(57)【要約】【課題】エンジン等の原動機の排熱で駆動するエジェクタサイクルで冷凍サイクルの冷却能力を増大することが出来る冷却装置を提供する。【解決手段】本発明の冷却装置１０は、送風する空気または冷却対象流体を冷却する冷凍サイクル１１と、エジェクタサイクル１２と、を具備する。冷凍サイクル１１は、圧縮機２０と、凝縮器２１と、膨張弁２２と、蒸発器２３と、を有する。また、エジェクタサイクル１２は、ボイラ３１と、凝縮器３４と、膨張弁３５と、蒸発器３３と、第２冷媒をボイラ３１から導くことで発生する吸引力で蒸発器３３から第２冷媒を吸引するエジェクタ３２と、ボイラ３１に第２冷媒を輸送するポンプ３０と、を有している。更に、冷凍サイクル１１の凝縮器２１から吐出された第１冷媒を、エジェクタサイクル１２の蒸発器３３で冷却している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風する空気または冷却対象流体を冷却する冷凍サイクルと、エジェクタサイクルと、を具備し、
前記冷凍サイクルは、第１冷媒を高圧状態とする第１圧縮機と、前記第１圧縮機から吐出された前記第１冷媒を放熱する第１凝縮器と、前記第１凝縮器から吐出された前記第１冷媒を膨張させる第１膨張手段と、前記第１膨張手段を経た前記第１冷媒を前記空気と熱交換して蒸発させる第１蒸発器と、を有し、
前記エジェクタサイクルは、外部から供給される熱エネルギで第２冷媒を加熱し沸騰させる加熱器と、前記第２冷媒を放熱する第２凝縮器と、前記第２凝縮器から吐出された前記第２冷媒を膨張させる第２膨張手段と、前記第２膨張手段を経た前記第２冷媒を熱交換することで蒸発させる第２蒸発器と、前記第２冷媒を前記加熱器から導くことで発生する吸引力で前記第２蒸発器から前記第２冷媒を吸引するエジェクタと、前記第２凝縮器から吐出された前記第２冷媒を前記加熱器に輸送する輸送手段と、を有し、
前記冷凍サイクルの前記第１凝縮器から吐出された前記第１冷媒を、前記エジェクタサイクルの前記第２蒸発器で冷却することを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記エジェクタサイクルの前記加熱器は、原動機の排熱で前記第２冷媒を沸騰させることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記エジェクタは、前記加熱器から吐出された前記第２冷媒が流入する取込口と、前記第２冷媒が低圧となることで前記第２蒸発器から前記第２冷媒が流入する吸込口と、圧力を回復した前記第２冷媒が前記第２凝縮器に送られる排出口と、を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れかに記載の冷却装置を備えた車両であり、
前記冷凍サイクルの前記第１蒸発器で冷却された前記空気を車室に導入し、
前記車両に駆動力を与えるエンジンまたはモータから発生する排熱で、前記エジェクタサイクルの前記加熱器を加熱することを特徴とする車両。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れかに記載の冷却装置を備えたガスヒートポンプ空調機であり、
前記冷凍サイクルの前記第１蒸発器で冷却された流体を冷却対象の空間に導入し、
前記第１圧縮機を駆動するガスエンジンから発生する排熱で、前記エジェクタサイクルの前記加熱器を加熱することを特徴とするガスヒートポンプ空調機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置、車両およびガスヒートポンプ空調機に関する。特に本発明は、冷凍サイクルの凝縮器から吐出された冷媒を、エジェクタサイクルで更に冷却することで、冷凍サイクルの冷却能力を増大させた冷却装置、車両およびガスヒートポンプ空調機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両内部や建物内部を冷却する一般的な蒸気圧縮冷凍サイクルは、圧縮機、凝縮器、膨張手段および蒸発器を有している（特許文献１）。この蒸気圧縮冷凍サイクルの動作としては、圧縮機は冷媒を圧縮することで高温高圧の状態とし、凝縮器は冷媒を放熱することで液状とし、膨張手段は冷媒を膨張させることで湿り蒸気とし、蒸発器は冷媒を外部と熱交換することで蒸発気化させている。