(57)【要約】【課題】  エジェクタ式冷凍サイクルによる冷凍機の駆動冷媒からの熱回収の効率化を図ってエネルギー効率を向上させるエジェクタ式冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】  エジェクタ２から排出された混合冷媒を内部熱交換器８に導入する。該熱交換器８には冷媒循環ポンプ５によって凝縮器４を通って液化させた冷媒Ｒを供給して、前記混合冷媒との間で熱交換させて昇温させた後に発生器１に供給する。混合冷媒が予め昇温されるから、発生器１に供給される工場廃熱等の熱媒の負荷が低減され、発生器１の動作が安定する。凝縮器４に供給させる混合冷媒は内部熱交換器で降温されるから凝縮器４に供給される冷却水の負荷が軽減される【選択図】        図１
2014190586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発生器で発生させた冷媒蒸気を駆動流体として供給し、吸引流体を吸引して蒸発器内で発生する蒸発潜熱によって対象流体を冷却するエジェクタを有し、該エジェクタから排出された冷媒を凝縮器で液化させ、該液化させた冷媒を冷媒循環ポンプによって前記発生器へ返戻させると共に、膨張弁を介して前記蒸発器へ供給するエジェクタ式冷凍サイクル装置において、
前記エジェクタの吐出側に内部熱交換器を具備させ、
前記発生器へ冷媒を供給する冷媒循環ポンプの吐出側を前記内部熱交換器に接続し、
前記内部熱交換器の排出側を前記発生器に接続して、該発生器へ供給する冷媒を前記エジェクタからの排熱で加熱することを特徴とするエジェクタ式冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エジェクタ式冷凍サイクルによる冷凍機の構造に関し、運転効率の向上を図ったエジェクタ式冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギ損失を削減して冷凍効率を向上させることができ、省エネルギー化を促進できるエジェクタ式冷凍サイクルを利用したエジェクタ式冷凍機がある。斯かるエジェクタ式冷凍機では、小型・軽量化を促進できる等の利点を備えている。また、この種のエジェクタ式冷凍システムは、主として、エジェクタと加熱装置、蒸発器、凝縮器、膨張弁、冷媒ポンプにより冷凍回路が構成される。一方、本願出願人は、冷媒を加熱して冷媒の蒸気を生成する際の熱源として太陽熱コレクタで加熱された作動媒体をエジェクタに供給して冷水を得るようにしたエジェクタ式冷凍システムを提案している(特許文献１参照)。
【０００３】
ところで、図２は、この種のエジェクタ式冷凍サイクルの一例を示すブロック図であり、特に工場などの生産施設から廃棄されている85℃程度の温水等の各種の廃熱を保有している温水を投入する方式のエジェクタ式冷凍機を示している。投入された温水Whは発生器１を介して冷媒Ｒを蒸発させて蒸気を発生させる。この蒸気がエジェクタ２に供給されて、該エジェクタ２のノズル部を通過する際の吸引効果によって蒸発器３を負圧にして蒸発潜熱を低温熱源として蒸発器３を介して冷水Wcを生成して所望の設備等へ供給する。
【０００４】
前記ノズル部では発生器１で蒸発した高圧冷媒Rhを減圧して駆動冷媒とすることで蒸発器３から吸引冷媒Rsを吸引し、駆動冷媒と蒸発器３から吸引される吸引冷媒Rsとが混合されて凝縮器４に供給され、冷却水Wと熱交換されて液体に戻される。液体となった冷媒Ｒはレシーバータンク７に貯留され、冷媒循環ポンプ５によって前記発生器１に該レシーバータンク７から連続的に供給されると共に、膨張弁６を通して前記蒸発器３に供給される。
【０００５】
ところで、この種のエジェクタ式冷凍サイクル装置の運転効率の向上を図ることを企図したものとして、例えば、特許文献２に開示された液体ポンプのポンプ効率の低下を防止しようとする冷凍機や、特許文献３に開示されたエジェクタの入口における冷媒の過冷却度が小さくなりまたは極低温域になり難くなり、システム性能の低下を抑制しようとするエジェクタサイクルが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−９６４３６号公報
【特許文献２】特開２００４−２０５１５４号公報
