(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒が前記第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、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒が前記第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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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開閉弁を閉じる第１制御ユニットを備える、請求項２の冷凍サイクル装置。
【請求項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第２制御ユニットを備える、請求項１の冷凍サイクル装置。
【請求項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、
前記第２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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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第３制御ユニットを備える、請求項２〜５のいずれか１項の冷凍サイクル装置。
【請求項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、
前記第３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。
【請求項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１〜１０のいずれか１項の冷凍サイクル装置。
【請求項１２】
前記冷媒が自然冷媒である請求項１〜１０のいずれか１項の冷凍サイクル装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項の冷凍サイクル装置が搭載された空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９８６７５号公報
【特許文献２】特開２００７−２４３９８号公報
【特許文献３】特開２００４−１５６８１２号公報
【特許文献４】特開２０１０−２３６７０６号公報
【特許文献５】特開２０１０−１３３５８４号公報
【特許文献６】特開２００５−３７１１４号公報
【特許文献７】特開２００４−３０９０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。【０００６】
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。【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒が前記第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、前記圧縮機により圧縮された前記冷媒が前記第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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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）。
【図２】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。
【図３】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）。
【図４】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。
【図５】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）。
【図６】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）。
【図７】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。
【図８】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）。
【図９】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）。
【図１０】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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
【００１２】
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。
【００１３】
冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
切替装置は、例えば、さらに四方弁１０２を有する。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
本実施の形態の効果について説明する。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
本実施の形態の効果について説明する。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
冷凍サイクル装置１００の構成について説明する。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
本実施の形態の効果について説明する。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【符号の説明】
【００８９】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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