蒸気圧縮冷凍サイクルでは、このサイクルを繰り返すことで、車両内部や建物内部を所定温度に冷却している。このような冷凍サイクルの圧縮機は、エンジンやモータ等の原動機から与えられる駆動力で運転される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２５６５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した蒸気圧縮冷凍サイクルでは、凝縮器は冷媒を放熱することで冷却していたが、凝縮器から吐出される冷媒の温度が十分に低くないと、蒸発器における蒸発熱量が十分でなく、蒸気圧縮冷凍サイクルの冷却能力が十分に確保されない場合があった。
【０００５】
また、上記した一般的な冷凍サイクルは、エンジンやモータなどの原動機で運転されているものの、原動機から排出される排熱は殆ど再利用されることなく、外部に排出されており、エネルギの再利用の観点から改善の余地があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジン等の原動機の排熱で駆動するエジェクタサイクルで冷凍サイクルの冷却能力を増大することが出来る冷却装置、車両およびガスヒートポンプ空調機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の冷却装置は、送風する空気または冷却対象流体を冷却する冷凍サイクルと、エジェクタサイクルと、を具備し、前記冷凍サイクルは、第１冷媒を高圧状態とする第１圧縮機と、前記第１圧縮機から吐出された前記第１冷媒を放熱する第１凝縮器と、前記第１凝縮器から吐出された前記第１冷媒を膨張させる第１膨張手段と、前記第１膨張手段を経た前記第１冷媒を前記空気と熱交換して蒸発させる第１蒸発器と、を有し、前記エジェクタサイクルは、外部から供給される熱エネルギで第２冷媒を加熱し沸騰させる加熱器と、前記第２冷媒を放熱する第２凝縮器と、前記第２凝縮器から吐出された前記第２冷媒を膨張させる第２膨張手段と、前記第２膨張手段を経た前記第２冷媒を熱交換することで蒸発させる第２蒸発器と、前記第２冷媒を前記加熱器から導くことで発生する吸引力で前記第２蒸発器から前記第２冷媒を吸引するエジェクタと、前記第２凝縮器から吐出された前記第２冷媒を前記加熱器に輸送する輸送手段と、を有し、前記冷凍サイクルの前記第１凝縮器から吐出された前記第１冷媒を、前記エジェクタサイクルの前記第２蒸発器で冷却することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の冷却装置では、前記エジェクタサイクルの前記加熱器は、原動機の排熱で前記第２冷媒を沸騰させることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の冷却装置では、前記エジェクタは、前記加熱器から吐出された前記第２冷媒が流入する取込口と、前記第２冷媒が低圧となることで前記第２蒸発器から前記第２冷媒が流入する吸込口と、圧力を回復した前記第２冷媒が前記第２凝縮器に送られる排出口と、を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、上記冷却装置を備えた車両であり、前記冷凍サイクルの前記第１蒸発器で冷却された前記空気を車室に導入し、前記車両に駆動力を与えるエンジンまたはモータから発生する排熱で、前記エジェクタサイクルの前記加熱器を加熱することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記冷却装置を備えたガスヒートポンプ空調機であり、前記冷凍サイクルの前記第１蒸発器で冷却された流体を冷却対象の空間に導入し、前記第１圧縮機を駆動するガスエンジンから発生する排熱で、前記エジェクタサイクルの前記加熱器を加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の冷却装置は、送風する空気または冷却対象流体を冷却する冷凍サイクルと、エジェクタサイクルと、を具備し、前記冷凍サイクルは、第１冷媒を高圧状態とする第１圧縮機と、前記第１圧縮機から吐出された前記第１冷媒を放熱する第１凝縮器と、前記第１凝縮器から吐出された前記第１冷媒を膨張させる第１膨張手段と、前記第１膨張手段を経た前記第１冷媒を前記空気と熱交換して蒸発させる第１蒸発器と、を有し、前記エジェクタサイクルは、外部から供給される熱エネルギで第２冷媒を加熱し沸騰させる加熱器と、前記第２冷媒を放熱する第２凝縮器と、前記第２凝縮器から吐出された前記第２冷媒を膨張させる第２膨張手段と、前記第２膨張手段を経た前記第２冷媒を熱交換することで蒸発させる第２蒸発器と、前記第２冷媒を前記加熱器から導くことで発生する吸引力で前記第２蒸発器から前記第２冷媒を吸引するエジェクタと、前記第２凝縮器から吐出された前記第２冷媒を前記加熱器に輸送する輸送手段と、を有し、前記冷凍サイクルの前記第１凝縮器から吐出された前記第１冷媒を、前記エジェクタサイクルの前記第２蒸発器で冷却することを特徴とする。