(57)【要約】【課題】  気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないように運転制御することで、冷凍サイクルを安定的に運転して能力とＣＯＰとを向上させる。【解決手段】  制御装置７０は、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、エジェクタ４０の出口圧力、低圧側熱交換器３０の入口・出口圧力、圧縮機１０の吸入圧力、外気温度、および低圧側熱交換器３０の入口冷媒温度のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、ノズル４１から噴射する冷媒流を減じるように制御するようにしている。  これによれば、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との差が拡大し、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。これにより、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。【選択図】    図１
2006038400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
前記制御手段（７０）は、前記気液分離手段（５０）位置での圧力が前記臨界圧力以上であるか否かを、前記圧縮機（１０）の吸入圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、および前記エジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、前記臨界圧力以上であると判定される場合、前記ノズル（４１）から噴射する冷媒流を減じるように制御することを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項２】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
前記制御手段（７０）は、前記気液分離手段（５０）位置での圧力が前記臨界圧力以上であるか否かを、前記圧縮機（１０）の吸入圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、および前記エジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、前記臨界圧力以上であると判定される場合、前記圧縮機（１０）の回転数を増加させるように制御することを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項３】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
前記制御手段（７０）は、前記気液分離手段（５０）位置での圧力が前記臨界圧力以上であるか否かを、前記圧縮機（１０）の吸入圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、および前記エジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、前記臨界圧力以上であると判定される場合、前記圧縮機（１０）の回転数を減じると共に、前記ノズル（４１）から噴射する冷媒流を減じるように制御することを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項４】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
前記制御手段（７０）は、前記気液分離手段（５０）位置での圧力が前記臨界圧力以上であるか否かを、前記圧縮機（１０）の吸入圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、および前記エジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、前記臨界圧力以上であると判定される場合、前記低圧側熱交換器（３０）へ外気を供給する送風手段（３０ａ）の送風量を減じるように制御することを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項５】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
前記低圧側熱交換器（３０）を通過する外気を遮断する外気遮断手段（３６）を設けると共に、
前記制御手段（７０）は、前記気液分離手段（５０）位置での圧力が前記臨界圧力以上であるか否かを、前記圧縮機（１０）の吸入圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、および前記エジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、前記臨界圧力以上であると判定される場合、前記低圧側熱交換器（３０）を通過する外気を遮断するように前記外気遮断手段（３６）を制御することを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項６】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
前記圧縮機（１０）に吸入させる冷媒、もしくは前記圧縮機（１０）が吐出した冷媒、もしくはこの両方を加熱する補助熱源手段（１３）を設けると共に、
前記制御手段（７０）は、前記気液分離手段（５０）位置での圧力が前記臨界圧力以上であるか否かを、前記圧縮機（１０）の吸入圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、前記低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、および前記エジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、少なくとも前記臨界圧力以上であると判定される場合、前記補助熱源手段（１３）が稼動するように制御することを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項７】
前記補助熱源手段（１３）として、前記圧縮機（１０）を駆動させるインバータ装置の排熱を利用したことを特徴とする請求項６に記載のエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項８】
