度が、90°となっている。 The twisted positional relationship means a positional relationship in which two straight lines are not parallel and are arranged so as not to intersect with each other. Further, in the present embodiment, the angle formed by the nozzle portion side central axis CL1 and the pressure reducing side central axis CL2, that is, the angle formed by the vector of the nozzle portion side central axis CL1 and the vector of the pressure reducing side central axis CL2 is 90°. There is.
次に、図1に示す第2蒸発器18は、送風機18aから車室内へ向けて送風された送風空気とエジェクタモジュール20のエジェクタ側出口21c(すなわち、エジェクタの15のディフューザ部52の冷媒出口)から流出した低圧冷媒とを熱交換させ、この低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する吸熱用熱交換器である。
Next, in the
送風機18aは、空調制御装置から出力される制御電圧によって回転数(送風空気量)が制御される電動送風機である。第2蒸発器18の冷媒出口には、エジェクタモジュール20の低圧入口21e側が接続されている。
The
第1蒸発器17は、第2蒸発器18を通過した送風空気とエジェクタモジュール20の絞り側出口21d(すなわち、可変絞り機構16の冷媒出口)から流出した低圧冷媒とを熱交換させ、この低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させることによって送風空気を冷却する吸熱用熱交換器である。第1蒸発器17の冷媒出口には、エジェクタモジュール20の冷媒吸引口21b側が接続されている。
The
また、本実施形態の第1蒸発器17および第2蒸発器18は、一体的に構成されている。具体的には、第1蒸発器17および第2蒸発器18は、いずれも冷媒を流通させる複数本のチューブと、この複数のチューブの両端側に配置されてチューブを流通する冷媒の集合あるいは分配を行う一対の集合分配用タンクとを有する、いわゆるタンクアンドチューブ型の熱交換器で構成されている。
Further, the
そして、第1蒸発器17および第2蒸発器18の集合分配用タンク181を同一部材にて形成することによって、第1蒸発器17および第2蒸発器18を一体化している。この際、本実施形態では、第2蒸発器18が第1蒸発器17に対して送風空気流れ上流側に配置されるように、第1蒸発器17および第2蒸発器18を送風空気流れに対して直列に配置している。従って、送風空気は図1の二点鎖線で描いた矢印で示すように流れる。
The first and
ここで、本実施形態では、第1蒸発器17および第2蒸発器18の集合分配用タンク181が同一部材によって形成されている。このため、集合分配用タンク181には、第1蒸発器17用の集合分配用タンクとしての機能を果たす部位、および第2蒸発器18用の集合分配用タンクとしての機能を果たす部位のみならず、各集合分配用の空間同士を連通させるための補助タンク等も含まれる。
Here, in the present embodiment, the
この種の補助タンクは、第1蒸発器17用の集合分配用タンクおよび第2蒸発器18用の集合分配用タンクに接続された配管としての機能も果たす。
This type of auxiliary tank also functions as a pipe connected to the collective distribution tank for the
さらに、本実施形態では、エジェクタモジュール20の各冷媒出入口21b〜21eと、一体化された第1蒸発器17および第2蒸発器18の各冷媒出入口との間を、図6〜図8に示すように、専用の集合配管19を用いて接続している。第1蒸発器17および第2蒸発器18の各冷媒出入口は、第1蒸発器17および第2蒸発器18の集合分配用タンク181の一端側に形成されている。
Further, in the present embodiment, between the refrigerant inlet/
集合配管19の複数の金属製の冷媒配管、あるいはプレート部材をろう付け等の接合手段によって一体化させたものである。集合配管19は、第1〜第4接続通路19a〜19dを有している。もちろん、集合配管19は、金属ブロックや樹脂ブロック等のような塊状部材に複数の冷媒通路を設けることによって形成されたものであってもよい。
A plurality of metallic refrigerant pipes of the collecting
第1接続通路19aは、エジェクタモジュール20の絞り側出口21dと第1蒸発器17の冷媒入口とを接続する冷媒通路である。第2接続通路19bは、第1蒸発器17の冷媒出口と冷媒吸引口21bとを接続する冷媒通路である。第3接続通路19cは、エジェクタ側出口21cと第2蒸発器18の冷媒入口とを接続する冷媒通路である。第4接続通路19dは、第2蒸発器18の冷媒出口と低圧入口21eとを接続する冷媒通路である。
The