従って、冷凍サイクルの第１凝縮器から吐出された第１冷媒を、エジェクタサイクルの第２蒸発器で冷却することから、第１蒸発器における蒸発熱量を増大することができ、第１圧縮機の圧縮容量を低減させることができる。よって、本発明の冷却装置が適用される車両やガスヒートポンプ空調機の稼働効率を向上させることが出来る。
【００１３】
また、本発明の冷却装置では、前記エジェクタサイクルの前記加熱器は、原動機の排熱で前記第２冷媒を沸騰させることを特徴とする。従って、第２冷媒を原動機の排熱で加熱できることから、エジェクタサイクルが消費するエネルギを低減させ、冷却装置が装備される機械の運転に必要とされるエネルギを低減することが出来る。
【００１４】
また、本発明の冷却装置では、前記エジェクタは、前記加熱器から吐出された前記第２冷媒が流入する取込口と、前記第２冷媒が低圧となることで前記第２蒸発器から前記第２冷媒が流入する吸込口と、圧力を回復した前記第２冷媒が前記第２凝縮器に送られる排出口と、を有することを特徴とする。従って、エジェクタに流入する第２冷媒の圧力を低くし、この低圧により吸込口を経由して第２蒸発器から第２冷媒を吸引している。よって、第２蒸発器の内部において第２冷媒を蒸発させ、冷凍サイクルで用いられる第１冷媒を冷却することが出来る。
【００１５】
また、本発明は、上記冷却装置を備えた車両であり、前記冷凍サイクルの前記第１蒸発器で冷却された前記空気を車室に導入し、前記車両に駆動力を与えるエンジンまたはモータから発生する排熱で、前記エジェクタサイクルの前記加熱器を加熱することを特徴とする。従って、エンジン等の排熱を利用してエジェクタサイクルを運転し、車両の車室内を冷却する冷凍サイクルの第１冷媒を冷却することから、空調機を運転させつつ稼働する車両の燃費を向上させることが出来る。
【００１６】
また、本発明は、上記冷却装置を備えたガスヒートポンプ空調機であり、前記冷凍サイクルの前記第１蒸発器で冷却された流体を冷却対象の空間に導入し、前記第１圧縮機を駆動するガスエンジンから発生する排熱で、前記エジェクタサイクルの前記加熱器を加熱することを特徴とする。従って、従来は外部に放出されていたガスエンジンの排熱でエジェクタサイクルを運転することから、ガスヒートポンプ空調機の運転で消費される燃料を減少させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る冷却装置を備えた車両を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る冷却装置を示す図であり、（Ａ）は冷却装置の構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は冷凍サイクルのｐ−ｈ線図である。
【図３】本発明の実施形態に係る冷却装置を示す図であり、（Ａ）はエジェクタサイクルを示す図であり、（Ｂ）はエジェクタサイクルのｐ−ｈ線図である。
【図４】本発明の実施形態に係る冷却装置を示す図であり、（Ａ）はエジェクタを示す斜視図であり、（Ｂ）はエジェクタ内部の圧力等を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る冷却装置を備えたガスヒートポンプ空調機を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図を参照して本形態の冷却装置１０の構成を説明する。尚、以下の説明では、同一の構成を有する部位には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
図１に、本形態の冷却装置１０が備えられた車両１４を示す。車両１４の前方部分に形成されたエンジンルームには、エンジン１３および冷却装置１０が内蔵されている。