前記補助熱源手段（１３）として、前記高圧側熱交換器（２０）にて加熱した流体を利用したことを特徴とする請求項６に記載のエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項９】
前記気液分離手段（５０）位置での圧力が前記臨界圧力以上であると判定した場合の作動は、高圧側の冷媒圧力が所定値に満たないときに実施することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項１０】
前記気液分離手段（５０）位置での圧力が前記臨界圧力以上であると判定した場合の作動は、高圧側の冷媒圧力が所定値以上のときに実施することを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか１項に記載のエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項１１】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
外気が所定温度まで上がることを想定し、前記所定温度の外気時に前記気液分離手段（５０）位置での圧力が前記臨界圧力を超えない冷媒量を前記ヒートポンプサイクル内に封入したことを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項１２】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
前記エジェクタ（４０）と前記気液分離手段（５０）との間、もしくは前記気液分離手段（５０）と前記低圧側熱交換器（３０）との間に液相冷媒貯留手段（７１）と、前記液相冷媒貯留手段（７１）を開閉する開閉手段（７２）とを設けると共に、
前記制御手段（７０）は、外気温度に応じて前記開閉手段（７２）を制御して前記ヒートポンプサイクル内で循環する冷媒量を調節することを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項１３】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
前記気液分離手段（５０）と前記低圧側熱交換器（３０）との間に可変絞り手段（３７）を設けると共に、
前記制御手段（７０）は、外気温度に応じて前記可変絞り手段（３７）を制御することを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【請求項１４】
低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルであって、
圧縮機（１０）にて冷媒の臨界圧力以上まで圧縮された高温高圧の冷媒を放冷する高圧側熱交換器（２０）と、
低温低圧の冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（３０）と、
高圧冷媒を減圧膨張させるノズル（４１）を有し、前記ノズル（４１）から噴射する高い速度の冷媒流により前記低圧側熱交換器（３０）にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して前記圧縮機（１０）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（４０）と、
前記エジェクタ（４０）から流出した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して気相冷媒を前記圧縮機（１０）の吸入側に供給し、液相冷媒を前記低圧側熱交換器（３０）側に供給する気液分離手段（５０）と、
ヒートポンプサイクルの状態を制御する制御手段（７０）とを備えたエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、
前記気液分離手段（５０）にて内部に貯留した液相冷媒を外部へ導出する液相冷媒導出部材（５６）の、少なくとも液冷媒導入口（５６ａ）を上下方向に位置可変できる構造とすると共に、
前記制御手段（７０）は、外気温度に応じて前記液冷媒導入口（５６ａ）の上下位置を制御して、前記ヒートポンプサイクル内で循環する冷媒量を調節することを特徴とするエジェクタ式ヒートポンプサイクル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍サイクルのうち、冷媒を減圧膨張させながら膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機の吸入圧を上昇させるエジェクタを有するエジェクタ式ヒートポンプサイクルに関するものであり、特に高圧側が冷媒の臨界圧力以上で運転される冷凍サイクルに適用される。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、本出願人が先に出願した特許文献１に示す技術がある。これはエジェクタサイクルにおいて、気液分離器によって二酸化炭素（以下、ＣＯ２と略す）冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離する構成となっている。
【特許文献１】特開２００３−２２２４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような構成のエジェクタ式ヒートポンプサイクルにおいて、外気温度（吸熱温度）が高い時には気液分離器や蒸発器などの低圧部までもが超臨界域（図１中の太破線で示すサイクル状態）となり、吸熱・加熱能力が低下すると共に、成績係数（以下、ＣＯＰと略す）も低下するという問題点がある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、気液分離器部分が臨界圧力以上とならないように運転制御することで、冷凍サイクルを安定的に運転して能力とＣＯＰとを向上させることのできるエジェクタ式ヒートポンプサイクルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項１４に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、制御手段（７０）は、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機（１０）の吸入圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、ノズル（４１）から噴射する冷媒流を減じるように制御することを特徴としている。
