WO2013005270A1 - 冷凍サイクル装置及び空気調和機 - Google Patents

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真哉 東井上
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    • F25B2341/0013Ejector control arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a refrigeration cycle apparatus and an air conditioner.
  • the present invention relates to a refrigeration cycle apparatus including an ejector that achieves high-efficiency operation of a heat pump, for example.
  • a high-pressure refrigerant liquefied by a condenser is caused to flow into a nozzle part of the ejector to convert pressure energy into velocity energy, and a supersonic refrigerant ejected from the nozzle in the mixing part and the ejector It is converted again into pressure energy by exchanging momentum with the low-pressure refrigerant sucked from the other refrigerant inlet.
  • a supersonic refrigerant ejected from the nozzle in the mixing part and the ejector It is converted again into pressure energy by exchanging momentum with the low-pressure refrigerant sucked from the other refrigerant inlet.
  • the conventional refrigeration cycle apparatus further includes a check valve so that high-pressure refrigerant always flows into the refrigerant inlet of the ejector, and performs power recovery operation in both the cooling operation and heating operation modes. This is intended to save energy in the refrigeration cycle (see, for example, Patent Documents 4 to 7).
  • An object of the present invention is to provide a refrigeration cycle apparatus having high operation efficiency and reliability in both heating operation and cooling operation, for example.
  • a refrigeration cycle apparatus includes: It is a refrigeration cycle device that switches between heating operation and cooling operation, A compressor that sucks and compresses the refrigerant; A first heat exchanger, a second heat exchanger, a third heat exchanger, and a fourth heat exchanger that exchange heat with the refrigerant; A refrigerant inlet, a refrigerant suction port, and a refrigerant outlet, wherein the refrigerant flowing into the refrigerant inlet is depressurized, and the decompressed refrigerant and the refrigerant sucked into the refrigerant suction port are mixed to increase pressure And an ejector that discharges the pressurized refrigerant from the refrigerant outlet, A controller connected between the first heat exchanger and the second heat exchanger and controlling a flow rate of the refrigerant; During the heating operation, the refrigerant compressed by the compressor flows into the refrigerant inlet of the ejector via the third heat exchanger,
  • the refrigerant flow path is switched, and during the cooling operation, the refrigerant compressed by the compressor flows into the refrigerant inlet of the ejector via the fourth heat exchanger and the second heat.
  • the refrigerant sucked into the refrigerant suction port of the ejector through the exchanger, the control device, and the first heat exchanger in order, and the refrigerant discharged from the refrigerant outlet of the ejector is converted into the third heat exchange.
  • a switching device for switching the flow path of the coolant.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 (during heating operation).
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an internal structure of an ejector provided in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a refrigeration cycle diagram (Mollier diagram) showing a refrigerant state in a heating operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a check valve constituting the flow rate switching device provided in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1 (during cooling operation).
  • FIG. 2 is a refrigeration cycle diagram (Mollier diagram) showing a refrigerant state in a cooling operation of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 1.
  • FIG. The refrigeration cycle diagram which compared the refrigerant
  • the schematic diagram which shows the structure of the refrigerating-cycle apparatus which concerns on Embodiment 2 (at the time of heating operation). Schematic diagram showing the configuration of the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 3 (during heating operation).
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing the internal structure of an ejector with a variable throttle mechanism provided in the refrigeration cycle apparatus according to Embodiment 4.
  • FIG. 1 is a schematic diagram (during heating operation) showing a configuration of a refrigeration cycle apparatus 100 according to the present embodiment.
  • a thin arrow indicates the direction in which the refrigerant flows.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the internal structure of the ejector 108 provided in the refrigeration cycle apparatus 100.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 includes a compressor 101, a four-way valve 102, an indoor heat exchanger 103, a flow control valve 105, an ejector 108, and an outdoor heat exchanger 106.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 forms a closed loop by connecting each component device with a refrigerant pipe.
  • the indoor heat exchanger 103 includes a first indoor heat exchanger 103a and a second indoor heat exchanger 103b. That is, the indoor heat exchanger 103 is divided into two.
  • the outdoor heat exchanger 106 includes a first outdoor heat exchanger 106a and a second outdoor heat exchanger 106b. That is, the outdoor heat exchanger 106 is divided into two.
  • the first indoor heat exchanger 103a, the flow control valve 105, and the first outdoor heat exchanger 106a are connected by refrigerant piping.
  • a first switching valve 104 is connected between the first indoor heat exchanger 103 a and the four-way valve 102.
  • a second switching valve 107 is connected between the first outdoor heat exchanger 106 a and the four-way valve 102.
  • the first switching valve 104 and the second switching valve 107 are, for example, three-way valves, and the remaining one connecting portion is connected to a refrigerant suction port 205 of an ejector 108 described later by a refrigerant pipe.
  • the second indoor heat exchanger 103b and the second outdoor heat exchanger 106b are connected to the refrigerant inlet 204 of the ejector 108 via the flow path switching device 109.
  • the refrigerant outlet 206 of the ejector 108 is connected to the second indoor heat exchanger 103b and the second outdoor heat exchanger 106b via the flow path switching device 109.
  • the flow path switching device 109 is configured by a bridge circuit including check valves 109a, 109b, 109c, and 109d, and is connected so that high-pressure refrigerant always flows into the nozzle portion 201 of the ejector 108.
  • the indoor heat exchanger 103 is provided with a blower fan 103c for promoting heat exchange between indoor air and refrigerant.
  • the mounting position of the blower fan 103c is adjusted so that the air sent from the blower fan 103c flows from the first indoor heat exchanger 103a to the second indoor heat exchanger 103b.
  • the outdoor heat exchanger 106 is provided with a blower fan 106c for promoting heat exchange between the outside air and the refrigerant.
  • the attachment position of the blower fan 106c is adjusted so that the air sent from the blower fan 106c flows from the first outdoor heat exchanger 106a to the second outdoor heat exchanger 106b.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 includes a control unit 111 equipped with a microcomputer.
  • the control unit 111 includes a reception unit 111a, a calculation unit 111b, and a transmission unit 111c.
  • the receiving unit 111a is connected to an instruction device 111d (for example, a remote controller) that gives an operation instruction to the refrigeration cycle apparatus 100 by an electric signal line (for example, wireless).
  • the transmission unit 111c is connected to the four-way valve 102, the first switching valve 104, the second switching valve 107, and the flow rate control valve 105 through an electric signal line (for example, wired).
  • the control signal transmitted from the commanding device 111d is received by the receiving unit 111a and then processed by the computing unit 111b. From the transmitting unit 111c, the four-way valve 102, the first switching valve 104, the second switching valve 107, and the flow control valve 105 are processed. Sent to.
  • the ejector 108 includes a nozzle unit 201, a mixing unit 202, and a diffuser unit 203.
  • the nozzle part 201 is comprised by the aperture
  • the ejector 108 supplies the high-pressure refrigerant (driving refrigerant) flowing out of the condenser (the first indoor heat exchanger 103a during the heating operation and the first outdoor heat exchanger 106a during the cooling operation) through the refrigerant inlet 204.
  • the diaphragm 201a is decompressed and expanded, and the throat 201b is adjusted to the sound velocity, and the divergent portion 201c is decompressed and accelerated to the supersonic velocity.
  • a super-high-speed gas-liquid two-phase refrigerant flows out from the nozzle part 201.
  • the refrigerant (suction refrigerant) from the switching valve passes through the refrigerant suction port 205 by the ultrahigh-speed refrigerant flowing out from the nozzle unit 201.
  • the mixing section 202 Through the mixing section 202.
  • the ultra-high speed driving refrigerant and the low-speed suction refrigerant begin to mix at the outlet of the nozzle unit 201, that is, the inlet of the mixing unit 202, and the pressure is recovered (increased) by exchanging the momentum of each other. Also in the diffuser unit 203, the dynamic pressure is converted into a static pressure by the deceleration due to the expansion of the flow path, the pressure is increased, and the refrigerant flows out from the diffuser unit 203 through the refrigerant outlet 206.
  • FIG. 3 is a refrigeration cycle diagram (Mollier diagram) showing the refrigerant state in the heating operation of the refrigeration cycle apparatus 100.
  • the horizontal axis indicates the specific enthalpy of the refrigerant
  • the vertical axis indicates the pressure.
  • Each point ao in the diagram of FIG. 3 indicates the refrigerant state of each pipe in FIG.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant in the state “a” sent from the compressor 101 passes through the four-way valve 102 to the first indoor heat exchanger 103a and the second indoor heat exchanger 103b at the branch point Z1. And shunt.
  • the refrigerant branched to the first indoor heat exchanger 103a is condensed by heat exchange with room air in the first indoor heat exchanger 103a through the first switching valve 104, and changes from the state b to the state c. .
  • the liquid or the gas-liquid two-phase refrigerant in the state c is decompressed by the flow control valve 105 to be in the state d, and then flows into the first outdoor heat exchanger 106a.
  • the refrigerant evaporates due to heat exchange with the outside air, and changes from the state d to the state e.
  • the refrigerant in the state e in the gas state flows through the second switching valve 107 to the refrigerant suction port 205 of the ejector 108.
  • the refrigerant flowing from the branch point Z1 to the second indoor heat exchanger 103b is condensed by the air heat-exchanged in the first indoor heat exchanger 103a, and changes from the state k to the state l.
  • the refrigerant in the state l flows from the branch point Z3 through the check valve 109a into the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the refrigerant in the state m flowing into the refrigerant inlet 204 is depressurized by the nozzle unit 201 and changed to the state n, and then mixed with the refrigerant in the state f flowing in from the refrigerant suction port 205 to be in the state o.
  • the refrigerant in the state o increases in pressure in the mixing unit 202 and the diffuser unit 203 and then enters the state g and flows out from the refrigerant outlet 206.
  • the refrigerant in the state g flows into the second outdoor heat exchanger 106b through the check valve 109d.
  • the refrigerant in the state h that has flowed into the second outdoor heat exchanger 106b evaporates due to heat exchange with the outside air to become the state i, and flows to the four-way valve 102 and the suction port of the compressor 101.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of the check valves 109a, 109b, 109c, and 109d that constitute the flow path switching device 109.