【特許文献３】特開２００６−２９７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、前記特許文献２に開示された冷凍機では、自動車に搭載されものであるため、廃熱熱交換器にエンジン冷却水やエンジン排気を熱源として冷媒を加熱している。一方、この種のエジェクタ式冷凍サイクル装置を工場等の廃熱等を利用する場合には、種々の熱媒があるため、発生器の運転を安定させると共に、熱効率の向上を図ることが要求される。
【０００８】
そこで、この発明は、エジェクタ式冷凍サイクル装置の利用分野が広範であり、発生器の熱源も種々あることに鑑みて、発生器の運転を極力安定させると共に、効率の向上を図ってエジェクタを安定して駆動できるエジェクタ式冷凍サイクル装置を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するための技術的手段としてこの発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置は、発生器で発生させた冷媒蒸気を駆動流体として供給し、吸引流体を吸引して蒸発器内で発生する蒸発潜熱によって対象流体を冷却するエジェクタを有し、該エジェクタから排出された冷媒を凝縮器で液化させ、該液化させた冷媒を冷媒循環ポンプによって前記発生器へ返戻させると共に、膨張弁を介して前記蒸発器へ供給するエジェクタ式冷凍サイクル装置において、前記エジェクタの吐出側に内部熱交換器を具備させ、前記発生器へ冷媒を供給する冷媒循環ポンプの吐出側を前記内部熱交換器に接続し、前記内部熱交換器の排出側を前記発生器に接続して、該発生器へ供給する冷媒を前記エジェクタからの排熱で加熱することを特徴としている。
【００１０】
前記エジェクタにより前記蒸発器で対象流体を冷却して、該エジェクタから排出される熱により前記内部熱交換器を介して前記発生器に供給する冷媒を昇温させる。発生器では冷媒を加熱して前記エジェクタの駆動流体を生成することになる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置によれば、発生器に供給する熱媒の供給量を減じることができ、エネルギー効率の向上を図ることができる。しかも、熱媒の供給量を減じることによって、安定した熱媒の供給を行うことができるので、発生器を安定して動作させることができる。また、エジェクタから排出される熱が降温されて凝縮器に供給されるから、該凝縮器の排出熱量も下げることができる。すなわち、エジェクタ式冷凍サイクル装置としてのエネルギー効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明に係るエジェクタ式冷凍サイクル装置の概略のブロック図である。
【図２】従来のエジェクタ式冷凍機の概略構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係るエジェクタ式冷凍機を具体的に説明する。
【００１４】
図１は、この発明に係るエジェクタ式冷凍機10の主たる構成を説明するブロック図である。なお、図２に示すエジェクタ式冷凍機と同一の部分については同一の符号を付してある。
【００１５】
エジェクタ式冷凍機10は、主として発生器１とエジェクタ２、蒸発器３、内部熱交換器８、凝縮器４、冷媒循環ポンプ５、膨張弁６とにより構成されている。発生器１には、工場から排出される約85℃程度の温水やコ・ジェネレーションシステムからの廃熱、温泉の熱、あるいは太陽熱コレクターで集熱した温水Whが熱媒として供給される。発生器１の冷媒Ｒの入口側には冷媒循環ポンプ５の吐出側の接続されて、該冷媒循環ポンプ５によって冷媒Ｒが供給される。発生器１の出口側はエジェクタ２の入口が接続されており、発生器１によって冷媒Ｒが加熱されて生成されれた高圧冷媒Rhが供給されている。
【００１６】
前記エジェクタ２のノズル部2aには蒸発器３の冷媒Ｒの出口側が接続されており、入口から供給された高圧冷媒Rhを該ノズル部2aで減圧させて発生した駆動流体としての駆動冷媒の負圧によって該蒸発器３から吸引流体としての吸引冷媒Rsが吸引される。このノズル部2aの下流には混合部2bが設けられ、混合部2bの下流にはディフューザ部2cが設けられており、入口から供給されて発生した前記駆動冷媒と、該駆動冷媒と吸引冷媒Rsとが混合された混合冷媒とは、ノズル部2a、混合部2b、ディフューザ部2cの順に流れて出口から吐出される。
【００１７】