【０００６】
外気温度（吸熱温度）が、例えばＣＯ２冷媒の臨界温度である３１℃以上となり、低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度もその３１℃以上となると、気液分離手段（５０）位置での圧力は臨界圧力以上となって運転することとなり、充分な吸熱・加熱能力が得られずにＣＯＰが低下する。
【０００７】
そこで、この請求項１に記載の発明によれば、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、エジェクタ（４０）部分を絞るようにしている。ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差が拡大し、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。これにより、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明では、制御手段（７０）は、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機（１０）の吸入圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、圧縮機（１０）の回転数を増加させるように制御することを特徴としている。
【０００９】
この請求項２に記載の発明によれば、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、圧縮機（１０）の回転数を増加させるようにしている。これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差が拡大し、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明では、制御手段（７０）は、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機（１０）の吸入圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、圧縮機（１０）の回転数を減じると共に、ノズル（４１）から噴射する冷媒流を減じるように制御することを特徴としている。
【００１１】
この請求項３に記載の発明によれば、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、圧縮機（１０）の回転数を減じると共に、ノズル（４１）から噴射する冷媒流を減じるようにしている。これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差が拡大し、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明では、制御手段（７０）は、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機（１０）の吸入圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、低圧側熱交換器（３０）へ外気を供給する送風手段（３０ａ）の送風量を減じるように制御することを特徴としている。
【００１３】
この請求項４に記載の発明によれば、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、送風手段（３０ａ）の送風量を減じるようにしている。これにより、外気との温度差が拡大して低圧側熱交換器（３０）を冷媒の凝縮域の蒸発温度まで低下させ、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。また、送風手段（３０ａ）の送風量を減じることで、騒音を低下させることができる。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明では、低圧側熱交換器（３０）を通過する外気を遮断する外気遮断手段（３６）を設けると共に、制御手段（７０）は、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機（１０）の吸入圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、低圧側熱交換器（３０）を通過する外気を遮断するように外気遮断手段（３６）を制御することを特徴としている。
【００１５】
この請求項５に記載の発明によれば、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、低圧側熱交換器（３０）を通過する外気を遮断するようにしている。これにより、外気との温度差が拡大して低圧側熱交換器（３０）を冷媒の凝縮域の蒸発温度まで低下させ、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。また、外気を遮断することで送風手段（３０ａ）は停止させることとなり、騒音を低下させることができる。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明では、圧縮機（１０）に吸入させる冷媒、もしくは圧縮機（１０）が吐出した冷媒、もしくはこの両方を加熱する補助熱源手段（１３）を設けると共に、制御手段（７０）は、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機（１０）の吸入圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口・出口圧力、低圧側熱交換器（３０）の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ（４０）の出口圧力のいずれかによって判定し、少なくとも臨界圧力以上であると判定される場合、補助熱源手段（１３）が稼動するように制御することを特徴としている。
【００１７】
この請求項６に記載の発明によれば、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、補助熱源手段（１３）が稼動するようにしている。これは、圧縮機（１０）からの吐出温度を高くすることができるため、同じ吐出温度でも高圧を低くしてエジェクタ（４０）部分を絞ることができる。
【００１８】
これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差が拡大し、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明では、補助熱源手段（１３）として、圧縮機（１０）を駆動させるインバータ装置の排熱を利用したことを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、装置を複雑にすることなく、能力とＣＯＰとを向上させることができる。また、このインバータ装置の排熱利用は、立ち上がりで温度上昇するまでの時間を除けば、圧縮機（１０）を駆動して運転している間は常時利用できるため、装置を省エネルギーで運転できることとなる。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明では、補助熱源手段（１３）として、高圧側熱交換器（２０）にて加熱した流体を利用したことを特徴としている。この請求項８に記載の発明によれば、本発明に係るエジェクタ式ヒートポンプサイクルを給湯器に適用した場合、高圧側熱交換器（２０）にて加熱した流体を利用して能力とＣＯＰとを向上させることができる。また、この加熱流体の利用は、貯湯式給湯器などでは常時利用できるため、装置を省エネルギーで運転できることとなる。
【００２１】
また、請求項９に記載の発明では、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定した場合の作動は、高圧側の冷媒圧力が所定値に満たないときに実施することを特徴としている。この場合の所定値とは、圧縮機（１０）・高圧側熱交換器（２０）・エジェクタ（４０）・内部熱交換器（６０）および配管などで構成される高圧側の設計圧力であり、この請求項９に記載の発明によれば、高圧側の冷媒圧力が設計圧力に対して余裕がある場合、エジェクタ（４０）部分を絞る、圧縮機（１０）の回転数を増加させる、などの高圧側の冷媒圧力を上げる作動を行うこととなる。
【００２２】
また、請求項１０に記載の発明では、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定した場合の作動は、高圧側の冷媒圧力が所定値以上のときに実施することを特徴としている。この請求項１０に記載の発明によれば、高圧側の冷媒圧力が設計圧力に対して余裕がない場合、圧縮機（１０）の回転数を減じると共にノズル（４１）から噴射する冷媒流を減じる、送風手段（３０ａ）の送風量を減じる、低圧側熱交換器（３０）を通過する外気を遮断する、補助熱源手段（１３）が稼動する、などの高圧側の冷媒圧力を上げない作動を行うこととなる。
【００２３】
また、請求項１１に記載の発明では、外気が所定温度まで上がることを想定し、所定温度の外気時に気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力を超えない冷媒量をヒートポンプサイクル内に封入したことを特徴としている。
【００２４】
この請求項１１に記載の発明によれば、ヒートポンプサイクルに封入する冷媒量を減らして駆動流量を低下させることで、同じ高圧でもエジェクタ（４０）部分を絞ることができるようになる。これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差を拡大させ、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルを安定的に運転制御できて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００２５】
また、請求項１２に記載の発明では、エジェクタ（４０）と気液分離手段（５０）との間、もしくは気液分離手段（５０）と低圧側熱交換器（３０）との間に液相冷媒貯留手段（７１）と、液相冷媒貯留手段（７１）を開閉する開閉手段（７２）とを設けると共に、制御手段（７０）は、外気温度に応じて開閉手段（７２）を制御してヒートポンプサイクル内で循環する冷媒量を調節することを特徴としている。
【００２６】
この請求項１２に記載の発明によれば、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、開閉手段（７２）を制御してヒートポンプサイクル内で循環する冷媒量を調節して駆動流量を低下させることで、同じ高圧でもエジェクタ（４０）部分を絞ることができるようになる。
【００２７】
これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差を拡大させ、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルを安定的に運転制御できて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００２８】
また、請求項１３に記載の発明では、気液分離手段（５０）と低圧側熱交換器（３０）との間に可変絞り手段（３７）を設けると共に、制御手段（７０）は、外気温度に応じて可変絞り手段（３７）を制御することを特徴としている。
【００２９】
この請求項１３に記載の発明によれば、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、外気温度に応じて可変絞り手段（３７）を制御して低圧側熱交換器（３０）側に循環する冷媒量を調節して駆動流量を低下させることで、同じ高圧でもエジェクタ（４０）部分を絞ることができるようになる。
【００３０】
これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差を拡大させ、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルを安定的に運転制御できて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００３１】
また、請求項１４に記載の発明では、気液分離手段（５０）にて内部に貯留した液相冷媒を外部へ導出する液相冷媒導出部材（５６）の、少なくとも内部導入端（５６ａ）を上下方向に位置可変できる構造とすると共に、制御手段（７０）は、外気温度に応じて液冷媒導入口（５６ａ）の上下位置を制御して、ヒートポンプサイクル内で循環する冷媒量を調節することを特徴としている。
【００３２】
この請求項１４に記載の発明によれば、気液分離手段（５０）位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、外気温度に応じて液冷媒導入口（５６ａ）の上下位置を制御して低圧側熱交換器（３０）側に循環する冷媒量を調節して駆動流量を低下させることで、同じ高圧でもエジェクタ（４０）部分を絞ることができるようになる。