また、本実施形態では、図6〜図8に示すように、ノズル部側中心軸CL1(すなわち、ディフューザ部52の長手方向)と第1蒸発器17および第2蒸発器18の集合分配用タンク181の長手方向がなす角度が、約90°となっている。このため、本実施形態の集合配管19は、湾曲した形状に形成されている。さらに、集合配管19では、第1〜第4接続通路19a〜19dが曲がった形状に形成されている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 6 to 8, the nozzle portion side central axis CL1 (that is, the longitudinal direction of the diffuser portion 52) and the collective distribution tank of the
これにより、集合配管19は、エジェクタモジュール20から流出した冷媒の流れ方向を第1蒸発器17および第2蒸発器18の各冷媒出入口側へ向けて転向させるとともに、第1蒸発器17および第2蒸発器18から流出した冷媒の流れ方向をエジェクタモジュール20の各冷媒出入口21b〜21e側へ向けて転向させる。
Accordingly, the collecting
さらに、本実施形態の集合配管19の第3接続通路19c内には、ディフューザ部52の外形に適合する円柱状の空間が形成されている。そして、ディフューザ部52のボデー部21から突出した部位が第3接続通路19c内に収容されている。換言すると、ディフューザ部52は、ボデー部21から突出していることによって、集合配管19内に収容可能に形成されている。
Furthermore, in the
ここで、集合配管19とエジェクタモジュール20は、ボルト締めなどによって一体化されている。また、集合配管19とエジェクタモジュール20との間には、シール部材としてのガスケット191が配置されており、エジェクタモジュール20と集合配管19との隙間から冷媒が漏れることはない。
Here, the collecting
従って、エジェクタモジュール20は、集合配管19を介して、第1蒸発器17および第2蒸発器18に一体化されている。つまり、本実施形態では、エジェクタモジュール20、集合配管19、第1蒸発器17および第2蒸発器18が、蒸発器ユニット200として一体化されている。
Therefore, the
そして、蒸発器ユニット200では、ディフューザ部52の少なくとも一部が、集合配管19の第3接続通路19c内に収容されている。さらに、ノズル部51および絞り通路20aが、第1蒸発器17および第2蒸発器18の外部、かつ、集合配管19の外部に配置されている。
Then, in the
次に、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10の電気制御部について説明する。図示しない空調制御装置は、CPU、ROM、RAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのROM内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種制御対象機器11、12c、18a等の作動を制御する。
Next, the electric control unit of the ejector
また、空調制御装置には、車室内温度を検出する内気温センサ、外気温を検出する外気温センサ、車室内の日射量を検出する日射センサ、第1蒸発器17から吹き出される吹出空気温度(蒸発器温度)を検出する蒸発器温度センサ等のセンサ群が接続され、これらの空調用センサ群の検出値が入力される。
Further, the air conditioning control device includes an inside air temperature sensor that detects the temperature inside the vehicle, an outside air temperature sensor that detects the outside air temperature, a solar radiation sensor that detects the amount of solar radiation in the vehicle interior, and the temperature of the air blown from the
さらに、空調制御装置の入力側には、図示しない操作パネルが接続され、この操作パネルに設けられた各種操作スイッチからの操作信号が空調制御装置へ入力される。操作パネルに設けられた各種操作スイッチとしては、空調を行うことを要求する空調作動スイッチ、車室内温度を設定する車室内温度設定スイッチ等が設けられている。 Further, an operation panel (not shown) is connected to the input side of the air conditioning control device, and operation signals from various operation switches provided on the operation panel are input to the air conditioning control device. As various operation switches provided on the operation panel, an air conditioning operation switch for requesting air conditioning, a vehicle interior temperature setting switch for setting the vehicle interior temperature, and the like are provided.
