JPH05312421A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エジェクタを通過する冷媒流量を調整可能と
することにより高速運転時の冷凍能力を増大させるか、
または、高速運転時に余裕のある冷凍能力を適性化し、
圧縮機の駆動に必要な動力を低減させて燃費を向上でき
る冷凍装置の提供。 【構成】 冷媒圧縮機１、冷媒凝縮器２、エジェクタ
３、第１蒸発器４および気液分離器５を冷媒流路で連結
してなる冷凍サイクルに、一端が前記気液分離器５に連
結され、他端が前記エジェクタ３の吸引部に連結された
第２蒸発器７を付設してなる冷凍装置において、冷凍装
置の運転条件に応じて前記エジェクタ３のノズルを通過
する冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段８を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エジェクタおよび第
２蒸発器を備えた冷凍装置の効率の向上に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷媒圧縮機、冷媒凝縮器、冷媒膨張器で
あるエジェクタ、第１蒸発器および気液分離器を順次冷
媒通路で連結した冷凍サイクルに、第１蒸発器と並列し
て、一端は絞り装置を介して前記気液分離器に接続し、
他端はエジェクタの吸引部に接続して第２蒸発器を設け
た冷凍装置が提案されている（たとえば特開平３−５６
７４号公報）。この冷凍装置は、冷房時において第２蒸
発器内の冷媒を第１蒸発器内の冷媒より低い圧力で蒸発
させることができるため、熱交換器容積が同一の場合、
冷凍能力を向上できる利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記冷凍装
置では、エジェクタを通過する冷媒流量を運転条件に応
じて調整する思想がなかったため、圧縮機の回転数が大
きく変動する自動車用空調装置に用いた場合、エジェク
タの機能が圧縮機の能力に追従できず、圧縮機が多量の
冷媒を吐出しているにもかかわらず冷凍能力の向上効果
が得られなかったり、冷凍能力が過剰な運転条件では圧
縮機の駆動動力が無駄となり、燃費が増大するなどの欠
点があった。この発明の目的は、エジェクタを通過する
冷媒流量を調整可能とすることにより高速運転時の冷凍
能力を増大させるか、または、高速運転時に余裕のある
冷凍能力を適性化し、圧縮機の駆動に必要な動力を低減
させて燃費を向上できる冷凍装置の提供にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の冷凍装置は、
冷媒圧縮機、冷媒凝縮器、エジェクタ、第１蒸発器およ
び気液分離器を冷媒流路で連結してなる冷凍サイクル
に、一端が前記気液分離器に連結され、他端が前記エジ
ェクタの吸引部に連結された第２蒸発器を付設してなる
冷凍装置において、冷凍装置の運転条件に応じて前記エ
ジェクタのノズルを通過する冷媒流量を調整する冷媒流
量調整手段を設けたことを特徴とする。

【０００５】

【作用および発明の効果】この発明では、冷凍装置の運
転条件に応じてエジェクタを通過する冷媒流量を適性に
調整できる。すなわち、圧縮機の冷媒吐出量が多いとき
は多量の冷媒がエジェクタを通過でき、これにより第１
蒸発器および第２蒸発器に多量の冷媒が流れて冷凍能力
は増大する。また、冷凍装置の冷凍能力が必要な冷凍能
力より大きいときは、エジェクタの開度を通常より大き
くして冷媒の凝縮圧力を下げるなどして、圧縮機の駆動
に必要な動力を低減させ、燃費を低減できる。

【０００６】

【実施例】この発明を図に示す一実施例とともに説明す
る。図１は自動車用冷房装置に適用されたこの発明の冷
凍装置を示し、エンジンにより駆動される冷媒圧縮機
１、冷媒凝縮器２、冷媒の膨張機構であるエジェクタ
３、第１蒸発器４、および気液分離器５を順次冷媒流路
１０で連結した冷凍サイクル１００に、一端が絞り装置
６を介して前記気液分離器５に連結され、他端が前記エ
ジェクタ３の吸引部に連結された第２蒸発器７を付設し
てなる。

【０００７】エジェクタ３は、図２に示す如く、上流側
（凝縮器２側）の入口管３１に連結したノズル３２と、
該ノズル３２の下流に位置し、吐出管３３に連結した混
合管３４と、ノズル３２の吹出口を囲む吸引口３５を有
し、前記第２蒸発器７に連結した外筒状吸引部３６とを
備えるとともに、冷媒通過流量を調節する冷媒流量調整
手段８が組み込まれている。冷媒流量調整手段８は、入
口管３１内に設けられた受圧板８１、該受圧板８１に連
結棒８２を介して連結されるとともにノズル３２の軸芯
に配されたニードル弁８３、この連結体をエジェクタ３
の軸芯に軸方向の変位自在に保持する保持手段８４、前
記連結体を上流方向に付勢するスプリング８５からな
る。