  • Check valves 109a, 109b, 109c, and 109d are installed so that the refrigerant flows upward from the lower side.
  • A When the pressure in the refrigerant circuit is equal, the valve 109e moves downward due to its own weight. Therefore, the check valves 109a, 109b, 109c, and 109d are closed.
  • B When the refrigerant flows upward from the lower side, the valve 109e is lifted upward, the flow path is opened, and the refrigerant flows. That is, the check valves 109a, 109b, 109c, and 109d are opened.
  • the flow path is blocked because the valve 109e moves downward.
  • the check valves 109a, 109b, 109c, and 109d are closed.
  • C When there is a pressure difference between the inlets and outlets of the check valves 109a, 109b, 109c, and 109d (for example, when a pressure difference such as a high-pressure refrigerant and a low-pressure refrigerant in the refrigeration cycle apparatus 100 acts), the valve 109e has a high pressure. It is pushed down by the refrigerant. Therefore, the check valves 109a, 109b, 109c, and 109d are closed.
  • valve 109e By the operation of the valve 109e as described above, in the heating operation, the check valves 109a and 109d are opened, and the check valves 109b and 109c are closed. Therefore, the refrigerant flows into the ejector 108 via the check valve 109a and flows to the second outdoor heat exchanger 106b via the check valve 109d.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the refrigeration cycle apparatus 100 (during cooling operation).
  • FIG. 6 is a refrigeration cycle diagram (Mollier diagram) showing a refrigerant state in the cooling operation of the refrigeration cycle apparatus 100. Each point ao in the diagram of FIG. 6 indicates the refrigerant state of each pipe in FIG.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant in the state a sent from the compressor 101 passes through the four-way valve 102 and passes to the first outdoor heat exchanger 106a and the second outdoor heat exchanger 106b at the branch point Z2. And shunt.
  • the refrigerant that has flowed toward the first outdoor heat exchanger 106a passes through the second switching valve 107 and is condensed by heat exchange with the outside air in the first outdoor heat exchanger 10ba, and changes from the state e to the state d.
  • the liquid or gas-liquid two-phase refrigerant in the state d is decompressed by the flow control valve 105 to be in the state c, and then flows into the first indoor heat exchanger 103a.
  • coolant evaporates by heat exchange with indoor air, and changes from the state c to the state b.
  • the refrigerant in the state b in the gas state flows through the first switching valve 104 to the refrigerant suction port 205 of the ejector 108.
  • the refrigerant flowing from the branch point Z2 to the second outdoor heat exchanger 106b is condensed by the air heat-exchanged by the first outdoor heat exchanger 106a, and changes from the state i to the state h.
  • the refrigerant in the state h flows from the branch point Z4 through the check valve 109b into the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the refrigerant in the state m flowing into the refrigerant inlet 204 is depressurized by the nozzle unit 201 and changed to the state n, and then mixed with the refrigerant in the state f ′ flowing in from the refrigerant suction port 205 to be in the state o.
  • the refrigerant in the state o increases in pressure in the mixing unit 202 and the diffuser unit 203 and then enters the state g and flows out from the refrigerant outlet 206.
  • the refrigerant in the state g flows into the second indoor heat exchanger 103b through the check valve 109c.
  • the refrigerant in the state i that has flowed into the second indoor heat exchanger 103b evaporates due to heat exchange with the room air and enters the state k, and flows to the four-way valve 102 and the suction port of the compressor 101.
  • the check valves 109b and 109c are opened and the check valves 109a and 109d are closed in the cooling operation. Therefore, the refrigerant flows into the ejector 108 via the check valve 109b and flows into the second indoor heat exchanger 103b via the check valve 109c.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 that switches between heating operation and cooling operation includes the compressor 101, the first heat exchanger (for example, the first indoor heat exchanger 103a), the first 2 heat exchangers (eg, first outdoor heat exchanger 106a), third heat exchanger (eg, second indoor heat exchanger 103b), fourth heat exchanger (eg, second outdoor heat exchanger 106b), Ejector 108, control device (for example, flow control valve 105), switching device (for example, composed of flow path switching device 109, first switching valve 104, second switching valve 107, and four-way valve 102), control unit 111 Is provided.
  • the first heat exchanger for example, the first indoor heat exchanger 103a
  • the first 2 heat exchangers eg, first outdoor heat exchanger 106a
  • third heat exchanger eg, second indoor heat exchanger 103b
  • fourth heat exchanger eg, second outdoor heat exchanger 106b
  • Ejector 108 Ejector 108
  • control device for example, flow control valve 105
  • Compressor 101 sucks and compresses refrigerant.
  • the first heat exchanger, the second heat exchanger, the third heat exchanger, and the fourth heat exchanger exchange heat with the refrigerant.
  • the ejector 108 has a refrigerant inlet 204, a refrigerant suction port 205, and a refrigerant outlet 206.
  • the ejector 108 decompresses the refrigerant flowing into the refrigerant inflow port 204, mixes the decompressed refrigerant and the refrigerant sucked into the refrigerant suction port 205, raises the pressure, and discharges the pressurized refrigerant from the refrigerant outflow port 206.
  • the control device is connected between the first heat exchanger and the second heat exchanger and controls the flow rate of the refrigerant.
  • the switching device is configured such that the refrigerant compressed by the compressor 101 flows into the refrigerant inlet 204 of the ejector 108 via the third heat exchanger, and the first heat exchanger, the control device, and the second heat exchange. So that the refrigerant sucked into the refrigerant suction port 205 of the ejector 108 in order and discharged from the refrigerant outlet 206 of the ejector 108 is sucked by the compressor 101 via the fourth heat exchanger. Switch the flow path.
  • the switching device is configured such that the refrigerant compressed by the compressor 101 flows into the refrigerant inlet 204 of the ejector 108 via the fourth heat exchanger, and the second heat exchanger, the control device, and the first heat exchange. So that the refrigerant sucked into the refrigerant suction port 205 of the ejector 108 in order and discharged from the refrigerant outlet 206 of the ejector 108 is sucked by the compressor 101 through the third heat exchanger. Switch the flow path.
  • the switching device includes, for example, a first check valve (for example, check valve 109a), a second check valve (for example, check valve 109b), a third check valve (for example, check valve 109c), and a fourth check valve.
  • the flow path switching device 109 includes a check valve (for example, a check valve 109d).
  • the first check valve is connected between the third heat exchanger and the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the second check valve is connected between the fourth heat exchanger and the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the third check valve is connected between the refrigerant outlet 206 of the ejector 108 and the third heat exchanger, and is closed during the heating operation and opened during the cooling operation.
  • the fourth check valve is connected between the refrigerant outlet 206 of the ejector 108 and the fourth heat exchanger, and is opened during the heating operation and closed during the cooling operation.
  • the switching device includes a first switching valve 104 and a second switching valve 107, for example.
  • the first switching valve 104 is connected between the compressor 101, the first heat exchanger, and the refrigerant suction port 205 of the ejector 108.
  • the second switching valve 107 is connected between the compressor 101, the second heat exchanger, and the refrigerant suction port 205 of the ejector 108.
  • the control unit 111 opens the flow path between the compressor 101 and the first heat exchanger by the first switching valve 104 and the second heat exchanger and the ejector 108 by the second switching valve 107.
  • the flow path to the refrigerant suction port 205 is opened.
  • control unit 111 opens the flow path between the first heat exchanger and the refrigerant suction port 205 of the ejector 108 with the first switching valve 104 and the compressor 101 with the second switching valve 107.
  • the flow path between the second heat exchanger is opened.
  • the switching device further includes a four-way valve 102, for example.
  • the four-way valve 102 connects the outlet of the compressor 101, the first switching valve 104 and the third heat exchanger, the first connection point (for example, the branch point Z1), the second switching valve 107 and the fourth heat exchanger. Connected between the second connection point (for example, the branch point Z2) and the inlet of the compressor 101.
  • the control unit 111 causes the four-way valve 102 to pass a flow path between the outlet of the compressor 101 and the first connection point, and a flow path between the second connection point and the inlet of the compressor 101. open.
  • the control unit 111 causes the four-way valve 102 to define a flow path between the outlet of the compressor 101 and the second connection point, and a flow path between the first connection point and the inlet of the compressor 101. open.
  • the configuration of the switching device is not limited to the above, and may be changed as appropriate.
  • FIG. 7 compares the refrigerant state of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the present embodiment (when the ejector 108 is mounted) and the refrigerant state of the refrigeration cycle apparatus that is not mounted with the ejector (when the ejector 108 is not mounted). It is a refrigeration cycle diagram.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 includes a flow path switching device 109 for flowing a high-pressure refrigerant to the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the power recovery operation by the ejector 108 can be performed in both the cooling operation and heating operation modes, and the refrigeration cycle can be efficiently operated in any of the operation modes.
  • the air and the state k are further changed.
  • Heat exchange with the refrigerant is performed by the second indoor heat exchanger 103b. Therefore, indoor air can be warmed efficiently.
  • the cooling operation after the heat exchange between the indoor air sent from the blower fan 103c and the refrigerant in the state c is performed by the first indoor heat exchanger 103a, the heat exchange between the air and the refrigerant in the state l is further performed. This is performed by the second indoor heat exchanger 103b. Therefore, indoor air can be cooled efficiently.
  • the indoor heat exchanger 103 is divided, so that the indoor heat exchanger 103 can have two kinds of temperature differences, and efficient heat exchange can be performed using the temperature differences. . Therefore, the capacity of the indoor heat exchanger 103 is increased, and the COP (coefficient of performance) of the refrigeration cycle apparatus 100 is increased.
  • the air and the state are further changed.
  • Heat exchange with the refrigerant of d is performed by the first outdoor heat exchanger 106a.
  • the heat exchange between the outside air sent from the blower fan 106c and the refrigerant in the state i is performed by the second outdoor heat exchanger 106b, the heat exchange between the air and the refrigerant in the state e is further performed. This is performed by the single outdoor heat exchanger 106a.