なお、本実施形態の空調制御装置は、その出力側に接続された各種の制御対象機器の作動を制御する制御部が一体に構成されたものであるが、空調制御装置のうち、各制御対象機器の作動を制御する構成(ハードウェアおよびソフトウェア)が各制御対象機器の制御部を構成している。例えば、本実施形態では、圧縮機11の作動を制御する構成が、吐出能力制御手段を構成している。
The air-conditioning control device of the present embodiment has a control unit integrally configured to control the operation of various control target devices connected to the output side thereof. The configuration (hardware and software) that controls the operation of the device constitutes the control unit of each controlled device. For example, in the present embodiment, the configuration that controls the operation of the
次に、上記構成における本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10の作動について説明する。操作パネルの空調作動スイッチが投入(ON)されると、空調制御装置が、圧縮機11、冷却ファン12c、送風機18a等を作動させる。
Next, the operation of the ejector-
これにより、圧縮機11が冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。圧縮機11から吐出された高温高圧冷媒は、放熱器12へ流入する。放熱器12へ流入した冷媒は、凝縮部12aにて冷却ファン12cから送風された外気と熱交換して凝縮する。凝縮部12aにて冷却された冷媒は、レシーバ部12bにて気液分離される。
As a result, the
レシーバ部12bにて分離された液相冷媒は、エジェクタモジュール20の高圧入口21aへ流入する。エジェクタモジュール20の内部へ流入した冷媒は、分岐部14にて分岐される。分岐された一方の冷媒は、エジェクタ15のノズル部51へ流入して等エントロピ的に減圧されて噴射される。そして、この噴射冷媒の吸引作用によって、第1蒸発器17から流出した冷媒が、冷媒吸引口21bから吸引される。
The liquid-phase refrigerant separated by the
この際、ノズル部側駆動機構54は、流出側通路20cを流通する冷媒(換言すると、第2蒸発器18出口側冷媒)の過熱度が、ノズル部側基準過熱度(具体的には、1℃)に近づくように、ニードル弁53を変位させる。
At this time, in the nozzle unit
ノズル部51から噴射された噴射冷媒および冷媒吸引口21bから吸引された吸引冷媒は、エジェクタ15のディフューザ部52へ流入する。ディフューザ部52では、冷媒通路面積の拡大により、冷媒の速度エネルギが圧力エネルギに変換される。これにより、噴射冷媒と吸引冷媒との混合冷媒の圧力が上昇する。ディフューザ部52にて昇圧された冷媒は、エジェクタ側出口21cから流出する。
The injection refrigerant injected from the
エジェクタ側出口21cから流出した冷媒は、集合配管19の第3接続通路19cを介して、第2蒸発器18へ流入する。第2蒸発器18へ流入した冷媒は、送風機18aによって送風された送風空気から吸熱して蒸発する。これにより、送風機18aによって送風された送風空気が冷却される。
The refrigerant flowing out of the ejector-
第2蒸発器18から流出した冷媒は、集合配管19の第4接続通路19d、およびエジェクタモジュール20の流出側通路20cを介して、圧縮機11へ吸入されて再び圧縮される。
The refrigerant flowing out from the
一方、分岐部14にて分岐された他方の冷媒は、可変絞り機構16の絞り通路20aへ流入して等エンタルピ的に減圧される。この際、減圧側駆動機構62は、吸引側通路20bを流通する(換言すると、第1蒸発器17出口側冷媒)の過熱度が、減圧側基準過熱度(具体的には、0℃)に近づくように、絞り弁61を変位させる。可変絞り機構16にて減圧された冷媒は、絞り側出口21dから流出する。
On the other hand, the other refrigerant branched at the
絞り側出口21dから流出した冷媒は、集合配管19の第1接続通路19aを介して、第1蒸発器17へ流入する。第1蒸発器17へ流入した冷媒は、第2蒸発器18通過後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18通過後の送風空気がさらに冷却される。第1蒸発器17から流出した冷媒は、集合配管19の第2接続通路19bを介して、冷媒吸引口21bから吸引される。
The refrigerant flowing out from the throttle-
以上の如く、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10によれば、第1蒸発器17および第2蒸発器18にて、車室内へ送風される送風空気を冷却することができる。
As described above, according to the ejector-
さらに、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、第2蒸発器18下流側の冷媒、すなわちエジェクタ15のディフューザ部52にて昇圧された冷媒を圧縮機11へ吸入させることができる。従って、エジェクタ式冷凍サイクル10では、蒸発器における冷媒蒸発圧力と吸入冷媒の圧力が同等となる通常の冷凍サイクル装置よりも、圧縮機11の消費動力を低減させて、サイクルの成績係数(COP)を向上させることができる。
Further, in the ejector-
また、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、第2蒸発器18における冷媒蒸発圧力をディフューザ部52にて昇圧された冷媒圧力とし、第1蒸発器17における冷媒蒸発圧力をノズル部51にて減圧された直後の低い冷媒圧力とすることができる。従って、各蒸発器における冷媒蒸発温度と送風空気との温度差を確保して、送風空気を効率的に冷却することができる。
Further, in the
また、本実施形態のエジェクタモジュール20では、ノズル部51、ニードル弁53、ノズル部側駆動機構54等によって構成される可変ノズル部を有するエジェクタ15、並びに、絞り通路20a、絞り弁61、減圧側駆動機構62等によって構成される可変絞り機構16を備えている。