【００３３】
これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差を拡大させ、低圧側の気液分離手段（５０）位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離手段（５０）部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルを安定的に運転制御できて能力とＣＯＰとを向上させることができる。ちなみに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。本実施形態は、本発明に係るエジェクタ式ヒートポンプサイクルを給湯器に適用したものであり、図１は本実施形態に係る給湯器の模式図である。圧縮機１０は冷媒を吸入圧縮するものであり、水冷媒熱交換器２０は、圧縮機１０から吐出した冷媒と給湯用水とを対向流れ状態で熱交換して給湯用水を加熱することにより冷媒を冷却する高圧側熱交換器である。
【００３５】
尚、圧縮機１０は図示しない電動モータにより駆動されており、水冷媒熱交換器２０の加熱能力を大きくするときには圧縮機１０の回転数を増大させて、圧縮機１０から吐出する冷媒の流量を増大させ、一方、加熱能力を小さくするときには圧縮機１０の回転数を低下させ、圧縮機１０から吐出する冷媒の流量を減少させる。
【００３６】
ちなみに、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ２）を用いているので、水冷媒熱交換器２０内の冷媒圧力は冷媒の臨界圧力以上となり、且つ、水冷媒熱交換器２０内で冷媒が凝縮することなく、冷媒入口側から冷媒出口側に向かうほど冷媒温度が低下するような温度分布を有する。
【００３７】
蒸発器３０は、室外空気と液相冷媒とを熱交換させ、液相冷媒を蒸発させることにより室外空気から吸熱する低圧側熱交換器であり、蒸発器ファン３０ａは、蒸発器３０へ外気を供給する送風手段である。エジェクタ４０は冷媒を減圧膨張させて蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引すると共に、膨張エネルギーを圧力エネルギーに変換して圧縮機１０の吸入圧を上昇させるものである。尚、エジェクタ４０の詳細は、後述する。
【００３８】
気液分離器５０は、エジェクタ４０から流出した冷媒が流入すると共に、その流入した冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離手段であり、気液分離器５０の気相冷媒流出口は圧縮機１０の吸引側に接続され、液相冷媒流出口は蒸発器３０の流入側に接続される。６０は、水冷媒熱交換器２０から流出した高圧冷媒（エジェクタ４０にて減圧される前の冷媒）と気液分離器５０から流出して圧縮機１０に吸入される低圧冷媒とを熱交換する内部熱交換器である。
【００３９】
ここで、エジェクタ４０の構造について図２を用いて説明する。エジェクタ４０は、流入する高圧冷媒の圧力エネルギーを速度エネルギーに変換して冷媒を減圧膨張させるノズル４１、ノズル４１から噴射する高い速度の冷媒流により蒸発器３０にて蒸発した気相冷媒を吸引しながら、ノズル４１から噴射する冷媒流とを混合する混合部４２、およびノズル４１から噴射する冷媒と蒸発器３０から吸引した冷媒とを混合させながら速度エネルギーを圧力エネルギーに変換して冷媒の圧力を昇圧させるディフューザ４３などからなるものである。
【００４０】
尚、混合部４２においては、ノズル４１から噴射する冷媒流の運動量と、蒸発器３０からエジェクタ４０に吸引される冷媒流の運動量との和が保存されるように混合するので、混合部４２においても冷媒の静圧が上昇する。一方、ディフューザ４３においては、通路断面積を徐々に拡大することにより、冷媒の動圧を静圧に変換するので、エジェクタ４０においては、混合部４２およびディフューザ４３の両者にて冷媒圧力を昇圧する。そこで、混合部４２とディフューザ４３とを総称して昇圧部と呼ぶ。
【００４１】
つまり、理想的なエジェクタ４０においては、混合部４２で２種類の冷媒流の、運動量の和が保存されるように冷媒圧力が増大し、ディフューザ４３でエネルギーが保存されるように冷媒圧力が増大することが望ましい。ちなみに、ノズル４１の周りには、ボディ４４により形成された吸引室４５が形成されており、蒸発器３０から吸引された気相冷媒は、吸引室４５を経由して混合部４２に流れる。また、本実施形態のエジェクタ４０には、絞り径（ノズル出口部径）を変更する可変絞り機構４０ａが一体的に設けられている。
【００４２】
そして、制御装置７０は、上述したヒートポンプサイクルの各冷凍機器を制御する制御手段であり、ＣＰＵ・ＲＯＭ・ＲＡＭ・Ｉ／Ｏポートなどの機能を含んで構成され、それ自体は周知の構造を持つマイクロコンピュータを内蔵している。
【００４３】
尚、本ヒートポンプサイクルのセンサ群として、圧縮機１０の吸入圧力・吸入温度を検出する吸入圧力センサ１１・吸入温度センサ１２、圧縮機１０の吐出圧力を検出する吐出圧力センサ２１、蒸発器３０の入口圧力・出口圧力・入口冷媒温度・出口冷媒温度を検出する蒸発器入口圧力センサ３１・蒸発器出口圧力センサ３２・蒸発器入口温度センサ３３・蒸発器出口温度センサ３４、外気温度を検出する外気温度センサ３５、エジェクタ４０の出口圧力を検出するエジェクタ出口圧力センサ４６などがある。
【００４４】
これらセンサ群からのセンサ信号は、図示しない入力回路（Ａ／Ｄ変換回路）によってＡ／Ｄ変換された後に、制御装置７０に入力されるように構成されていると共に、制御装置７０からは圧縮機１０・蒸発器ファン３０ａ・可変絞り機構４０ａなどに制御出力を出すように構成されている。
【００４５】
次に、本発明の要部である制御装置７０での制御概要を説明する。図３は、本発明の一実施形態におけるヒートポンプサイクル制御のフローチャートである。本制御がスタートするとまず、ステップＳ１１にて、吸入圧力センサ１１で検出される圧縮機１０の吸入圧力が所定値（本実施形態では７ＭＰａ）よりも大きいか否か、もしくは蒸発器入口圧力センサ３１・蒸発器出口圧力センサ３２で検出される蒸発器３０の入口・出口圧力が所定値（本実施形態では７ＭＰａ）よりも大きいか否か、もしくは蒸発器入口温度センサ３３で検出される蒸発器３０の入口冷媒温度が所定値（本実施形態では３１℃）よりも大きいか否か、もしくは外気温度センサ３５で検出される外気温度が所定値（本実施形態では３１℃）よりも大きいか否か、もしくはエジェクタ出口圧力センサ４６で検出されるエジェクタ４０の出口圧力が所定値（本実施形態では７ＭＰａ）よりも大きいか否かを判定する。