  • the outdoor heat exchanger 106 is divided, so that the outdoor heat exchanger 106 can have two kinds of temperature differences, and efficient heat exchange can be performed using these temperature differences. . Therefore, the capacity of the outdoor heat exchanger 106 is increased and the COP of the refrigeration cycle apparatus 100 is increased.
  • the refrigerant used in the refrigeration cycle apparatus 100 is not limited to a chlorofluorocarbon refrigerant such as R410A or R32 or a chlorofluorocarbon mixed refrigerant, but is a hydrocarbon refrigerant such as propane or isobutane, or a natural refrigerant such as carbon dioxide or ammonia. But you can. In the present embodiment, the effects as described above can be obtained regardless of which refrigerant is used.
  • a water-refrigerant heat exchanger such as a plate heat exchanger is preferably used as the indoor heat exchanger 103, and the outdoor heat exchanger 106 is installed in the same housing. It is housed in the body and installed as a unitary structure away from the indoor space. Then, cold water or hot water generated by the water-refrigerant heat exchanger is circulated in the indoor space. Thereby, the highly safe refrigeration cycle apparatus 100 can be provided.
  • Refrigeration cycle apparatus 100 can be used by being mounted on an air conditioner, and can also be used by being mounted on a chiller, a brine cooler, or the like.
  • Embodiment 2 FIG. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 8 is a schematic diagram (during heating operation) showing the configuration of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the flow path switching device 109 includes check valves 109a and 109b and electromagnetic on-off valves 301a and 301b. That is, the refrigeration cycle apparatus 100 includes electromagnetic open / close valves 301a and 301b instead of the check valves 109c and 109d of the first embodiment. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the electromagnetic open / close valves 301a and 301b are connected to a transmission unit 111c provided in the control unit 111 through an electric signal line, and perform an open / close operation according to an instruction from the control unit 111.
  • the electromagnetic on-off valve 301a is closed and the electromagnetic on-off valve 301b is opened.
  • the electromagnetic on-off valve 301a is opened and the electromagnetic on-off valve 301b is closed.
  • the refrigerant state in the heating operation of the refrigeration cycle apparatus 100 is the same as that in the first embodiment shown in FIG.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant in the state a sent from the compressor 101 passes through the four-way valve 102 to the first indoor heat exchanger 103a and the second indoor heat exchanger 103b at the branch point Z1. And shunt.
  • the refrigerant branched to the first indoor heat exchanger 103a is condensed by heat exchange with room air in the first indoor heat exchanger 103a through the first switching valve 104, and changes from the state b to the state c. .
  • the liquid or the gas-liquid two-phase refrigerant in the state c is decompressed by the flow control valve 105 to be in the state d, and then flows into the first outdoor heat exchanger 106a.
  • the refrigerant evaporates due to heat exchange with the outside air, and changes from the state d to the state e.
  • the refrigerant in the state e in the gas state flows through the second switching valve 107 to the refrigerant suction port 205 of the ejector 108.
  • the refrigerant flowing from the branch point Z1 to the second indoor heat exchanger 103b is condensed by the air heat-exchanged in the first indoor heat exchanger 103a, and changes from the state k to the state l.
  • the refrigerant in the state l flows from the branch point Z3 through the check valve 109a into the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the refrigerant in the state m flowing into the refrigerant inlet 204 is depressurized by the nozzle unit 201 and changed to the state n, and then mixed with the refrigerant in the state f flowing in from the refrigerant suction port 205 to be in the state o.
  • the refrigerant in the state o increases in pressure in the mixing unit 202 and the diffuser unit 203 and then enters the state g and flows out from the refrigerant outlet 206.
  • the refrigerant in the state g flows into the second outdoor heat exchanger 106b through the electromagnetic on-off valve 301b.
  • the refrigerant in the state h that has flowed into the second outdoor heat exchanger 106b evaporates due to heat exchange with the outside air to become the state i, and flows to the four-way valve 102 and the suction port of the compressor 101.
  • the refrigerant that has flowed out of the ejector 108 flows into the second indoor heat exchanger 103b by reversing the opening / closing operation of the electromagnetic on-off valves 301a and 301b from the heating operation.
  • the flow path switching device 109 includes the first check valve (for example, the check valve 109a), the second check valve (for example, the check valve 109b), and the first opening / closing. It comprises a valve (for example, an electromagnetic on-off valve 301a) and a second on-off valve (for example, an electromagnetic on-off valve 301b).
  • the first on-off valve is connected between the refrigerant outlet 206 of the ejector 108 and the third heat exchanger.
  • the second on-off valve is connected between the refrigerant outlet 206 of the ejector 108 and the fourth heat exchanger.
  • the control unit 111 closes the first on-off valve and opens the second on-off valve.
  • the control unit 111 opens the first on-off valve and closes the second on-off valve.
  • the refrigerant can be sucked into the compressor 101 at a higher pressure. it can.
  • the check valve has a restriction in the mounting direction in terms of the component configuration (see FIG. 4), but the on-off valve of the present embodiment has no restriction in the mounting direction, so that the refrigerant pipe can be shortened.
  • the electromagnetic on-off valves 301a and 301b are used only for part of the flow path switching device 109, but the entire flow path switching device 109 may be configured by on-off valves. That is, an on-off valve may be used instead of the check valves 109a and 109b.
  • Embodiment 3 FIG. In the present embodiment, differences from the first embodiment will be mainly described.
  • FIG. 9 is a schematic diagram (during heating operation) showing the configuration of the refrigeration cycle apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the flow path switching device 109 is constituted by three-way valves 401a and 401b. That is, the refrigeration cycle apparatus 100 includes three-way valves 401a and 401b instead of the check valves 109a, 109b, 109c, and 109d of the first embodiment.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 further includes a flow control valve 402. Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the flow control valve 402 and the three-way valve 401a are sequentially connected to the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the three-way valve 401b is connected to the refrigerant outlet 206 of the ejector 108.
  • the three-way valves 401a and 401b are connected to a transmission unit 111c provided in the control unit 111 through an electric signal line, and perform a flow path switching operation according to an instruction from the control unit 111.
  • the three-way valve 401a is a flow path between the second indoor heat exchanger 103b and the ejector 108
  • the three-way valve 401b is a flow path between the ejector 108 and the second outdoor heat exchanger 106b. Switch to.
  • the three-way valve 401a is a flow path between the second outdoor heat exchanger 106b and the ejector 108, and the three-way valve 401b is between the ejector 108 and the second indoor heat exchanger 103b. Switch to the flow path.
  • the flow rate control valve 402 is also connected to the transmission unit 111c provided in the control unit 111 through an electric signal line, and controls the refrigerant flow rate to the ejector 108 according to an instruction from the control unit 111.
  • the refrigerant delivery amount by frequency control of the compressor 101 using an inverter that is, when changing the refrigerant circulation amount in the refrigeration cycle, at the branch point Z1 during the heating operation and at the branch point Z2 during the cooling operation.
  • the refrigerant flow ratio is controlled to an appropriate amount by using the flow control valves 105 and 402.
  • the refrigerant state in the heating operation of the refrigeration cycle apparatus 100 is the same as that in the first embodiment shown in FIG.
  • the high-temperature and high-pressure gas refrigerant in the state a sent from the compressor 101 passes through the four-way valve 102 and passes to the first indoor heat exchanger 103a and the second indoor heat exchanger 103b at the branch point Z1. And shunt.
  • the refrigerant branched to the first indoor heat exchanger 103a is condensed by heat exchange with room air in the first indoor heat exchanger 103a through the first switching valve 104, and changes from the state b to the state c. .
  • the liquid or the gas-liquid two-phase refrigerant in the state c is decompressed by the flow control valve 105 to be in the state d, and then flows into the first outdoor heat exchanger 106a.
  • the refrigerant evaporates due to heat exchange with the outside air, and changes from the state d to the state e.
  • the refrigerant in the state e in the gas state flows through the second switching valve 107 to the refrigerant suction port 205 of the ejector 108.
  • the refrigerant flowing from the branch point Z1 to the second indoor heat exchanger 103b is condensed by the air heat-exchanged in the first indoor heat exchanger 103a, and changes from the state k to the state l.
  • the refrigerant in the state 1 flows from the branch point Z3 through the three-way valve 401a into the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the refrigerant in the state m flowing into the refrigerant inlet 204 is depressurized by the nozzle unit 201 and changed to the state n, and then mixed with the refrigerant in the state f flowing in from the refrigerant suction port 205 to be in the state o.
  • the refrigerant in the state o increases in pressure in the mixing unit 202 and the diffuser unit 203 and then enters the state g and flows out from the refrigerant outlet 206.
  • the refrigerant in the state g flows into the second outdoor heat exchanger 106b through the three-way valve 401b.
  • the refrigerant in the state h that has flowed into the second outdoor heat exchanger 106b evaporates due to heat exchange with the outside air to become the state i, and flows to the four-way valve 102 and the suction port of the compressor 101.
  • the refrigerant that has flowed out of the ejector 108 flows into the second indoor heat exchanger 103b by reversing the flow path switching operation of the three-way valves 401a and 401b from the heating operation.
  • the flow path switching device 109 includes a first three-way valve (for example, a three-way valve 401a) and a second three-way valve (for example, a three-way valve 401b).
  • a first three-way valve for example, a three-way valve 401a
  • a second three-way valve for example, a three-way valve 401b
  • the first three-way valve is connected between the third heat exchanger, the fourth heat exchanger, and the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the second three-way valve is connected between the refrigerant outlet 206 of the ejector 108, the third heat exchanger, and the fourth heat exchanger.
  • the control unit 111 opens the flow path between the third heat exchanger and the refrigerant inlet 204 of the ejector 108 by the first three-way valve, and the refrigerant outlet of the ejector 108 by the second three-way valve. Open the flow path between 206 and the fourth heat exchanger.
  • control unit 111 opens the flow path between the fourth heat exchanger and the refrigerant inlet 204 of the ejector 108 by the first three-way valve, and the refrigerant outlet of the ejector 108 by the second three-way valve. Open the flow path between 206 and the third heat exchanger.