Further, in the
従って、エジェクタ式冷凍サイクル10の負荷変動に応じて、エジェクタ15のノズル部51の通路断面積、および可変絞り機構16の絞り開度を変化させて、ノズル部51へ流入する冷媒流量および可変絞り機構16へ流入する冷媒流量を適切に調整することができる。その結果、負荷変動によらずエジェクタ式冷凍サイクル10に高いCOPを発揮させることができる。
Therefore, the passage cross-sectional area of the
さらに、本実施形態のエジェクタモジュール20では、サイクル構成機構のうち、分岐部14、可変ノズル部を有するエジェクタ15、および可変絞り機構16とを一体化させているので、エジェクタ式冷凍サイクル10全体としての小型化、および生産性の向上を狙うことができる。
Further, in the
ところが、可変ノズル部を有するエジェクタ15および可変絞り機構16では、通路断面積あるいは絞り開度を変化させるための駆動装置(本実施形態では、ノズル部側駆動機構54および減圧側駆動機構62)が必要となる。このような駆動装置は、ニードル弁53や絞り弁61等と比較して、比較的体格が大きい。さらに、エジェクタ15は、ノズル部側中心軸CL1方向に延びる細長円筒状に形成されている。
However, in the
このため、可変ノズル部を有するエジェクタ15と可変絞り機構16とを互いに干渉しないように配置しようとすると、上述したエジェクタモジュール20全体としての小型化効果を得にくくなってしまう。
Therefore, if it is attempted to arrange the
これに対して、本実施形態のエジェクタモジュール20では、ディフューザ部52の少なくとも一部が、ボデー部21から突出しており、集合配管19の内部に収容されている。従って、エジェクタ式冷凍サイクル10全体としての小型化を図ることができる。すなわち、本実施形態のエジェクタモジュール20によれば、ノズル部51の通路断面積、および絞り通路20aの通路断面積が変更可能に構成されていても、適用されたエジェクタ式冷凍サイクル10の大型化を招くことがない。
On the other hand, in the
また、本実施形態のエジェクタモジュール20では、ボデー部21の高圧入口21aおよび低圧出口21fが、同一方向に開口している。また、エジェクタ側出口21c、低圧入口21e、冷媒吸引口21b、および絞り側出口21dが、同一方向に開口している。
Further, in the
これによれば、一体化された第1蒸発器17および第2蒸発器18に接続されるエジェクタ側出口21c、低圧入口21e、冷媒吸引口21b、および絞り側出口21dが、同一方向に開口しているので、エジェクタモジュール20を、第1蒸発器17、および第2蒸発器18に接続しやすい。
According to this, the
つまり、本実施形態のエジェクタモジュール20は、蒸発器ユニット200のジョイント部(接続部)としての機能を果たし、エジェクタ式冷凍サイクル10の組み付け性を向上させることができる。これにより、より一層、エジェクタ式冷凍サイクル10全体としての生産性を向上させることができる。
That is, the
また、本実施形態のエジェクタモジュール20では、可変絞り機構16とエジェクタ15とを一体化させる際に、ノズル部側中心軸CL1および減圧側中心軸CL2のうち一方の中心軸方向から見たとき、一方の中心軸に対応する駆動部と他方の中心軸が重合するように配置している。
Further, in the
このような配置によれば、比較的体格が大きい減圧側駆動機構62とノズル部側駆動機構54とを、いずれかの中心軸CL1、CL2方向にずらして配置することができる。従って、可変絞り機構16の本体部(すなわち、減圧側駆動機構62を除く部位)とエジェクタ15の本体部(すなわち、ノズル部側駆動機構54を除く部位)とを近づけて配置することができる。
According to such an arrangement, the decompression-
さらに、ノズル部側中心軸CL1と減圧側中心軸CL2が、ねじれの位置関係となっているので、減圧側駆動機構62とノズル部側駆動機構54とを互いに干渉させることなく、可変絞り機構16の本体部とエジェクタ15の本体部とを効果的に近づけることができる。従って、より一層、適用されたエジェクタ式冷凍サイクル10の大型化を抑制することができる。
Further, since the nozzle portion side central axis CL1 and the pressure reducing side central axis CL2 have a twisted positional relationship, the
また、本実施形態のエジェクタモジュール20では、ボデー部21に、流出側通路20cが形成されており、ノズル部側駆動機構54のノズル部側感温部54aの一部が流出側通路20cに連通する空間内に配置されている。
Further, in the
これによれば、ノズル部側感温部54aと流出側通路20cとを近づけることができる。従って、エジェクタモジュール20の大型化を招くことなく、流出側通路20cを流通する冷媒の温度および圧力を、ノズル部側感温部54aに精度良く伝達することができる。
According to this, it is possible to bring the
また、本実施形態のエジェクタモジュール20では、ボデー部21に、吸引側通路20bが形成されており、減圧側駆動機構62の減圧側感温部62aの一部が吸引側通路20b内に配置されている。
Further, in the
これによれば、減圧側感温部62aと吸引側通路20bとを近づけることができる。従って、エジェクタモジュール20の大型化を招くことなく、吸引側通路20bを流通する冷媒の温度および圧力を、減圧側感温部62aに精度良く伝達することができる。
According to this, the pressure reducing side
また、本実施形態のエジェクタモジュール20では、減圧側駆動機構62が、第1蒸発器17出口側冷媒の過熱度が0℃に近づくように、絞り弁61を変位させる。これによれば、第1蒸発器17から流出する冷媒の乾き度が過度に低下して、冷媒吸引口21bから乾き度の低い気液二相冷媒が吸引されてしまうことを抑制することができる。従って、エジェクタ15の昇圧性能の低下を抑制することができる。
Further, in the
さらに、第1蒸発器17出口側の冷媒の過熱度が過度に上昇してしまうことを抑制し、第1蒸発器17にて冷却された送風空気に温度分布が生じてしまうことを抑制することができる。このことは、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10のように、第1蒸発器17を第2蒸発器18の空気流れ下流側に配置する構成では、エジェクタ式冷凍サイクル10全体として送風空気の温度分布を抑制しやすいという点で有効である。