【００４６】
これらは全て、気液分離器５０位置での圧力が、冷媒の臨界圧力以上であるか否かを判定するものである。そして、ステップＳ１１での判定結果がＮＯで、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力に満たないと判定されるときにはステップＳ１２へ進み、通常制御を行うものである。
【００４７】
しかし、ステップＳ１１での判定結果がＹＥＳで、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定されるときにはステップＳ１３へ進み、吐出圧力センサ２１で検出される高圧側圧力が、設計圧力以内であるか否かを判定する。そのステップＳ１３での判定結果がＹＥＳで、高圧側圧力が設計圧力以内である場合にはステップＳ１４へ進み、可変絞り機構４０ａにてエジェクタ４０の開度を減じる制御を行う。
【００４８】
また、ステップＳ１３での判定結果がＮＯで、高圧側圧力が設計圧力を越えている場合にはステップＳ１５へ進み、圧縮機１０の回転数を減じると共に、可変絞り機構４０ａにてエジェクタ４０の開度を減じる制御を行うものである。
【００４９】
次に、本実施形態での特徴と、その効果について述べる。まず、制御装置７０は、気液分離気５０位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機１０の吸入圧力、蒸発器３０の入口・出口圧力、蒸発器３０の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ４０の出口圧力のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、ノズル４１から噴射する冷媒流を減じるように制御するようにしている。
【００５０】
外気温度（吸熱温度）が、例えばＣＯ２冷媒の臨界温度である３１℃以上となり、蒸発器３０の入口冷媒温度もその３１℃以上となると、気液分離器５０位置での圧力は臨界圧力以上となって運転することとなり、充分な吸熱・加熱能力が得られずにＣＯＰが低下する。
【００５１】
そこで、これによれば、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、エジェクタ４０部分を絞るようにしている。これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差が拡大し、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００５２】
また、制御装置７０は、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機１０の吸入圧力、低圧側熱交換器３０の入口・出口圧力、蒸発器３０の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ４０の出口圧力のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、圧縮機１０の回転数を減じると共に、ノズル４１から噴射する冷媒流を減じるように制御するようにしている。
【００５３】
これによれば、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、圧縮機１０の回転数を減じると共に、ノズル４１から噴射する冷媒流を減じるようにしている。これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差が拡大し、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
上述した第１実施形態とは、図３のフローチャートにおけるステップＳ１４とテップＳ１５との作動のみ異なる。まず、制御装置７０は、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機１０の吸入圧力、蒸発器３０の入口・出口圧力、蒸発器３０の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ４０の出口圧力のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、ステップＳ１４では圧縮機１０の回転数を増加させるように制御するようにしている。
【００５５】
これによれば、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、圧縮機１０の回転数を増加させるようにしている。これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差が拡大し、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００５６】
また、制御装置７０は、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機１０の吸入圧力、蒸発器３０の入口・出口圧力、蒸発器３０の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ４０の出口圧力のいずれかによって判定し、蒸発器３０へ外気を供給する蒸発器ファン３０ａの送風量を減じるように制御するようにしている。
【００５７】
これによれば、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、蒸発器ファン３０ａの送風量を減じるようにしている。これにより、外気との温度差が拡大して蒸発器３０を冷媒の凝縮域の蒸発温度まで低下させ、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。また、蒸発器ファン３０ａの送風量を減じることで、騒音を低下させることができる。
【００５８】
また、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定した場合の作動は、高圧側の冷媒圧力が所定値に満たないときに実施するようにしている。この場合の所定値とは、圧縮機１０・水冷媒熱交換器２０・エジェクタ４０・内部熱交換器６０および配管などで構成される高圧側の設計圧力であり、これによれば、高圧側の冷媒圧力が設計圧力に対して余裕がある場合、エジェクタ４０部分を絞る（第１実施形態）、圧縮機１０の回転数を増加させる（本実施形態）、などの高圧側の冷媒圧力を上げる作動を行うこととなる。
【００５９】
（第３実施形態）