  • the refrigeration cycle apparatus 100 further includes a control valve (for example, a flow control valve 402) that controls the amount of refrigerant flowing into the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • a control valve for example, a flow control valve 402 that controls the amount of refrigerant flowing into the refrigerant inlet 204 of the ejector 108.
  • the casing of the refrigeration cycle apparatus 100 can be reduced in size.
  • Embodiment 4 FIG. The difference between the present embodiment and the third embodiment will be mainly described.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the internal structure of the ejector 108 with a variable throttle mechanism provided in the refrigeration cycle apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the flow control valve 402 is connected to the upstream side of the ejector 108.
  • a movable needle valve 207 having the same function as the flow control valve 402 is integrated.
  • the ejector 108 may be used.
  • the needle valve 207 includes a coil part 207a, a rotor part 207b, and a needle part 207c.
  • the coil unit 207a is connected to the transmission unit 111c of the control unit 111 by a cable 207d (that is, an electric signal line).
  • a cable 207d that is, an electric signal line.
  • the coil unit 207a receives a pulse signal via the cable 207d, a magnetic pole is generated, and the rotor unit 207b surrounded by the coil unit 207a rotates.
  • the rotating shaft of the rotor portion 207b is internally threaded, and the needle portion 207c is screwed.
  • the needle part 207c moves in the axial direction (left-right direction in FIG. 10).
  • the amount of driving refrigerant flowing into the nozzle unit 201 is adjusted by the amount of movement of the needle unit 207c.
  • the flow control valve 402 of the third embodiment is integrated with the ejector 108 as a movable needle valve 207. That is, in the present embodiment, a control valve that controls the amount of refrigerant flowing into the refrigerant inlet 204 of the ejector 108 is provided integrally with the ejector 108. Therefore, piping for connecting the control valve and the ejector 108 becomes unnecessary. Therefore, the configuration is simplified and the cost can be reduced.
  • 100 refrigeration cycle apparatus 101 compressor, 102 four-way valve, 103 indoor heat exchanger, 103a first indoor heat exchanger, 103b second indoor heat exchanger, 103c blower fan, 104 first switching valve, 105 flow control valve, 106 outdoor heat exchanger, 106a first outdoor heat exchanger, 106b second outdoor heat exchanger, 106c blower fan, 107 second switching valve, 108 ejector, 109 flow path switching device, 109a, 109b, 109c, 109d check Valve, 109e valve, 111 control unit, 111a receiving unit, 111b calculating unit, 111c transmitting unit, 111d commanding device, 201 nozzle unit, 201a throttle unit, 201b throat unit, 201c swelling unit, 202 mixing unit, 203 diffuser unit, 204 Refrigerant inlet, 205 Refrigerant suction Mouth, 206 coolant outlet, 207 a needle valve, 207a coil portion, 207b rotor portion, 207c needle

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Abstract

 暖房運転と冷房運転との両方で運転効率が高く、信頼性のある冷凍サイクル装置を提供する。暖房運転時、切替装置は、圧縮機により圧縮された冷媒が第3熱交換器を介してエジェクタの冷媒流入口に流入するとともに第1熱交換器、制御装置、第2熱交換器を順番に介してエジェクタの冷媒吸引口に吸引され、エジェクタの冷媒流出口から吐出された冷媒が第4熱交換器を介して圧縮機により吸入されるように、冷媒の流路を切り替える。冷房運転時、切替装置は、圧縮機により圧縮された冷媒が第4熱交換器を介してエジェクタの冷媒流入口に流入するとともに第2熱交換器、制御装置、第1熱交換器を順番に介してエジェクタの冷媒吸引口に吸引され、エジェクタの冷媒流出口から吐出された冷媒が第3熱交換器を介して圧縮機により吸入されるように、冷媒の流路を切り替える。

Description

冷凍サイクル装置及び空気調和機
 本発明は、冷凍サイクル装置及び空気調和機に関するものである。本発明は、例えば、ヒートポンプの高効率運転を図るエジェクタを備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
 エジェクタを備えた従来の冷凍サイクル装置は、凝縮器で液化した高圧冷媒をエジェクタのノズル部へ流入させて圧力エネルギーを速度エネルギーに変換し、混合部にてノズルから噴出した超音速の冷媒とエジェクタのもう一方の冷媒流入口から吸引された低圧の冷媒との運動量交換により再度圧力エネルギーに変換する。これにより、圧縮機の吸入圧力による冷凍サイクルの高効率運転を図っている(例えば、特許文献1~3参照)。
 従来の冷凍サイクル装置は、さらに、エジェクタの冷媒流入口に必ず高圧冷媒が流れるように逆止弁を備え、冷房運転と暖房運転の両運転モードで動力回収運転を行う。これにより、冷凍サイクルの省エネ化を図っている(例えば、特許文献4~7参照)。
特開2007-198675号公報 特開2007-24398号公報 特開2004-156812号公報 特開2010-236706号公報 特開2010-133584号公報 特開2005-37114号公報 特開2004-309029号公報
 エジェクタを備えた上記従来の冷凍サイクル装置では、冷房運転の場合、エジェクタによる動力回収により冷凍サイクルの高効率運転が可能である。しかし、暖房運転の場合、凝縮器から流出した高圧冷媒がエジェクタの出口、即ち、エジェクタの昇圧部から流入する。このため、動力回収による冷凍サイクルの高効率運転を図れない。
 逆止弁を備えた上記従来の冷凍サイクル装置では、圧縮機から冷媒と同伴して流出した潤滑油がエジェクタの出口に備えた気液分離器内に滞留する。このため、圧縮機内の潤滑油の減少が生じて圧縮機の故障が生じる。また、故障回避のために定期的な返油運転をする必要がある。このため、冷凍サイクルの信頼性が低下する。
 本発明は、例えば、暖房運転と冷房運転との両方で運転効率が高く、信頼性のある冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。
 本発明の一の態様に係る冷凍サイクル装置は、
 暖房運転と冷房運転とを切り替えて行う冷凍サイクル装置であり、
 冷媒を吸入して圧縮する圧縮機と、
 前記冷媒を熱交換する第1熱交換器と第2熱交換器と第3熱交換器と第4熱交換器と、
 冷媒流入口と冷媒吸引口と冷媒流出口とを有し、前記冷媒流入口に流入する前記冷媒を減圧し、減圧した前記冷媒と前記冷媒吸引口に吸引される前記冷媒とを混合して昇圧し、昇圧した前記冷媒を前記冷媒流出口から吐出するエジェクタと、
 前記第1熱交換器と前記第2熱交換器との間に接続され、前記冷媒の流量を制御する制御装置と、
 前記暖房運転時は、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒が前記第3熱交換器を介して前記エジェクタの前記冷媒流入口に流入するとともに前記第1熱交換器、前記制御装置、前記第2熱交換器を順番に介して前記エジェクタの前記冷媒吸引口に吸引され、前記エジェクタの前記冷媒流出口から吐出された前記冷媒が前記第4熱交換器を介して前記圧縮機により吸入されるように、前記冷媒の流路を切り替え、前記冷房運転時は、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒が前記第4熱交換器を介して前記エジェクタの前記冷媒流入口に流入するとともに前記第2熱交換器、前記制御装置、前記第1熱交換器を順番に介して前記エジェクタの前記冷媒吸引口に吸引され、前記エジェクタの前記冷媒流出口から吐出された前記冷媒が前記第3熱交換器を介して前記圧縮機により吸入されるように、前記冷媒の流路を切り替える切替装置とを備える。
 本発明の一の態様によれば、暖房運転と冷房運転との両方で運転効率が高く、信頼性のある冷凍サイクル装置を提供することができる。
実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の構成を示す模式図(暖房運転時)。 実施の形態1に係る冷凍サイクル装置に備えられるエジェクタの内部構造を示す模式図。 実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の暖房運転での冷媒状態を示す冷凍サイクル線図(モリエル線図)。 実施の形態1に係る冷凍サイクル装置に備えられる流量切替装置を構成する逆止弁の模式図。 実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の構成を示す模式図(冷房運転時)。 実施の形態1に係る冷凍サイクル装置の冷房運転での冷媒状態を示す冷凍サイクル線図(モリエル線図)。 実施の形態1に係る冷凍サイクル装置(エジェクタを搭載した場合)の冷媒状態とエジェクタを搭載していない冷凍サイクル装置(エジェクタを搭載しない場合)の冷媒状態とを比較した冷凍サイクル線図。 実施の形態2に係る冷凍サイクル装置の構成を示す模式図(暖房運転時)。 実施の形態3に係る冷凍サイクル装置の構成を示す模式図(暖房運転時)。 実施の形態4に係る冷凍サイクル装置に備えられる可変絞り機構付きのエジェクタの内部構造を示す模式図。
 以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
 実施の形態1.