Further, it is possible to prevent the superheat degree of the refrigerant on the outlet side of the
また、本実施形態の蒸発器ユニット200では、エジェクタモジュール20のディフューザ部52の少なくとも一部が、集合配管19の第3接続通路19c内に収容されているので、蒸発器ユニット200全体としての小型化を図ることができる。
Further, in the
これに加えて、ノズル部51および絞り通路20aが、第1蒸発器17および第2蒸発器18の外部、かつ、集合配管19の外部に配置されている。従って、ノズル部51および絞り通路20aにて冷媒を減圧させる際の振動が、第1蒸発器17および第2蒸発器18に伝播しにくくなる。
In addition to this, the
その結果、ユーザにとって耳障りとなる冷媒通過音が大きくなってしまうことを抑制することができる。すなわち、本実施形態の蒸発器ユニット200によれば、エジェクタ式冷凍サイクル10のCOPの低下を招くことなく、冷媒通過音を抑制させることができる。
As a result, it is possible to prevent the refrigerant passing noise, which is annoying to the user, from becoming loud. That is, according to the
さらに、本実施形態のエジェクタモジュール20では、ディフューザ部52とボデー部21が別部材で形成されている。従って、ディフューザ部52とボデー部21が同一の部材で形成されている場合に対して、ノズル部51および絞り通路20aにて冷媒を減圧させる際の振動が、より一層第1蒸発器17および第2蒸発器18に伝播しにくくなる。
Further, in the
また、本実施形態の蒸発器ユニット200では、集合配管19が湾曲した形状に形成されている。エジェクタモジュール20、第1蒸発器17、第2蒸発器18等を、蒸発器ユニット200として一体化する際に、第1蒸発器17および第2蒸発器18に対するエジェクタモジュール20の配置の自由度を向上させることができる。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態に対して、図9、図10に示すように、エジェクタ15のニードル弁53、およびノズル部側駆動機構54を廃止した例を説明する。
Further, in the
(Second embodiment)
In the present embodiment, as compared with the first embodiment, an example in which the
つまり、本実施形態のエジェクタ15のノズル部51は、通路断面積が変化しない固定ノズル部である。なお、図9、図10は、それぞれ第1実施形態で説明した図2、図5に対応する図面である。図9、図10では、第1実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。このことは、以下の図面でも同様である。
That is, the
図9、図10から明らかなように、本実施形態のエジェクタモジュール20では、エジェクタ15および可変絞り機構16の位置関係が、実質的に第1実施形態と同様となっている。つまり、ノズル部側中心軸CL1となるノズル部51の中心軸と減圧側中心軸CL2がねじれの位置関係となっており、減圧側中心軸CL2方向から見たときに、図10の点ハッチングで示す領域を占める減圧側駆動機構62とノズル部51の中心軸が重合するように配置されている。
As is clear from FIGS. 9 and 10, in the
その他のエジェクタモジュール20およびエジェクタ式冷凍サイクル10の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
The other configurations and operations of the
より詳細には、可変絞り機構16は、分岐部14の他方の冷媒出口側に接続されているので、可変絞り機構16の絞り開度を調整することによって、絞り通路20aへ流入する冷媒流量、およびノズル部51へ流入する冷媒流量の双方を調整することができる。その結果、負荷変動によらずエジェクタ式冷凍サイクル10に高いCOPを発揮させることができる。
More specifically, since the
さらに、本実施形態のエジェクタモジュール20および蒸発器ユニット200によれば、ディフューザ部52の少なくとも一部を、集合配管19の内部に収容することができ、第1実施形態と同様に、エジェクタ式冷凍サイクル10全体としての小型化を図ることができる。
Further, according to the
ここで、本実施形態のエジェクタモジュール20では、ニードル弁53、およびノズル部側駆動機構54を廃止しているので、予めノズル部51の喉部の通路断面積を調整しておくことだけでは、第1蒸発器17出口側冷媒の過熱度を適切に調整しにくい。
Here, in the
そこで、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10では、エジェクタモジュール20の低圧出口21fと圧縮機11の吸入口との間に、低圧冷媒の気液を分離して分離された気相冷媒を圧縮機11の吸入口へ流出させるアキュムレータを配置してもよい。
Therefore, in the ejector-
(第3実施形態)
第1実施形態では、ディフューザ部52のうち、ボデー部21から突出した部位を集合配管19の第3接続通路19c内に収容した例を説明したが、本実施形態では、図11、図12に示すように、集合分配用タンク181内に収容している。なお、図11は、送風空気の流れ方向下流側から見た一部分解斜視図であり、図12は、送風空気流れ方向上流側からみた側面図である。
(Third Embodiment)
In the first embodiment, an example in which the portion of the
つまり、本実施形態では、集合配管19を廃止して、ディフューザ部52のうち、ボデー部21から突出した部位を第1蒸発器17および第2蒸発器18の構成部品の内部に収容している。その他のエジェクタモジュール20およびエジェクタ式冷凍サイクル10の構成および作動は、第1実施形態と同様である。従って、本実施形態のエジェクタ式冷凍サイクル10においても第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
That is, in the present embodiment, the collecting