【００２０】
エンジン１３は、例えば、ガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンであり、車両１４に駆動力を与える原動機である。後述するように、エンジン１３は、冷却装置１０の圧縮機２０、およびエジェクタサイクル１２のポンプ３０にも駆動力を与えても良い。ここで、車両１４に駆動力を与える原動機としては、エンジン１３に替えて、またはそれに加えてモータが採用されてもよい。車両１４がエンジン１３およびモータを備えたハイブリッド車の場合は、エンジン１３およびモータの両方から発生する排熱で、後述するエジェクタサイクル１２が駆動されてもよい。
【００２１】
冷却装置１０は、車両１４の車室１５に供給または循環される空気を冷却する冷凍サイクル１１と、冷凍サイクル１１の冷却能力を増強するエジェクタサイクル１２とから構成されている。後述するように、本形態では、冷凍サイクル１１の凝縮器２１で液化された冷媒を、エジェクタサイクル１２の蒸発器３３で更に冷却するので、冷凍サイクル１１の冷却能力が増強されている。以下の説明では、冷凍サイクル１１を循環する冷媒を第１冷媒と称し、エジェクタサイクル１２を循環する冷媒を第２冷媒と称する。
【００２２】
図２を参照して、上記した冷却装置１０の構成等を詳述する。図２（Ａ）は冷却装置１０の構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は冷却装置１０における冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。
【００２３】
図２（Ａ）を参照して、上記したように、冷却装置１０は、車内や室内に送風する空気または冷却対象流体を冷却する冷凍サイクル１１（蒸気圧縮冷凍サイクル）と、冷凍サイクル１１の冷却能力を増強するエジェクタサイクル１２とを有している。冷凍サイクル１１の圧縮機２０はエンジン１３等の原動機で駆動される一方、エジェクタサイクル１２はエンジン１３の排熱で運転されている。後述するように、冷凍サイクル１１の凝縮器２１から吐出された冷媒を、エジェクタサイクル１２の蒸発器３３で更に冷却することで、冷凍サイクル１１の蒸発熱量を増大させている。ここで、図２（Ａ）の●で付された符号位置における冷媒の状況を、図２（Ｂ）のグラフにおける●が付された符号位置で示している。
【００２４】
冷凍サイクル１１は、冷媒配管を経由して相互に接続された圧縮機２０（第１圧縮機）、凝縮器２１（第１凝縮器）、膨張弁２２（第１膨張手段）および蒸発器２３（第１蒸発器）を有している。圧縮機２０は、第１冷媒を圧縮することで高温高圧の状態とする。凝縮器２１は、車外から取り入れた空気と第１冷媒との間で熱交換することで、第１冷媒を液状とする。凝縮器２１にて熱交換することで高温とされた空気は車外に放出される。膨張弁２２は、第１冷媒を膨張させることで湿り蒸気とする機能を有し、膨張弁２２の替わりにキャピラリーチューブが採用されてもよい。蒸発器２３は、第１冷媒を空気と熱交換することで蒸発気化させ、車室１５に供給される空気を冷却する。冷凍サイクル１１を流通する第１冷媒としては、例えばＲ１３４ａを採用することが出来る。
【００２５】
エジェクタサイクル１２は、冷媒配管で相互に接続されたボイラ３１（加熱器）と、エジェクタ３２と、蒸発器３３（第２蒸発器）と、膨張弁３５（第２膨張手段）と、ポンプ３０（輸送手段）と、凝縮器３４（第２凝縮器）を備えている。エジェクタサイクル１２は、エンジン１３の排熱を用いて運転され、冷凍サイクル１１の第１冷媒を冷却することで、冷凍サイクル１１の冷却能力を増強するものである。ここで、エジェクタサイクル１２で用いられる第２冷媒としては、例えば水あるいはアルコール水溶液を採用することが出来る。
【００２６】
ポンプ３０は、凝縮器３４で液化された第２冷媒をボイラ３１に供給する機能を有する。ポンプ３０は、このように第２冷媒を輸送できる圧力を発生すれば良いので高出力である必要はなく、小型のポンプを採用することができ、その消費電力を少なくすることが出来る。
【００２７】
ボイラ３１は、エンジン１３から発生する排熱等の熱エネルギを利用して第２冷媒を沸騰させる加熱器である。排熱としては、例えば、エンジン１３から排出される排ガスに含まれる熱、エンジン１３を冷却した空気に含まれる熱、ここでは図示しないモータを冷却した空気に含まれる熱である。このような排熱を利用して、ボイラ３１で第２冷媒を加熱して沸騰させることで、エジェクタサイクル１２を駆動するための専用の熱源を用意すること無く、冷凍サイクル１１の冷却能力を増強することが出来る。