【０００８】第２蒸発器７には、冷凍装置の運転中は、
エジェクタ３で生じる吸引力により、気液分離器５で分
離された液相冷媒が、絞り装置（キャピラリチューブ）
６で減圧されて供給される。この冷媒は空気などを冷却
して蒸発し、エジェクタ３に吸い込まれる。これによ
り、第１蒸発器４より低温の第２蒸発器７を実現できる
とともに、圧縮機１の吸込冷媒の圧力を第１蒸発器４内
の冷媒圧力とできるため、吸込冷媒の密度が大きくなり
高効率な運転が可能となる。

【０００９】この発明の要旨である冷媒流量調整手段８
はつぎのように作動する。スプリング８５の圧縮量は凝
縮器２の凝縮圧力との釣合いにより決定される。すなわ
ち、圧縮機１が高回転域の場合、凝縮圧力が高くなるた
め、スプリング８５が収縮し、ニードル弁８３が図示右
方に変位し、円環状のノズル口３０の断面積が拡大して
ノズル３２の開度が増大する。スプリング８５のバネ荷
重を適当に設定することにより、圧縮機回転数ないし圧
縮機の冷媒吐出量の増大に応じてエジェクタ３を通過す
る冷媒流量を増加させることができるため、高速運転時
の冷凍装置の冷凍能力も増加できる。逆に圧縮機１が低
回転域の場合、ニードル弁８３が図示左方に変位し、ノ
ズル３２の開度が低減する。これにより冷媒流量が低減
して冷凍能力は低下する。

【００１０】これに対し、冷媒流量調整手段８を備えな
い従来の固定絞り型エジェクタでは、通過できる冷媒流
量を圧縮機回転数の変動に対応して適性に増減させるこ
とは困難であるため、冷凍装置の冷凍能力を増減範囲は
極めて限られる。なお、この実施例の如くノズル３２の
開度の調整をニードル弁８３で行うことにより、ノズル
３２の開度が増減するにつれて円環状のノズル口３０の
面積も増減する。このため、エジェクタ３のノズル３２
を通過する冷媒の流速は確保でき、エジェクタ３による
第２蒸発器７の冷媒の吸引力は冷媒流量の変動にかかわ
らず必要レベルに維持できる利点がある。

【００１１】この冷凍装置の作動を図３に示すモリエル
線図とともに説明する。圧縮機１から吐出された冷媒
は、ｂ点の圧力・エンタルピ状態で凝縮器２に入り、凝
縮して過冷却の冷媒ｃに変化し、つぎにエジェクタ３を
通過する際に減圧・膨張される。エジェクタのノズル３
２を冷媒が通過する際、吸引口３５から吸引部３６内の
冷媒を吸出し、混合管３４で第２蒸発器７を通過した冷
媒ｄ1 の状態の冷媒と混合して昇圧し状態ｄ（圧力Ｐ
ｓ）の冷媒となる。冷媒ｄは、第１蒸発器４に入り、空
気などを冷却して一部が蒸発しｅに示す状態となり、気
液分離器５でｆの液相冷媒とａの気相冷媒とに分離され
る。気相冷媒は圧縮機１へ吸い込まれ、液相冷媒は絞り
装置６で減圧され状態ｇとなって第２蒸発器７に流入す
る。この冷媒ｇは第２蒸発器７で蒸発して気相冷媒ｄ1
（圧力Ｐｓ１）となり、前記エジェクタ３の吸引部３６
に供給される。

【００１２】図４に示す如く、従来の固定絞り型エジェ
クタを用いた冷凍装置に比較し、この発明の冷媒流量調
整手段８付きエジェクタ３を用いた冷凍装置では、圧縮
機回転数２０００ｒｐｍにおいて、約２０％の冷房能力
の向上が可能となり、回転数が上がるほど冷凍能力が増
大できる。

【００１３】図５は第２実施例を示す。一般に自動車の
空調装置では、冷凍装置の圧縮機がエンジンにより駆動
されるため、エンジンが高速運転され圧縮機１が高回転
域の場合は冷凍能力が過剰となっている。よって、冷凍
能力を適性にし、圧縮機の駆動に必要な動力を低減さ
せ、燃費を向上させることが望まれている。この実施例
では、冷媒流量調整手段８に圧縮機の高回転域において
エジェクタ３にノズル３２の開度を増大させるノズル開
度制御機構８０を付設している。