より詳細には、エジェクタ式冷凍サイクル10における、第1蒸発器17および第2蒸発器18に対するエジェクタモジュール20の相対位置関係に応じて、適切な形状の集合配管19の内部にディフューザ部52を収容すること、あるいは、第1蒸発器17および第2蒸発器18の構成部品の内部にディフューザ部52を収容することによって、エジェクタ式冷凍サイクル10全体としての小型化を図ることができる。
More specifically, in the ejector-
(他の実施形態)
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
(1)上述の各実施形態では、本発明に係るエジェクタモジュール20を車両に搭載されるエジェクタ式冷凍サイクル10に適用した例を説明したが、エジェクタモジュール20の適用はこれに限定されない。例えば、定置型の空調装置、冷温保存庫等に用いられるエジェクタ式冷凍サイクルに適用してもよい。
(1) In each of the above-described embodiments, an example in which the
(2)上述の第1実施形態では、可変絞り機構16、および可変ノズル部を有するエジェクタ15を備えるエジェクタモジュール20について説明したが、エジェクタ式冷凍サイクル10の負荷変動に応じて、可変絞り機構16およびノズル部51へ流入する冷媒流量を適切な流量に近づけるためには、可変絞り機構16およびノズル部51のうち、少なくとも一方の通路断面積が変更可能に構成されていればよい。
(2) In the above-described first embodiment, the
従って、第2実施形態で説明したように、可変絞り機構16を採用するとともに、固定ノズル部を有するエジェクタ15を採用してもよい。さらに、第1実施形態に対して、絞り弁61、減圧側駆動機構62を廃止してもよい。つまり、可変絞り機構16に代えて固定絞りを採用するとともに、可変ノズル部を有するエジェクタ15を採用してもよい。
Therefore, as described in the second embodiment, the
また、上述の実施形態では、ノズル部側駆動機構54および減圧側駆動機構62として、機械的機構で構成されたものを採用した例を説明したが、ノズル部側駆動機構54および減圧側駆動機構62として、ステッピングモータ等で構成されたアクチュエータを有する電動式の駆動機構を採用してもよい。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the nozzle portion
また、上述の実施形態では、ノズル部側中心軸CL1(あるいはノズル部51の中心軸)と減圧側中心軸CL2とをねじれの位置関係とした例を説明したが、これに限定されない。ディフューザ部52の少なくとも一部を集合配管19あるいは第2蒸発器18内に収容することの小型化効果は、ノズル部側中心軸CL1と減圧側中心軸CL2が平行に配置されていても得ることができる。
Further, in the above-described embodiment, an example in which the nozzle portion side central axis CL1 (or the central axis of the nozzle portion 51 ) and the pressure reducing side central axis CL2 are in the twisted positional relationship has been described, but the present invention is not limited to this. The miniaturization effect of accommodating at least a part of the
また、第1実施形態では、ノズル部側感温部54aを流出側通路20cに連通する空間に配置した例を説明したが、ノズル部側感温部54aの少なくとも一部を流出側通路20cに配置してもよい。さらに、減圧側駆動機構62の一部を吸引側通路20bに配置した例を説明したが、減圧側駆動機構62を吸引側通路20bに連通する空間に配置してもよい。
Further, in the first embodiment, the example in which the nozzle portion side temperature
(3)エジェクタ式冷凍サイクル10を構成する各構成機器は、上述の実施形態に開示されたものに限定されない。
(3) Each component device that configures the ejector-
例えば、上述の実施形態では、圧縮機11として、電動圧縮機を採用した例を説明したが、圧縮機11として、プーリ、ベルト等を介して車両走行用エンジンから伝達される回転駆動力によって駆動されるエンジン駆動式の圧縮機を採用してもよい。さらに、エンジン駆動式の圧縮機としては、吐出容量の変化により冷媒吐出能力を調整可能な可変容量型圧縮機、あるいは電磁クラッチの断続により圧縮機の稼働率を変化させて冷媒吐出能力を調整可能な固定容量型圧縮機を採用することができる。
For example, in the above-described embodiment, an example in which an electric compressor is used as the
また、上述の実施形態では、放熱器12として、レシーバ一体型の凝縮器を採用した例を説明したが、さらに、レシーバ部12bから流出した液相冷媒を過冷却する過冷却部を有して構成される、いわゆるサブクール型の凝縮器を採用してもよい。この他にも、凝縮部12aのみからなる放熱器12、および放熱器12から流出した冷媒の気液を分離して、分離された液相冷媒を下流側へ流出させる受液器(レシーバ)を採用してもよい。
In addition, in the above-described embodiment, an example in which a receiver-integrated condenser is adopted as the
また、上述の実施形態では、第1蒸発器17および第2蒸発器18を一体的に構成した例を説明したが、第1蒸発器17および第2蒸発器18を別体で構成してもよい。そして、第1蒸発器17および第2蒸発器18にて、異なる冷媒対象流体を異なる温度帯で冷却するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the example in which the