 図1は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す模式図(暖房運転時)である。図中、細い矢印は冷媒の流れる方向を示している。図2は、冷凍サイクル装置100に備えられるエジェクタ108の内部構造を示す模式図である。
 冷凍サイクル装置100の構成について説明する。
 図1において、冷凍サイクル装置100は、圧縮機101、四方弁102、室内熱交換器103、流量制御弁105、エジェクタ108、室外熱交換器106を備えている。冷凍サイクル装置100は、各要素機器を冷媒配管で接続することで閉ループを形成している。
 室内熱交換器103は第1室内熱交換器103aと第2室内熱交換器103bとで構成されている。つまり、室内熱交換器103は2分割されている。室外熱交換器106は第1室外熱交換器106aと第2室外熱交換器106bとで構成されている。つまり、室外熱交換器106は2分割されている。第1室内熱交換器103a、流量制御弁105、第1室外熱交換器106aが冷媒配管で接続されている。第1室内熱交換器103aと四方弁102との間には第1切替弁104が接続されている。第1室外熱交換器106aと四方弁102との間には第2切替弁107が接続されている。第1切替弁104及び第2切替弁107は、例えば三方弁であり、その残り1つの接続部が、後述するエジェクタ108の冷媒吸引口205と冷媒配管で接続されている。第2室内熱交換器103b及び第2室外熱交換器106bは流路切替装置109を介してエジェクタ108の冷媒流入口204と接続される。エジェクタ108の冷媒流出口206は流路切替装置109を介して第2室内熱交換器103b及び第2室外熱交換器106bと接続されている。
 流路切替装置109は、逆止弁109a,109b,109c,109dによるブリッジ回路で構成され、エジェクタ108のノズル部201に必ず高圧冷媒が流入するように接続されている。
 室内熱交換器103には室内の空気と冷媒との熱交換を促進するための送風ファン103cが備え付けられている。送風ファン103cの取り付け位置は、送風ファン103cから送出された空気が第1室内熱交換器103aから第2室内熱交換器103bに流れるように調整されている。
 室外熱交換器106には外気と冷媒との熱交換を促進するための送風ファン106cが備え付けられている。送風ファン106cの取り付け位置は、送風ファン106cから送出された空気が第1室外熱交換器106aから第2室外熱交換器106bに流れるように調整されている。
 冷凍サイクル装置100は、マイコン搭載の制御ユニット111を備えている。制御ユニット111は、受信部111a、演算部111b、送信部111cを備えている。受信部111aは、冷凍サイクル装置100へ運転指示を行う司令装置111d(例えばリモコン)と電気信号線(例えば無線)で接続されている。送信部111cは、四方弁102、第1切替弁104、第2切替弁107、流量制御弁105と電気信号線(例えば有線)で接続されている。司令装置111dから送信された制御信号は受信部111aで受信された後、演算部111bで処理され、送信部111cから四方弁102、第1切替弁104、第2切替弁107、流量制御弁105へ送信される。
 図2において、エジェクタ108は、ノズル部201、混合部202、ディフューザー部203で構成されている。ノズル部201は絞り部201a、喉部201b、末広部201cで構成されている。エジェクタ108は、凝縮器(暖房運転時は第1室内熱交換器103a、冷房運転時は第1室外熱交換器106a)から流出した高圧の冷媒(駆動冷媒)を、冷媒流入口204を介して絞り部201aで減圧膨張させて喉部201bで音速とし、さらに末広部201cで超音速として減圧・加速させる。これにより超高速の気液二相冷媒がノズル部201から流出する。一方、切替弁(暖房運転時は第2切替弁107、冷房運転時は第1切替弁104)からの冷媒(吸引冷媒)は、ノズル部201から流出した超高速の冷媒により冷媒吸引口205を介して混合部202に引き込まれる。ノズル部201の出口、つまり、混合部202の入口で超高速の駆動冷媒と低速の吸引冷媒とが混ざり合い始め、互いの運動量交換により圧力が回復(上昇)する。ディフューザー部203においても流路拡大による減速により、動圧が静圧に変換されて圧力が上昇し、冷媒がディフューザー部203から冷媒流出口206を介して流出する。
 冷凍サイクル装置100の暖房運転での動作について説明する。
 図3は、冷凍サイクル装置100の暖房運転での冷媒状態を示す冷凍サイクル線図(モリエル線図)である。図中、横軸は冷媒の比エンタルピ、縦軸は圧力を示している。図3の線図内のa-oの各点は図1における各配管の冷媒状態を示す。
 図1及び図3において、圧縮機101から送出された状態aの高温高圧のガス冷媒は四方弁102を通り、分岐点Z1にて第1室内熱交換器103aと第2室内熱交換器103bへと分流する。第1室内熱交換器103aの方へ分流した冷媒は、第1切替弁104を通って第1室内熱交換器103aにて室内空気との熱交換により凝縮し、状態bから状態cに変化する。状態cとなった液もしくは気液二相冷媒は流量制御弁105にて減圧されて状態dとなった後、第1室外熱交換器106aへ流入する。第1室外熱交換器106aでは、外気との熱交換により冷媒が蒸発し、状態dから状態eに変化する。ガス状態となった状態eの冷媒は第2切替弁107を通ってエジェクタ108の冷媒吸引口205へ流れる。
 一方、分岐点Z1から第2室内熱交換器103bへ流れた冷媒は、第1室内熱交換器103aで熱交換した空気により凝縮され、状態kから状態lに変化する。状態lの冷媒は分岐点Z3から逆止弁109aを通ってエジェクタ108の冷媒流入口204へ流入する。冷媒流入口204へ流入した状態mの冷媒は、ノズル部201で減圧して状態nに変化した後、冷媒吸引口205から流入した状態fの冷媒と混合して状態oとなる。状態oの冷媒は、混合部202及びディフューザー部203にて圧力が上昇した後、状態gとなって冷媒流出口206から流出する。状態gの冷媒は、逆止弁109dを通って第2室外熱交換器106bへ流入する。第2室外熱交換器106bへ流入した状態hの冷媒は、外気との熱交換により蒸発して状態iとなり、四方弁102、圧縮機101の吸入口へと流れる。
 図4は、流路切替装置109を構成する逆止弁109a,109b,109c,109dの模式図である。
 逆止弁109a,109b,109c,109dは、冷媒が下側から上方向に流れるように設置される。(a)冷媒回路内が均圧状態のとき、弁109eは自重により下側に移動している。そのため、逆止弁109a,109b,109c,109dは閉止状態となる。(b)冷媒が下側から上方向に流れると、弁109eが上方へ持ち上げられ、流路が開通し冷媒が流れる。つまり、逆止弁109a,109b,109c,109dは開通状態となる。図示していないが、冷媒が上側から下方向に流れた場合、弁109eが下方へ移動するため流路が遮断される。そのため、逆止弁109a,109b,109c,109dは閉止状態となる。(c)逆止弁109a,109b,109c,109dの出入口に圧力差がある場合(例えば、冷凍サイクル装置100内の高圧冷媒と低圧冷媒のような圧力差が作用する場合)、弁109eは高圧冷媒により押し下げられる。そのため、逆止弁109a,109b,109c,109dは閉止状態となる。
 上記のような弁109eの動作により、暖房運転では、逆止弁109a,109dが開通状態、逆止弁109b,109cが閉止状態となる。よって、冷媒は、逆止弁109aを経由してエジェクタ108へ流入し、逆止弁109dを経由して第2室外熱交換器106bへ流れる。
 冷凍サイクル装置100の冷房運転での動作について説明する。
 図5は、冷凍サイクル装置100の構成を示す模式図(冷房運転時)である。図6は、冷凍サイクル装置100の冷房運転での冷媒状態を示す冷凍サイクル線図(モリエル線図)である。図6の線図内のa-oの各点は図5における各配管の冷媒状態を示す。
 図5及び図6において、圧縮機101から送出された状態aの高温高圧のガス冷媒は四方弁102を通り、分岐点Z2にて第1室外熱交換器106aと第2室外熱交換器106bへと分流する。第1室外熱交換器106aの方へ分流した冷媒は、第2切替弁107を通って第1室外熱交換器10baにて外気との熱交換により凝縮し、状態eから状態dに変化する。状態dとなった液もしくは気液二相冷媒は流量制御弁105にて減圧されて状態cとなった後、第1室内熱交換器103aへ流入する。第1室内熱交換器103aでは、室内空気との熱交換により冷媒が蒸発し、状態cから状態bに変化する。ガス状態となった状態bの冷媒は第1切替弁104を通ってエジェクタ108の冷媒吸引口205へ流れる。
 一方、分岐点Z2から第2室外熱交換器106bへ流れた冷媒は、第1室外熱交換器106aで熱交換した空気により凝縮され、状態iから状態hに変化する。状態hの冷媒は分岐点Z4から逆止弁109bを通ってエジェクタ108の冷媒流入口204へ流入する。冷媒流入口204へ流入した状態mの冷媒は、ノズル部201で減圧して状態nに変化した後、冷媒吸引口205から流入した状態f’の冷媒と混合して状態oとなる。状態oの冷媒は、混合部202及びディフューザー部203にて圧力が上昇した後、状態gとなって冷媒流出口206から流出する。状態gの冷媒は、逆止弁109cを通って第2室内熱交換器103bへ流入する。第2室内熱交換器103bへ流入した状態iの冷媒は、室内空気との熱交換により蒸発して状態kとなり、四方弁102、圧縮機101の吸入口へと流れる。
 前述したような弁109eの動作により、冷房運転では、逆止弁109b,109cが開通状態、逆止弁109a,109dが閉止状態となる。よって、冷媒は、逆止弁109bを経由してエジェクタ108へ流入し、逆止弁109cを経由して第2室内熱交換器103bへ流れる。
 以上説明したように、本実施の形態において、暖房運転と冷房運転とを切り替えて行う冷凍サイクル装置100は、圧縮機101、第1熱交換器(例えば、第1室内熱交換器103a)、第2熱交換器(例えば、第1室外熱交換器106a)、第3熱交換器(例えば、第2室内熱交換器103b)、第4熱交換器(例えば、第2室外熱交換器106b)、エジェクタ108、制御装置(例えば、流量制御弁105)、切替装置(例えば、流路切替装置109と第1切替弁104と第2切替弁107と四方弁102とで構成される)、制御ユニット111を備える。
 圧縮機101は、冷媒を吸入して圧縮する。第1熱交換器、第2熱交換器、第3熱交換器、第4熱交換器は、冷媒を熱交換する。エジェクタ108は、冷媒流入口204と冷媒吸引口205と冷媒流出口206とを有する。エジェクタ108は、冷媒流入口204に流入する冷媒を減圧し、減圧した冷媒と冷媒吸引口205に吸引される冷媒とを混合して昇圧し、昇圧した冷媒を冷媒流出口206から吐出する。制御装置は、第1熱交換器と第2熱交換器との間に接続され、冷媒の流量を制御する。切替装置は、暖房運転時は、圧縮機101により圧縮された冷媒が第3熱交換器を介してエジェクタ108の冷媒流入口204に流入するとともに第1熱交換器、制御装置、第2熱交換器を順番に介してエジェクタ108の冷媒吸引口205に吸引され、エジェクタ108の冷媒流出口206から吐出された冷媒が第4熱交換器を介して圧縮機101により吸入されるように、冷媒の流路を切り替える。切替装置は、冷房運転時は、圧縮機101により圧縮された冷媒が第4熱交換器を介してエジェクタ108の冷媒流入口204に流入するとともに第2熱交換器、制御装置、第1熱交換器を順番に介してエジェクタ108の冷媒吸引口205に吸引され、エジェクタ108の冷媒流出口206から吐出された冷媒が第3熱交換器を介して圧縮機101により吸入されるように、冷媒の流路を切り替える。