【００１４】ノズル開度制御機構８０は、エジェクタ３
にニードル弁８３を駆動するソレノイド８６を有し、圧
縮機回転数にほぼ対応している車速を車速センサ８７で
検出し、遅延回路８８を介してソレノイド８６を付勢す
る駆動回路８９を作動させる。これにより車両の高速運
転時（圧縮機の高回転域）に、ノズル３２の開度を通常
より大きく（全開）し、図６に示す如く、冷媒の凝縮圧
力を下げる。これにより圧縮機１に吸い込まれる冷媒の
圧力を低くして圧縮機１を駆動するのに必要な動力を低
減させる。この場合、図７のグラフに示す如く２０００
ｒｐｍ以上の圧縮機回転数域において、ノズル３２の開
度を全開としたときの圧縮機動力の低減状態を示す。

【００１５】高速運転時において、通常のノズル３２の
開度よりも大にすることで凝縮圧力が低下し、冷媒の状
態は図８のモリエル線図のｂ、ｃ、ｄがｂ1 、ｂ2 、ｂ
3 に移動する。ここで圧縮機１で消費される動力は図８
のＬからＬ1 に低減する。つまり凝縮圧力Ｐd がＰd1に
低下することにより、（Ｌ−Ｌ1 ）分の省動力ができ
る。圧縮機１の回転数が高い運転条件では、冷房能力の
余裕があるため、ノズル３２の開度を通常より大に制御
することで、凝縮圧力を低下させ、圧縮機１の消費動力
を１０％以上低減させることができる。

【００１６】冷凍能力を適性に調節するため、高速回転
時において圧縮機の駆動動力を低減させる第３実施例を
図９に示す。この実施例では、圧縮機１の冷媒吐出圧を
調整する圧力調整弁１１を圧縮機１の吐出側に設け、吐
出圧力が高くなった場合、一部の冷媒をエジェクタ３の
入口側にバイパスする。この結果、冷媒凝縮圧力が低下
するので、圧縮機１を駆動するのに必要な動力が低下す
る。

【００１７】図１０は、第４実施例を示す。この実施例
ではエジェクタ３を通過する冷媒流量を調節する冷媒流
量調整手段９を、エジェクタ３の上流に設けたブリード
ポート９１突き電磁弁９２およびその制御装置９３で行
っている。この制御装置９３には、前記第２実施例にお
けるソレノイドの制御と同一の制御装置が利用でき、高
回転数域においては電磁弁はオンして弁口を開き、エジ
ェクタを通過する冷媒流量を増大させる。なお、通常の
電磁弁をエジェクタ３の上流に設け、そのオン・オフ制
御（デューティ制御）によりエジェクタを通過する冷媒
流量を増大させてもよい。

【００１８】図１１は、第５実施例を示す。この実施例
では冷媒流量調整手段９０をエジェクタ３の上流に設け
たキャピラリーチューブ９４により行っている。この実
施例では、エジェクタ３を通過する冷媒流量の調整範囲
は限定されるが、極めて低コストに構成できる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例にかかる冷凍装置の回路
図である。

【図２】エジェクタの概略断面図である。

【図３】この発明の冷凍装置の作動説明のためのモリエ
ル線図である。

【図４】圧縮機の回転数と冷房能力の関係を示すグラフ
である。

【図５】この発明の第２実施例にかかるエジェクタ部分
の概略断面図である。

【図６】ノズル開度と冷媒凝縮圧力の関係を示すグラフ
である。

【図７】圧縮機の回転数と駆動に必要な動力の関係を示
すグラフである。

【図８】第２実施例の作動説明のためのモリエル線図で
ある。

【図９】この発明の第３実施例にかかる冷凍装置の回路
図である。

【図１０】この発明の第４実施例にかかるエジェクタ部
分の概略図である。

【図１１】この発明の第５実施例にかかるエジェクタ部
分の概略図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ エジェクタ ４ 第１蒸発器 ５ 気液分離器 ６ 絞り装置 ７ 第２蒸発器 ８、９、９０ 冷媒流量調整手段 １０ 冷媒流路 ３２ ノズル ３６ 吸引部 １００ 冷凍サイクル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒圧縮機、冷媒凝縮器、エジェクタ、
   第１蒸発器および気液分離器を冷媒流路で連結してなる
   冷凍サイクルに、一端が前記気液分離器に連結され、他
   端が前記エジェクタの吸引部に連結された第２蒸発器を
   付設してなる冷凍装置において、 冷凍装置の運転条件に応じて前記エジェクタのノズルを
   通過する冷媒流量を調整する冷媒流量調整手段を設けた
   ことを特徴とする冷凍装置。