また、上述の実施形態では、冷媒としてR134aを採用した例を説明したが、冷媒はこれに限定されない。例えば、R1234yf、R600a、R410A、R404A、R32、R407C、等を採用してもよい。または、これらの冷媒のうち複数種を混合させた混合冷媒等を採用してもよい。さらに、冷媒として二酸化炭素を採用して、高圧側冷媒圧力が冷媒の臨界圧力以上となる超臨界冷凍サイクルを構成してもよい。 Further, in the above-described embodiment, an example in which R134a is adopted as the refrigerant has been described, but the refrigerant is not limited to this. For example, R1234yf, R600a, R410A, R404A, R32, R407C, etc. may be adopted. Alternatively, a mixed refrigerant obtained by mixing plural kinds of these refrigerants may be adopted. Furthermore, carbon dioxide may be adopted as the refrigerant to configure a supercritical refrigeration cycle in which the pressure of the high-pressure side refrigerant is equal to or higher than the critical pressure of the refrigerant.
10 エジェクタ式冷凍サイクル
11 圧縮機
12 放熱器、
17 第1蒸発器
18 第2蒸発器
20 エジェクタモジュール
20a 絞り通路
21 ボデー部
51 ノズル部
52 ディフューザ部(昇圧部)
200 蒸発器ユニット
10 Ejector
17
200 evaporator unit
Claims (4)
前記放熱器から流出した冷媒のうち一部の冷媒を減圧させて噴射するノズル部(51)と、
前記放熱器から流出した冷媒のうち別の一部の冷媒を減圧させる減圧部(20a)と、
前記ノズル部から噴射された噴射冷媒の吸引作用によって外部から冷媒を吸引する冷媒吸引口(21b)が形成されたボデー部(21)と、
前記噴射冷媒と前記冷媒吸引口から吸引された吸引冷媒との混合冷媒を昇圧させる昇圧部(52)と、
前記減圧部の通路断面積を変化させる減圧側弁体部(61)と、
前記減圧側弁体部を変位させる減圧側駆動部(62)と、を備え、
前記減圧部から冷媒を流出させる絞り側出口(21d)には、前記第1蒸発器の冷媒入口側が接続され、
前記冷媒吸引口には、前記第1蒸発器の冷媒出口側が接続され、
前記昇圧部から冷媒を流出させるエジェクタ側出口(21c)には、前記第2蒸発器の冷媒入口側が接続され、
前記ノズル部および前記減圧部の少なくとも前記減圧部は、通路断面積を変更可能に構成されており、
前記昇圧部の少なくとも一部は、前記第1蒸発器および前記第2蒸発器の少なくとも一方の内部、あるいは前記第1蒸発器および前記第2蒸発器の少なくとも一方に接続された配管(19)の内部に収容可能に、前記ボデー部から突出して配置されており、
前記ボデー部には、前記第1蒸発器から流出した冷媒を流通させる吸引側通路(20b)が形成されており、
前記減圧側駆動部は、前記第1蒸発器から流出した冷媒の温度および圧力に応じて変形する減圧側変形部材(62b)を有する減圧側感温部(62a)を有しており、
前記減圧側感温部の少なくとも一部は、前記吸引側通路内あるいは前記吸引側通路に連通する空間内に配置されているエジェクタモジュール。 A compressor (11) that compresses and discharges a refrigerant, a radiator (12) that dissipates the refrigerant discharged from the compressor, a first evaporator (17) that evaporates the refrigerant, and the compression that evaporates the refrigerant. An ejector module applied to an ejector-type refrigeration cycle (10) having a second evaporator (18) for flowing out to a suction port side of a machine,
A nozzle part (51) for depressurizing and ejecting a part of the refrigerant flowing out from the radiator,
A decompression unit (20a) for decompressing another part of the refrigerant flowing out from the radiator,
A body portion (21) having a refrigerant suction port (21b) for sucking the refrigerant from the outside by the suction action of the jet refrigerant jetted from the nozzle portion;
A pressurizing unit (52) for pressurizing a mixed refrigerant of the injection refrigerant and the suction refrigerant sucked from the refrigerant suction port,
A pressure reducing valve body (61) for changing the passage cross-sectional area of the pressure reducing portion,
A pressure reducing side drive unit (62) for displacing the pressure reducing side valve body ,
The refrigerant inlet side of the first evaporator is connected to the throttle side outlet (21d) for flowing out the refrigerant from the pressure reducing section,
The refrigerant outlet side of the first evaporator is connected to the refrigerant suction port,
A refrigerant inlet side of the second evaporator is connected to an ejector side outlet (21c) that causes the refrigerant to flow out from the pressure booster,