 切替装置は、例えば、第1逆止弁(例えば、逆止弁109a)と第2逆止弁(例えば、逆止弁109b)と第3逆止弁(例えば、逆止弁109c)と第4逆止弁(例えば、逆止弁109d)とで構成された流路切替装置109を有する。
 第1逆止弁は、第3熱交換器とエジェクタ108の冷媒流入口204との間に接続される。第2逆止弁は、第4熱交換器とエジェクタ108の冷媒流入口204との間に接続される。第3逆止弁は、エジェクタ108の冷媒流出口206と第3熱交換器との間に接続され、暖房運転時は閉じ、冷房運転時は開く。第4逆止弁は、エジェクタ108の冷媒流出口206と第4熱交換器との間に接続され、暖房運転時は開き、冷房運転時は閉じる。
 切替装置は、例えば、第1切替弁104と第2切替弁107とを有する。
 第1切替弁104は、圧縮機101と第1熱交換器とエジェクタ108の冷媒吸引口205との間に接続される。第2切替弁107は、圧縮機101と第2熱交換器とエジェクタ108の冷媒吸引口205との間に接続される。制御ユニット111は、暖房運転時は、第1切替弁104にて圧縮機101と第1熱交換器との間の流路を開くとともに第2切替弁107にて第2熱交換器とエジェクタ108の冷媒吸引口205との間の流路を開く。制御ユニット111は、冷房運転時は、第1切替弁104にて第1熱交換器とエジェクタ108の冷媒吸引口205との間の流路を開くとともに第2切替弁107にて圧縮機101と第2熱交換器との間の流路を開く。
 切替装置は、例えば、さらに四方弁102を有する。
 四方弁102は、圧縮機101の出口と第1切替弁104及び第3熱交換器を接続する第1接続点(例えば、分岐点Z1)と第2切替弁107及び第4熱交換器を接続する第2接続点(例えば、分岐点Z2)と圧縮機101の入口との間に接続される。制御ユニット111は、暖房運転時は、四方弁102にて圧縮機101の出口と第1接続点との間の流路と第2接続点と圧縮機101の入口との間の流路とを開く。制御ユニット111は、冷房運転時は、四方弁102にて圧縮機101の出口と第2接続点との間の流路と第1接続点と圧縮機101の入口との間の流路とを開く。
 切替装置の構成は上記のものに限らず、適宜変更して構わない。
 本実施の形態の効果について説明する。
 図7は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100(エジェクタ108を搭載した場合)の冷媒状態とエジェクタを搭載していない冷凍サイクル装置(エジェクタ108を搭載しない場合)の冷媒状態とを比較した冷凍サイクル線図である。
 図7において、圧縮機101の消費電力Qcompは、圧縮機101の吸入エンタルピhcomp,in、圧縮機101の吐出エンタルピhcomp,out、流量Wとすると、Qcomp=W(hcomp,out-hcomp,in)で表される。エジェクタ108を搭載した場合、エジェクタ108を搭載しない場合と比べて圧縮機101の吸入圧力が上昇し、圧縮機101の吐出エンタルピhcomp,outが小さくなる。そのため、圧縮機101の出入口エンタルピ差(hcomp,out-hcomp,in)が小さくなる。これにより、圧縮機101の消費電力が小さくなる。
 本実施の形態では、冷凍サイクル装置100が、エジェクタ108の冷媒流入口204へ高圧冷媒を流すための流路切替装置109を備える。これにより、冷房運転と暖房運転の両運転モードでエジェクタ108による動力回収運転が可能となり、いずれの運転モードにおいても冷凍サイクルの高効率運転を実現できる。
 本実施の形態によれば、エジェクタ108の冷媒流出口206に気液分離器を接続する必要がなくなる。そのため、圧縮機内の潤滑油の減少を抑えることができる。
 本実施の形態では、暖房運転時は、送風ファン103cから送られる室内空気と状態bの冷媒との熱交換が第1室内熱交換器103aにより行われた後、さらに、その空気と状態kの冷媒との熱交換が第2室内熱交換器103bにより行われる。そのため、室内空気を効率よく温めることができる。冷房運転時は、送風ファン103cから送られる室内空気と状態cの冷媒との熱交換が第1室内熱交換器103aにより行われた後、さらに、その空気と状態lの冷媒との熱交換が第2室内熱交換器103bにより行われる。そのため、室内空気を効率よく冷やすことができる。つまり、本実施の形態では、室内熱交換器103を分割したことにより、室内熱交換器103が2種類の温度差をもつことができ、この温度差を利用して効率的な熱交換が行える。よって、室内熱交換器103の能力が上がり、冷凍サイクル装置100のCOP(成績係数)が大きくなる。
 同様に、本実施の形態では、暖房運転時は、送風ファン106cから送られる外気と状態hの冷媒との熱交換が第2室外熱交換器106bにより行われた後、さらに、その空気と状態dの冷媒との熱交換が第1室外熱交換器106aにより行われる。冷房運転時は、送風ファン106cから送られる外気と状態iの冷媒との熱交換が第2室外熱交換器106bにより行われた後、さらに、その空気と状態eの冷媒との熱交換が第1室外熱交換器106aにより行われる。つまり、本実施の形態では、室外熱交換器106を分割したことにより、室外熱交換器106が2種類の温度差をもつことができ、この温度差を利用して効率的な熱交換が行える。よって、室外熱交換器106の能力が上がり、冷凍サイクル装置100のCOPが大きくなる。
 本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100に用いる冷媒は、R410AやR32等のフロン冷媒あるいはフロン混合冷媒に限定されず、プロパンやイソブタン等の炭化水素系の冷媒、二酸化炭素、アンモニア等の自然冷媒でもよい。本実施の形態では、いずれの冷媒を用いても前述したような効果を得ることができる。
 冷媒としてプロパンを用いる場合、プロパンは可燃性冷媒であるため、望ましくは、室内熱交換器103としてプレート熱交換器のような水-冷媒熱交換器を採用し、室外熱交換器106を同じ筐体内に収納して一体構造として室内空間から離れた場所に設置する。そして、水-冷媒熱交換器で生成した冷水もしくは温水を室内空間に循環させる。これにより、安全性の高い冷凍サイクル装置100を提供することができる。
 本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100は、空気調和機に搭載して利用することができるほか、チラーやブラインクーラー等に搭載して利用することができる。
 実施の形態2.
 本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
 図8は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す模式図(暖房運転時)である。
 冷凍サイクル装置100の構成について説明する。
 図8に示すように、本実施の形態では、流路切替装置109が逆止弁109a,109b、電磁開閉弁301a,301bで構成される。即ち、冷凍サイクル装置100は、実施の形態1の逆止弁109c,109dの代わりに、電磁開閉弁301a,301bを備えている。その他の構成は実施の形態1と同じである。
 電磁開閉弁301a,301bは制御ユニット111に備わる送信部111cと電気信号線で接続され、制御ユニット111からの指示により開閉動作を行う。暖房運転の場合、制御ユニット111からの指示により、電磁開閉弁301aは閉止状態、電磁開閉弁301bは開通状態となる。一方、冷房運転の場合、制御ユニット111からの指示により、電磁開閉弁301aは開通状態、電磁開閉弁301bは閉止状態となる。
 冷凍サイクル装置100の暖房運転での動作について説明する。
 冷凍サイクル装置100の暖房運転での冷媒状態については、図3に示した実施の形態1のものと同様である。
 図8及び図3において、圧縮機101から送出された状態aの高温高圧のガス冷媒は四方弁102を通り、分岐点Z1にて第1室内熱交換器103aと第2室内熱交換器103bへと分流する。第1室内熱交換器103aの方へ分流した冷媒は、第1切替弁104を通って第1室内熱交換器103aにて室内空気との熱交換により凝縮し、状態bから状態cに変化する。状態cとなった液もしくは気液二相冷媒は流量制御弁105にて減圧されて状態dとなった後、第1室外熱交換器106aへ流入する。第1室外熱交換器106aでは、外気との熱交換により冷媒が蒸発し、状態dから状態eに変化する。ガス状態となった状態eの冷媒は第2切替弁107を通ってエジェクタ108の冷媒吸引口205へ流れる。
 一方、分岐点Z1から第2室内熱交換器103bへ流れた冷媒は、第1室内熱交換器103aで熱交換した空気により凝縮され、状態kから状態lに変化する。状態lの冷媒は分岐点Z3から逆止弁109aを通ってエジェクタ108の冷媒流入口204へ流入する。冷媒流入口204へ流入した状態mの冷媒は、ノズル部201で減圧して状態nに変化した後、冷媒吸引口205から流入した状態fの冷媒と混合して状態oとなる。状態oの冷媒は、混合部202及びディフューザー部203にて圧力が上昇した後、状態gとなって冷媒流出口206から流出する。状態gの冷媒は、電磁開閉弁301bを通って第2室外熱交換器106bへ流入する。第2室外熱交換器106bへ流入した状態hの冷媒は、外気との熱交換により蒸発して状態iとなり、四方弁102、圧縮機101の吸入口へと流れる。
 冷房運転では、電磁開閉弁301a,301bの開閉動作を暖房運転と逆にすることで、エジェクタ108を流出した冷媒が第2室内熱交換器103bへ流入する。
 以上説明したように、本実施の形態において、流路切替装置109は、第1逆止弁(例えば、逆止弁109a)と第2逆止弁(例えば、逆止弁109b)と第1開閉弁(例えば、電磁開閉弁301a)と第2開閉弁(例えば、電磁開閉弁301b)とで構成される。
 第1開閉弁は、エジェクタ108の冷媒流出口206と第3熱交換器との間に接続される。第2開閉弁は、エジェクタ108の冷媒流出口206と第4熱交換器との間に接続される。制御ユニット111は、暖房運転時は、第1開閉弁を閉じるとともに第2開閉弁を開く。制御ユニット111は、冷房運転時は、第1開閉弁を開くとともに第2開閉弁を閉じる。
 本実施の形態の効果について説明する。
 本実施の形態では、流路切替装置109の一部に逆止弁よりも流路抵抗の小さい電磁開閉弁301a,301bを用いることで、より高い圧力で圧縮機101へ冷媒を吸入させることができる。逆止弁は部品構成上(図4参照)、取り付け方向に制約があるが、本実施の形態の開閉弁は取り付け方向に制約がないため、冷媒配管を短くすることができる。
 本実施の形態では、流路切替装置109の一部のみに電磁開閉弁301a,301bを用いているが、流路切替装置109の全部を開閉弁で構成してもよい。即ち、逆止弁109a,109bの代わりに開閉弁を用いてもよい。
 実施の形態3.