エジェクタ２の出口には前記内部熱交換器８が接続されて、該エジェクタ２から排出された混合冷媒の蒸気がこの内部熱交換器８の熱媒とされている。この内部熱交換器８の排出側に前記凝縮器４が接続されており、前記混合冷媒は外部から供給される冷却水Ｗによって液体の冷媒Ｒに戻される。この凝縮器４の出口側には前記レシーバータンク７が接続されて、液体となった冷媒Ｒがこのレシーバータンク７に貯留される。
【００１８】
前記レシーバータンク７には前記冷媒循環ポンプ５の吸込側が接続され、該冷媒循環ポンプ５の吐出側が前記内部熱交換器８に接続されて、前記冷媒Ｒが該冷媒循環ポンプ５により内部熱交換器８に供給されるようにしてある。そして、内部熱交換器８の出口側が前記発生器１に接続されて、冷媒循環ポンプ５により冷媒Ｒが内部熱交換器８を経由して前記発生器１に供給されるようにしてある。
【００１９】
また、前記冷媒循環ポンプ５の吸込側には膨張弁６を介して前記蒸発器３の入口側が接続されている。
【００２０】
以上により構成されたこの発明に係るエジェクタ式冷凍機では、発生器１に温水Whが供給されて、冷媒Ｒを加熱することにより蒸発して発生した高圧冷媒Rhがエジェクタ２に供給され、ノズル部2aを通過する際に減圧されて駆動冷媒を生成する。なお、発生器１に供給される冷媒Ｒは、後述するように、前記内部熱交換器８を通って昇温されている。エジェクタ２の前記ノズル部2aには蒸発器３で生成された吸引冷媒Rsが供給されており、前記駆動冷媒がノズル部2aを通過する際に発生される負圧によって該吸引冷媒Rsが吸引されて駆動冷媒に伴われる。
【００２１】
エジェクタ２のノズル部2aで吸引された吸引冷媒Rsは前記混合部2bにて前記駆動冷媒と混合されて混合流体である混合冷媒となる。この混合部2bの下流側のディフューザ部2cで混合冷媒が減速されて昇圧される。この混合冷媒が前記内部熱交換器８に熱媒として供給され、該内部熱交換器８の排出側に接続された前記凝縮器４に供給されて、冷却水Ｗによって冷却されて液体の冷媒Ｒに戻され、前記レシーバータンク７に貯留される。
【００２２】
レシーバータンク７に貯留された冷媒Ｒは前記冷媒循環ポンプ５によって前記内部熱交換器８に供給される。この内部熱交換器８には、前述のように、エジェクタ２から排出された混合冷媒が供給されているから、冷媒Ｒは該混合冷媒によって昇温された後、該内部熱交換器８に接続された前記発生器１に供給される。すなわち、発生器１に供給される冷媒Ｒは内部熱交換器８によって昇温されたものとなっている。このため、冷媒Ｒを蒸発させるための発生器１に熱源として供給される熱媒の負荷が軽減されるから、該熱媒の供給量を減じることができる。例えば、この熱媒に工場の廃熱が利用されている場合、工場の稼働状況によって熱媒の供給量や温度に変動があっても、発生器１の動作を安定させることができる。
【００２３】
また、前記内部熱交換器８で冷媒Ｒを加温した混合媒体は降温されて前記凝縮器４に供給されるから、該凝縮器４に供給される冷却水Ｗの負荷を軽減でき、例えば冷却水Ｗの供給量を減じることができる。
【００２４】
前記冷媒循環ポンプ５の吸込側には前記膨張弁６を介在させて蒸発器３が接続されているから、前記凝縮器４で戻された冷媒Ｒの一部は前記膨張弁６を介して前記蒸発器３に供給されている。
【００２５】
そして、前記蒸発器３から吸引冷媒Rsが前記エジェクタ２の駆動冷媒に吸引され、その際の蒸発潜熱により蒸発器３に供給された対象流体である水Ｗを冷却して冷水Wcが生成され、該冷水Wcは所望の用途に利用されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
この発明に係るエジェクタ式冷凍機によれば、発生器で加熱して蒸発させるべき冷媒を昇温させた状態で該発生器に供給できるので、発生器への熱媒の供給量を減じて、熱源への負荷を減じると共に、凝縮器への供給される冷媒も降温されるので該凝縮器への冷却水の供給量も減じられるので、エジェクタ式冷凍サイクル装置のエネルギー効率の向上に寄与し、エジェクタ式冷凍サイクル装置の利用分野の拡大に寄与する。
【符号の説明】
【００２７】
Wh  温水
Wc  冷水
Rh  高圧冷媒（駆動流体）
Rs  吸引冷媒（吸引流体）
１  発生器
２  エジェクタ
３  蒸発器
４  凝縮器
５  冷媒循環ポンプ
６  膨張弁
７  レシーバータンク
８  内部熱交換器
10  エジェクタ式冷凍機
【図１】
2014190586.tif 000003
【図２】
2014190586.tif 000004