At least the pressure reducing portion of the nozzle portion and the pressure reducing portion is configured to be able to change the passage cross-sectional area,
At least a part of the pressurizing unit is a pipe (19) connected to the inside of at least one of the first evaporator and the second evaporator or to at least one of the first evaporator and the second evaporator. It is arranged so as to be able to be housed inside, protruding from the body portion ,
A suction side passage (20b) through which the refrigerant flowing out of the first evaporator is circulated is formed in the body portion,
The pressure reducing side driving unit has a pressure reducing side temperature sensing unit (62a) having a pressure reducing side deforming member (62b) that deforms according to the temperature and pressure of the refrigerant flowing out from the first evaporator,
An ejector module in which at least a part of the pressure-reducing side temperature-sensing section is arranged in the suction-side passage or in a space communicating with the suction-side passage .
前記ノズル部側弁体部を変位させるノズル部側駆動部(54)と、を備え、
前記ボデー部には、前記第2蒸発器から流出した冷媒を流通させる流出側通路(20c)が形成されており、
前記ノズル部側駆動部は、前記第2蒸発器から流出した冷媒の温度および圧力に応じて変形するノズル部側変形部材(54b)を有するノズル部側感温部(54a)を備えており、
前記ノズル部側感温部の少なくとも一部は、前記流出側通路内あるいは前記流出側通路に連通する空間内に配置されている請求項1に記載のエジェクタモジュール。 A nozzle part valve body part (53) for changing the passage cross-sectional area of the nozzle part;
A nozzle part side drive part (54) for displacing the nozzle part side valve body part,
An outflow side passage (20c) is formed in the body portion to allow the refrigerant flowing out from the second evaporator to flow therethrough,
The nozzle unit side driving unit includes a nozzle unit side temperature sensing unit (54a) having a nozzle unit side deforming member (54b) that deforms according to the temperature and pressure of the refrigerant flowing out from the second evaporator.
The ejector module according to claim 1, wherein at least a part of the temperature sensing portion on the nozzle portion side is arranged in the outflow passage or in a space communicating with the outflow passage.
前記高圧入口、および前記低圧出口は、同一方向に開口しており、
前記エジェクタ側出口、前記低圧入口、前記冷媒吸引口、および前記絞り側出口は、同一方向に開口している請求項1ないし3のいずれか1つに記載のエジェクタモジュール。 In the body part, a high pressure inlet (21a) into which the refrigerant flowing out from the radiator flows, an outflow side passage (20c) that guides the refrigerant flowing out from the second evaporator to the suction port side of the compressor, and the outflow. A low-pressure inlet (21e) for allowing the refrigerant to flow into the side passage and a low-pressure outlet (21f) for allowing the refrigerant to flow out of the outlet-side passage are formed.
The high pressure inlet and the low pressure outlet are open in the same direction,
The ejector module according to any one of claims 1 to 3 , wherein the ejector-side outlet, the low-pressure inlet, the refrigerant suction port, and the throttle-side outlet are open in the same direction.
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