 本実施の形態について、主に実施の形態1との差異を説明する。
 図9は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100の構成を示す模式図(暖房運転時)である。
 冷凍サイクル装置100の構成について説明する。
 図9に示すように、本実施の形態では、流路切替装置109が三方弁401a,401bで構成される。即ち、冷凍サイクル装置100は、実施の形態1の逆止弁109a,109b,109c,109dの代わりに、三方弁401a,401bを備えている。冷凍サイクル装置100は、さらに流量制御弁402を備えている。その他の構成は実施の形態1と同じである。流量制御弁402と三方弁401aは順番にエジェクタ108の冷媒流入口204に接続されている。三方弁401bはエジェクタ108の冷媒流出口206に接続されている。
 三方弁401a,401bは制御ユニット111に備わる送信部111cと電気信号線で接続され、制御ユニット111からの指示により流路の切替動作を行う。暖房運転の場合、制御ユニット111からの指示により、三方弁401aは第2室内熱交換器103b及びエジェクタ108間の流路、三方弁401bはエジェクタ108及び第2室外熱交換器106b間の流路に切り替える。一方、冷房運転の場合、制御ユニット111からの指示により、三方弁401aは第2室外熱交換器106b及びエジェクタ108間の流路、三方弁401bはエジェクタ108及び第2室内熱交換器103b間の流路に切り替える。
 図示していないが、流量制御弁402も制御ユニット111に備わる送信部111cと電気信号線で接続され、制御ユニット111からの指示によりエジェクタ108への冷媒流量を制御する。インバータを利用して圧縮機101の周波数制御により冷媒送出量を調整する場合、即ち、冷凍サイクル内の冷媒循環量を変更する場合、暖房運転時では分岐点Z1、冷房運転時では分岐点Z2での冷媒分流比が流量制御弁105,402を用いて適正量に制御される。
 冷凍サイクル装置100の暖房運転での動作について説明する。
 冷凍サイクル装置100の暖房運転での冷媒状態については、図3に示した実施の形態1のものと同様である。
 図9及び図3において、圧縮機101から送出された状態aの高温高圧のガス冷媒は四方弁102を通り、分岐点Z1にて第1室内熱交換器103aと第2室内熱交換器103bへと分流する。第1室内熱交換器103aの方へ分流した冷媒は、第1切替弁104を通って第1室内熱交換器103aにて室内空気との熱交換により凝縮し、状態bから状態cに変化する。状態cとなった液もしくは気液二相冷媒は流量制御弁105にて減圧されて状態dとなった後、第1室外熱交換器106aへ流入する。第1室外熱交換器106aでは、外気との熱交換により冷媒が蒸発し、状態dから状態eに変化する。ガス状態となった状態eの冷媒は第2切替弁107を通ってエジェクタ108の冷媒吸引口205へ流れる。
 一方、分岐点Z1から第2室内熱交換器103bへ流れた冷媒は、第1室内熱交換器103aで熱交換した空気により凝縮され、状態kから状態lに変化する。状態lの冷媒は分岐点Z3から三方弁401aを通ってエジェクタ108の冷媒流入口204へ流入する。冷媒流入口204へ流入した状態mの冷媒は、ノズル部201で減圧して状態nに変化した後、冷媒吸引口205から流入した状態fの冷媒と混合して状態oとなる。状態oの冷媒は、混合部202及びディフューザー部203にて圧力が上昇した後、状態gとなって冷媒流出口206から流出する。状態gの冷媒は、三方弁401bを通って第2室外熱交換器106bへ流入する。第2室外熱交換器106bへ流入した状態hの冷媒は、外気との熱交換により蒸発して状態iとなり、四方弁102、圧縮機101の吸入口へと流れる。
 冷房運転では、三方弁401a,401bの流路の切替動作を暖房運転と逆にすることで、エジェクタ108を流出した冷媒が第2室内熱交換器103bへ流入する。
 以上説明したように、本実施の形態において、流路切替装置109は、第1三方弁(例えば、三方弁401a)と第2三方弁(例えば、三方弁401b)とで構成される。
 第1三方弁は、第3熱交換器と第4熱交換器とエジェクタ108の冷媒流入口204との間に接続される。第2三方弁は、エジェクタ108の冷媒流出口206と第3熱交換器と第4熱交換器との間に接続される。制御ユニット111は、暖房運転時は、第1三方弁にて第3熱交換器とエジェクタ108の冷媒流入口204との間の流路を開き、第2三方弁にてエジェクタ108の冷媒流出口206と第4熱交換器との間の流路を開く。制御ユニット111は、冷房運転時は、第1三方弁にて第4熱交換器とエジェクタ108の冷媒流入口204との間の流路を開き、第2三方弁にてエジェクタ108の冷媒流出口206と第3熱交換器との間の流路を開く。
 本実施の形態では、冷凍サイクル装置100が、さらに、エジェクタ108の冷媒流入口204に流入する冷媒の量を制御する制御弁(例えば、流量制御弁402)を備える。
 本実施の形態の効果について説明する。
 本実施の形態では、冷媒回路を構成する要素部品を少なくすることができるため、冷凍サイクル装置100の筐体を小型化できる。
 実施の形態4.
 本実施の形態について、主に実施の形態3との差異を説明する。
 図10は、本実施の形態に係る冷凍サイクル装置100に備えられる可変絞り機構付きのエジェクタ108の内部構造を示す模式図である。
 実施の形態3では、エジェクタ108の上流側に流量制御弁402が接続されているが、図10に示すように、流量制御弁402と同等の機能をもつ可動式のニードル弁207を一体化したエジェクタ108を利用してもよい。
 ニードル弁207はコイル部207a、ローター部207b、ニードル部207cで構成される。コイル部207aは制御ユニット111の送信部111cとケーブル207d(即ち、電気信号線)で接続されている。コイル部207aがケーブル207dを介してパルス信号を受信すると、磁極が発生し、コイル部207aに囲まれたローター部207bが回転する。ローター部207bの回転軸は内側がネジ加工されており、ニードル部207cがねじ込まれている。ローター部207bが回転すると、ニードル部207cが軸方向(図10の左右方向)に移動する。ニードル部207cの移動量によりノズル部201への駆動冷媒の流入量が調整される。
 本実施の形態では、実施の形態3の流量制御弁402を可動式のニードル弁207としてエジェクタ108と一体化している。つまり、本実施の形態では、エジェクタ108の冷媒流入口204に流入する冷媒の量を制御する制御弁が、エジェクタ108と一体に設けられている。そのため、制御弁とエジェクタ108とを接続する配管が不要となる。よって、構成がシンプルになり、コストを削減することができる。
 以上、本発明の実施の形態について説明したが、これらの実施の形態のうち、2つ以上を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、1つを部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの実施の形態のうち、2つ以上を部分的に組み合わせて実施しても構わない。なお、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
 100 冷凍サイクル装置、101 圧縮機、102 四方弁、103 室内熱交換器、103a 第1室内熱交換器、103b 第2室内熱交換器、103c 送風ファン、104 第1切替弁、105 流量制御弁、106 室外熱交換器、106a 第1室外熱交換器、106b 第2室外熱交換器、106c 送風ファン、107 第2切替弁、108 エジェクタ、109 流路切替装置、109a,109b,109c,109d 逆止弁、109e 弁、111 制御ユニット、111a 受信部、111b 演算部、111c 送信部、111d 司令装置、201 ノズル部、201a 絞り部、201b 喉部、201c 末広部、202 混合部、203 ディフューザー部、204 冷媒流入口、205 冷媒吸引口、206 冷媒流出口、207 ニードル弁、207a コイル部、207b ローター部、207c ニードル部、207d ケーブル、301a,301b 電磁開閉弁、401a,401b 三方弁、402 流量制御弁。

Claims (13)

  1.  暖房運転と冷房運転とを切り替えて行う冷凍サイクル装置において、
     冷媒を吸入して圧縮する圧縮機と、
     前記冷媒を熱交換する第1熱交換器と第2熱交換器と第3熱交換器と第4熱交換器と、
     冷媒流入口と冷媒吸引口と冷媒流出口とを有し、前記冷媒流入口に流入する前記冷媒を減圧し、減圧した前記冷媒と前記冷媒吸引口に吸引される前記冷媒とを混合して昇圧し、昇圧した前記冷媒を前記冷媒流出口から吐出するエジェクタと、
     前記第1熱交換器と前記第2熱交換器との間に接続され、前記冷媒の流量を制御する制御装置と、
     前記暖房運転時は、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒が前記第3熱交換器を介して前記エジェクタの前記冷媒流入口に流入するとともに前記第1熱交換器、前記制御装置、前記第2熱交換器を順番に介して前記エジェクタの前記冷媒吸引口に吸引され、前記エジェクタの前記冷媒流出口から吐出された前記冷媒が前記第4熱交換器を介して前記圧縮機により吸入されるように、前記冷媒の流路を切り替え、前記冷房運転時は、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒が前記第4熱交換器を介して前記エジェクタの前記冷媒流入口に流入するとともに前記第2熱交換器、前記制御装置、前記第1熱交換器を順番に介して前記エジェクタの前記冷媒吸引口に吸引され、前記エジェクタの前記冷媒流出口から吐出された前記冷媒が前記第3熱交換器を介して前記圧縮機により吸入されるように、前記冷媒の流路を切り替える切替装置と
    を備える冷凍サイクル装置。
  2.  前記切替装置は、前記第3熱交換器と前記エジェクタの前記冷媒流入口との間に接続される第1逆止弁と、前記第4熱交換器と前記エジェクタの前記冷媒流入口との間に接続される第2逆止弁とを有する、請求項1の冷凍サイクル装置。
  3.  前記切替装置は、さらに、前記エジェクタの前記冷媒流出口と前記第3熱交換器との間に接続され、前記暖房運転時は閉じ、前記冷房運転時は開く第3逆止弁と、前記エジェクタの前記冷媒流出口と前記第4熱交換器との間に接続され、前記暖房運転時は開き、前記冷房運転時は閉じる第4逆止弁とを有する、請求項2の冷凍サイクル装置。
  4.  前記切替装置は、さらに、前記エジェクタの前記冷媒流出口と前記第3熱交換器との間に接続される第1開閉弁と、前記エジェクタの前記冷媒流出口と前記第4熱交換器との間に接続される第2開閉弁とを有し、
     前記冷凍サイクル装置は、さらに、前記暖房運転時は、前記第1開閉弁を閉じるとともに前記第2開閉弁を開き、前記冷房運転時は、前記第1開閉弁を開くとともに前記第2開閉弁を閉じる制御ユニットを備える、請求項2の冷凍サイクル装置。