図４は、本発明の第３実施形態における蒸発器３０部分を示す模式図である。外気シャッター３６は、蒸発器３０を通過する外気を遮断する外気遮断手段である。図４に示すように、蒸発器３０の通風面に外気シャッター３６を設けると共に、制御手装置７０は、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機１０の吸入圧力、蒸発器３０の入口・出口圧力、蒸発器３０の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ４０の出口圧力のいずれかによって判定し、臨界圧力以上であると判定される場合、図３のフローチャートにおけるテップＳ１５では蒸発器３０を通過する外気を遮断するように外気シャッター３６を制御するようにしている。
【００６０】
これによれば、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、蒸発器３０を通過する外気を遮断するようにしている。これにより、外気との温度差が拡大して蒸発器３０を冷媒の凝縮域の蒸発温度まで低下させ、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。また、外気を遮断することで蒸発器ファン３０ａは停止させることとなり、騒音を低下させることができる。
【００６１】
（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態におけるエジェクタ式ヒートポンプサイクルの模式図である。補助熱源１３は、圧縮機１０に吸入させる冷媒、もしくは圧縮機１０が吐出した冷媒、もしくはこの両方を加熱する補助熱源手段である。図５に示すように、圧縮機１０の吸入・吐出配管部に補助熱源１３を設けると共に、制御装置７０は、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機１０の吸入圧力、蒸発器３０の入口・出口圧力、蒸発器３０の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ４０の出口圧力のいずれかによって判定し、少なくとも臨界圧力以上であると判定される場合、図３のフローチャートにおけるテップＳ１５では補助熱源１３が稼動するように制御するようにしている。
【００６２】
これによれば、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、補助熱源１３が稼動するようにしている。これは、圧縮機１０からの吐出温度を高くすることができるため、同じ吐出温度でも高圧を低くしてエジェクタ４０部分を絞ることができる。
【００６３】
これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差が拡大し、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルが安定的に運転制御されて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００６４】
また、補助熱源１３として、圧縮機１０を駆動させるためＡＣ−ＤＣ変換した後周波数を可変するインバータ装置の排熱を利用している。これによれば、装置を複雑にすることなく、能力とＣＯＰとを向上させることができる。また、このインバータ装置の排熱利用は、立ち上がりで温度上昇するまでの時間を除けば、圧縮機１０を駆動して運転している間は常時利用できるため、装置を省エネルギーで運転できることとなる。
【００６５】
また、補助熱源１３として、水冷媒熱交換器２０にて加熱した湯やブラインなどの流体を利用しても良い。これによれば、本発明に係るエジェクタ式ヒートポンプサイクルを給湯器に適用した場合、水冷媒熱交換器２０にて加熱した流体を利用して能力とＣＯＰとを向上させることができる。また、この加熱流体の利用は、貯湯式給湯器などでは常時利用できるため、装置を省エネルギーで運転できることとなる。
【００６６】
また、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定した場合の作動は、高圧側の冷媒圧力が所定値以上のときに実施するようにしている。これによれば、高圧側の冷媒圧力が設計圧力に対して余裕がない場合、圧縮機１０の回転数を減じると共にノズル４１から噴射する冷媒流を減じる（第１実施形態）、蒸発器ファン３０ａの送風量を減じる（第２実施形態）、蒸発器３０を通過する外気を遮断する（第３実施形態）、補助熱源１３を稼動する（本実施形態）、などの高圧側の冷媒圧力を上げない作動を行うこととなる。
【００６７】
（第５実施形態）
これは図には示せないが、第１実施形態と同様の構成のヒートポンプサイクルにおいて、外気が所定温度まで上がることを想定し、所定温度の外気時に気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力を超えない冷媒量をヒートポンプサイクル内に封入している。これによれば、ヒートポンプサイクルに封入する冷媒量を減らして駆動流量を低下させることで、同じ高圧でもエジェクタ４０部分を絞ることができるようになる。
【００６８】
これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差を拡大させ、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルを安定的に運転制御できて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００６９】
（第６実施形態）
図６は、本発明の第６実施形態におけるエジェクタ式ヒートポンプサイクルの模式図である。上述した実施形態とは、エジェクタ４０と気液分離器５０との間、もしくは気液分離器５０と蒸発器３０との間に液相冷媒貯留手段として液冷媒溜め７１と、その液冷媒溜め７１を開閉する開閉手段として開閉弁７２とを設けると共に、制御装置７０は、外気温度に応じて開閉弁７２を制御してヒートポンプサイクル内で循環する冷媒量を調節する点が異なる。
【００７０】
これによれば、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、開閉弁７２を制御してヒートポンプサイクル内で循環する冷媒量を調節して駆動流量を低下させることで、同じ高圧でもエジェクタ４０部分を絞ることができるようになる。
【００７１】
これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差を拡大させ、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルを安定的に運転制御できて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００７２】
（第７実施形態）
図７は、本発明の第７実施形態におけるエジェクタ式ヒートポンプサイクルの模式図である。上述した実施形態とは、気液分離器５０と蒸発器３０との間に可変絞り手段として可変絞り弁３７を設けると共に、制御装置７０は、外気温度に応じて可変絞り弁３７を制御するようにしている。
【００７３】
これによれば、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、外気温度に応じて可変絞り弁３７を制御して蒸発器３０側に循環する冷媒量を調節して駆動流量を低下させることで、同じ高圧でもエジェクタ４０部分を絞ることができるようになる。
【００７４】
これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差を拡大させ、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルを安定的に運転制御できて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００７５】
（第８実施形態）
図８は、本発明の第８実施形態における気液分離器５０の断面構造図である。気液分離器５０は、鋼板製でカップ状の胴体５３の上側に、同じく鋼板製でカップ状の蓋部５２を溶接して耐圧容器を形成している。蓋部５２にはエジェクタ４０の出口と配管で接続するための銅製の冷媒流入配管５１がろう付け接合されており、エジェクタ４０からの気液二相冷媒をここから気液分離器５０内に導入する。
【００７６】
また、蓋部５２と胴体５３の接合面内側には、外周近くに複数の孔を開けた分離板５４が固定されていて、冷媒流入配管５１から流入する気液二相冷媒をこれに衝突させて気液を分離している。分離板５４の下の気液分離器５０下部には、気液分離されたガス冷媒を圧縮機１０へ導出するガス冷媒流出配管５５と、気液分離され内部に貯留した液冷媒を蒸発器３０へ導出する液相冷媒導出部材としての銅製の液冷媒流出配管５６が設置され、上端面の開口が液冷媒導入口５６ａとなっている。
【００７７】
ガス冷媒流出配管５５下部の耐圧容器底近傍の部分には、オイル戻し孔５５ａが開口しており、気液分離器５０内に溜まった液冷媒中のオイルは、ガス冷媒と共にこの孔から吸い込まれて圧縮機１０に戻される。ガス冷媒流出配管５５は胴体５３を貫通してろう付け接合されており、耐圧容器から出た部分が圧縮機１０の吸入口と配管で接続する構造となっている。
【００７８】
また、本発明の要部として、液冷媒流出配管５６の、少なくとも液冷媒導入口５６ａを上下方向に位置可変できる構造とすると共に、制御装置７０は、外気温度に応じて液冷媒導入口５６ａの上下位置を制御して、ヒートポンプサイクル内で循環する冷媒量を調節するようにしている。図８中のモータ５７は、液冷媒流出配管５６の液冷媒導入口５６ａを上下方向に位置可変させるためのものである。
【００７９】
これによれば、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であると判定される場合、外気温度に応じて液冷媒導入口５６ａの上下位置を制御して蒸発器３０側に循環する冷媒量を調節して駆動流量を低下させることで、同じ高圧でもエジェクタ４０部分を絞ることができるようになる。
【００８０】
これにより、ヒートポンプサイクルの高圧側と低圧側との圧力差を拡大させ、低圧側の気液分離器５０位置での圧力が冷媒の臨界圧力以下となって気液分離を行える状態を保つことができる。このように、気液分離器５０部分が臨界圧力以上とならないよう冷凍サイクルを安定的に運転制御できて能力とＣＯＰとを向上させることができる。
【００８１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明に係るエジェクタ式ヒートポンプサイクルを給湯器に適用したが、本発明はこれに限定されるものでなく、空調装置やショーケースなど、その他の大気から吸熱を行う冷凍装置に適用することができる。
【００８２】
また、上述の実施形態で制御装置７０は、気液分離器５０位置での圧力が臨界圧力以上であるか否かを、圧縮機１０の吸入圧力、蒸発器３０の入口・出口圧力、蒸発器３０の入口冷媒温度、外気温度、およびエジェクタ４０の出口圧力のいずれかによって判定しているが、蒸発器出口温度センサ３４で検出される蒸発器３０の出口冷媒温度や、吸入温度センサ１２で検出される圧縮機１０の吸入温度などを他のセンサ検出信号と組み合わせて上記判定に用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の実施形態に係るエジェクタ式ヒートポンプサイクルの模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るエジェクタの模式図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるヒートポンプサイクル制御のフローチャートである。
【図４】本発明の第３実施形態における蒸発器３０部分を示す模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態におけるエジェクタ式ヒートポンプサイクルの模式図である。
【図６】本発明の第６実施形態におけるエジェクタ式ヒートポンプサイクルの模式図である。
【図７】本発明の第７実施形態におけるエジェクタ式ヒートポンプサイクルの模式図である。
【図８】本発明の第８実施形態における気液分離器５０の断面構造図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０…圧縮機
１３…補助熱源（補助熱源手段）
２０…水冷媒熱交換器（高圧側熱交換器）
３０…蒸発器（低圧側熱交換器）
３０ａ…蒸発器ファン（送風手段）
３６…外気シャッター（外気遮断手段）
３７…可変絞り弁（可変絞り手段）
４０…エジェクタ
４１…ノズル
５０…気液分離器（気液分離手段）
５６…液冷媒流出配管（液相冷媒導出部材）
５６ａ…液冷媒導入口
７０…制御装置（制御手段）
７１…液冷媒溜め（液相冷媒貯留手段）
７２…開閉弁（開閉手段）
【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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