  5.  前記切替装置は、前記第3熱交換器と前記第4熱交換器と前記エジェクタの前記冷媒流入口との間に接続される第1三方弁を有し、
     前記冷凍サイクル装置は、さらに、前記暖房運転時は、前記第1三方弁にて前記第3熱交換器と前記エジェクタの前記冷媒流入口との間の流路を開き、前記冷房運転時は、前記第1三方弁にて前記第4熱交換器と前記エジェクタの前記冷媒流入口との間の流路を開く制御ユニットを備える、請求項1の冷凍サイクル装置。
  6.  前記切替装置は、さらに、前記エジェクタの前記冷媒流出口と前記第3熱交換器と前記第4熱交換器との間に接続される第2三方弁を有し、
     前記制御ユニットは、前記暖房運転時は、前記第2三方弁にて前記エジェクタの前記冷媒流出口と前記第4熱交換器との間の流路を開き、前記冷房運転時は、前記第2三方弁にて前記エジェクタの前記冷媒流出口と前記第3熱交換器との間の流路を開く、請求項5の冷凍サイクル装置。
  7.  前記冷凍サイクル装置は、さらに、前記エジェクタの前記冷媒流入口に流入する前記冷媒の量を制御する制御弁を備える、請求項1の冷凍サイクル装置。
  8.  前記制御弁は、前記エジェクタと一体に設けられた、請求項7の冷凍サイクル装置。
  9.  前記切替装置は、前記圧縮機と前記第1熱交換器と前記エジェクタの前記冷媒吸引口との間に接続される第1切替弁と、前記圧縮機と前記第2熱交換器と前記エジェクタの前記冷媒吸引口との間に接続される第2切替弁とを有し、
     前記冷凍サイクル装置は、さらに、前記暖房運転時は、前記第1切替弁にて前記圧縮機と前記第1熱交換器との間の流路を開くとともに前記第2切替弁にて前記第2熱交換器と前記エジェクタの前記冷媒吸引口との間の流路を開き、前記冷房運転時は、前記第1切替弁にて前記第1熱交換器と前記エジェクタの前記冷媒吸引口との間の流路を開くとともに前記第2切替弁にて前記圧縮機と前記第2熱交換器との間の流路を開く制御ユニットを備える、請求項1の冷凍サイクル装置。
  10.  前記切替装置は、さらに、前記圧縮機の出口と前記第1切替弁及び前記第3熱交換器を接続する第1接続点と前記第2切替弁及び前記第4熱交換器を接続する第2接続点と前記圧縮機の入口との間に接続される四方弁を有し、
     前記制御ユニットは、前記暖房運転時は、前記四方弁にて前記圧縮機の出口と前記第1接続点との間の流路と前記第2接続点と前記圧縮機の入口との間の流路とを開き、前記冷房運転時は、前記四方弁にて前記圧縮機の出口と前記第2接続点との間の流路と前記第1接続点と前記圧縮機の入口との間の流路とを開く、請求項9の冷凍サイクル装置。
  11.  前記冷媒がフロン冷媒とフロン混合冷媒とのいずれかである請求項1の冷凍サイクル装置。
  12.  前記冷媒が自然冷媒である請求項1の冷凍サイクル装置。
  13.  請求項1の冷凍サイクル装置が搭載された空気調和機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015105772A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 株式会社富士通ゼネラル 冷凍サイクル装置
WO2016035330A1 (ja) * 2014-09-04 2016-03-10 株式会社デンソー 液噴射エジェクタ、およびエジェクタ式冷凍サイクル
JP2016057053A (ja) * 2014-09-04 2016-04-21 株式会社デンソー 液噴射エジェクタ、およびエジェクタ式冷凍サイクル

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6155907B2 (ja) * 2012-08-28 2017-07-05 株式会社デンソー 車両用熱管理システム
CN104374115A (zh) * 2013-08-14 2015-02-25 开利公司 热泵系统、热泵机组及热泵系统的多功能模式控制方法
US9777950B2 (en) * 2014-04-01 2017-10-03 Lennox Industries Inc. Reversible heat pump with cycle enhancements
EP3172501B1 (en) 2014-07-24 2023-12-06 Carrier Corporation Heat pump with ejector
CN106322807B (zh) 2015-07-03 2021-05-28 开利公司 喷射器热泵
WO2018051409A1 (ja) * 2016-09-13 2018-03-22 三菱電機株式会社 冷凍サイクル装置
US20190061462A1 (en) * 2017-08-25 2019-02-28 Nio Usa, Inc. Electric Vehicle Resilient Thermal Management for Cooling System During Fail Operational
US11117477B2 (en) 2018-03-29 2021-09-14 Nio Usa, Inc. Methods and devices for thermal control during charging of electric vehicles
JP2020201009A (ja) * 2019-06-12 2020-12-17 ダイキン工業株式会社 冷媒サイクルシステム
JP7356049B2 (ja) * 2019-09-30 2023-10-04 ダイキン工業株式会社 空気調和機
WO2021095131A1 (ja) * 2019-11-12 2021-05-20 三菱電機株式会社 熱交換ユニットおよび冷凍サイクル装置
EP4339535A1 (en) * 2022-08-10 2024-03-20 Carrier Corporation Heat pump with ejector

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5526274U (ja) * 1978-08-05 1980-02-20
JP2004156812A (ja) 2002-11-05 2004-06-03 Denso Corp エジェクタサイクル
JP2004309029A (ja) 2003-04-08 2004-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置
JP2005037114A (ja) 2003-06-23 2005-02-10 Nippon Soken Inc 冷凍サイクル装置
JP2007024398A (ja) 2005-07-15 2007-02-01 Denso Corp エジェクタ式冷凍サイクル
JP2007198675A (ja) 2006-01-26 2007-08-09 Denso Corp 蒸気圧縮式サイクル
JP2009109064A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 Hitachi Appliances Inc 空気調和機
JP2009276051A (ja) * 2008-04-18 2009-11-26 Denso Corp エジェクタ式冷凍サイクル
JP2010133584A (ja) 2008-12-03 2010-06-17 Mitsubishi Electric Corp 冷凍サイクル装置及びこれを搭載した空気調和機
JP2010236706A (ja) 2009-03-30 2010-10-21 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP2011080729A (ja) * 2009-10-09 2011-04-21 Saginomiya Seisakusho Inc 空調装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4196873B2 (ja) * 2004-04-14 2008-12-17 株式会社デンソー エジェクタサイクル
CN101952670B (zh) * 2008-04-18 2013-04-17 株式会社电装 喷射器式制冷循环装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5526274U (ja) * 1978-08-05 1980-02-20
JP2004156812A (ja) 2002-11-05 2004-06-03 Denso Corp エジェクタサイクル
JP2004309029A (ja) 2003-04-08 2004-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷凍サイクル装置
JP2005037114A (ja) 2003-06-23 2005-02-10 Nippon Soken Inc 冷凍サイクル装置
JP2007024398A (ja) 2005-07-15 2007-02-01 Denso Corp エジェクタ式冷凍サイクル
JP2007198675A (ja) 2006-01-26 2007-08-09 Denso Corp 蒸気圧縮式サイクル
JP2009109064A (ja) * 2007-10-29 2009-05-21 Hitachi Appliances Inc 空気調和機
JP2009276051A (ja) * 2008-04-18 2009-11-26 Denso Corp エジェクタ式冷凍サイクル
JP2010133584A (ja) 2008-12-03 2010-06-17 Mitsubishi Electric Corp 冷凍サイクル装置及びこれを搭載した空気調和機
JP2010236706A (ja) 2009-03-30 2010-10-21 Daikin Ind Ltd 空気調和装置
JP2011080729A (ja) * 2009-10-09 2011-04-21 Saginomiya Seisakusho Inc 空調装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2728278A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015105772A (ja) * 2013-11-29 2015-06-08 株式会社富士通ゼネラル 冷凍サイクル装置
WO2016035330A1 (ja) * 2014-09-04 2016-03-10 株式会社デンソー 液噴射エジェクタ、およびエジェクタ式冷凍サイクル
JP2016057053A (ja) * 2014-09-04 2016-04-21 株式会社デンソー 液噴射エジェクタ、およびエジェクタ式冷凍サイクル
CN106605110A (zh) * 2014-09-04 2017-04-26 株式会社电装 液体喷射器以及喷射器式制冷循环
CN106605110B (zh) * 2014-09-04 2018-12-21 株式会社电装 液体喷射器以及喷射器式制冷循环

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