【００２８】
エジェクタ３２は、ボイラ３１で得られる高温高圧の第２冷媒蒸気を用いて超音速流を発生させ、それが作り出す低圧により、蒸発器３３から第２冷媒を吸引する。エジェクタ３２の構造およびその機能は、図３を参照して後述する。ボイラ３１および蒸発器３３から導かれた第２冷媒蒸気はエジェクタ３２の内部で混合された後に、凝縮器３４に導入される。
【００２９】
凝縮器３４は、エジェクタ３２から導入された第２冷媒蒸気と外部との間で熱交換を行うことで第２冷媒を液化する。
【００３０】
膨張弁３５は、凝縮器３４から導入された第２冷媒を膨張することで、第２冷媒を湿り蒸気とする膨張手段である。ここでも、膨張弁３５の替わりにキャピラリーチューブが採用されてもよい。
【００３１】
蒸発器３３は、膨張弁３５で膨張された第２冷媒が導入され、エジェクタ３２で吸引されることで、蒸発器３３の内部で第２冷媒が蒸発する。これにより、蒸発器３３にて、冷凍サイクル１１を循環する第１冷媒と、エジェクタサイクル１２を循環する第２冷媒との間で熱交換が行われ、冷凍サイクル１１の凝縮器２１から吐出された第１冷媒を更に冷却することが出来る。
【００３２】
図２（Ｂ）は上記した構成を有する冷凍サイクル１１における第１冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。この図を参照して、圧縮機２０で第１冷媒を圧縮することで第１冷媒を過熱蒸気とし、凝縮器２１で過熱蒸気の状態の第１冷媒を外部と熱交換することで第１冷媒を飽和ないしわずかに過冷却状態の液とする。このようにすることで、符号Ａから符号Ｂを経て符号Ｃに至るまでの第１冷媒の状態変化が行われる。
【００３３】
本形態では、上記したように、凝縮器２１から吐出された飽和ないしわずかに過冷却状態の液の状態の第１冷媒液を、エジェクタサイクル１２の蒸発器３３に導入し、蒸発器３３の内部で、エジェクタサイクル１２の第２冷媒と、冷凍サイクル１１の第１冷媒とを熱交換している。この熱交換により、凝縮器２１から吐出した直後では例えば５０℃程度である第１冷媒の温度を、１５℃乃至２０℃程度まで更に冷却することが出来る。このようにすることで、符号Ｃから符号Ｄに至るまでの第１冷媒の状態変化が行われる。このように、飽和液状態である第１冷媒を更に冷却することで、後述する蒸発器２３における蒸発熱量を増大させることが出来る。ここで、エジェクタサイクル１２の蒸発器３３は、冷凍サイクル１１の第１冷媒を更に冷却する過冷却器であると見做すことも出来る。
【００３４】
その後、蒸発器３３で過冷却された第１冷媒が膨張弁２２を経て膨張されることで、第１冷媒は湿り蒸気となり、符号Ｄから符号Ｅに至るまでの第１冷媒の状態変化が行われる。
【００３５】
湿り蒸気となった第１冷媒は蒸発器２３に導入され、蒸発器２３にて第１冷媒と空気とが熱交換することで、外部の空気が冷却され、冷却された空気は車両１４の車室１５に送風される。蒸発器２３で熱交換した後の第１冷媒は飽和ないしわずかに過熱状態の蒸気となり、符号Ｅから符号Ａに至るまでの第１冷媒の状態変化が行われる。蒸発器２３から吐出された第１冷媒は、圧縮機２０に帰還する。
【００３６】
本形態では、冷凍サイクル１１の凝縮器２１を経た第１冷媒を過冷却している。従って、本形態の蒸発器２３に於ける蒸発熱量は、状態Ａ、状態Ｂ、状態Ｃおよび状態Ｆの経路で状態変化する一般的な冷凍サイクルの蒸発熱量と比較すると、１．３倍乃至１．５倍程度に大きくなる。
【００３７】
これにより、車室１５の快適性を確保しつつ、冷房運転する車両１４の燃費を向上させることが出来る。具体的には、従来の車両用エアコンは基本的にはエンジン１３の動力のみで運転されていたため、エアコンを運転しつつ車両１４を走行させると、エンジン１３から発生する駆動力の少なくない部分がコンプレッサの運転で消費されてしまい、このことが車両１４の燃費を悪化させていた。特に、排気量が小さい小型の乗用車ではこの傾向が顕著であった。
【００３８】
一方、本形態では、エンジン１３が稼働する際に発生する排熱で運転されるエジェクタサイクル１２で、車室１５を冷却する冷凍サイクル１１の冷却能力を増強している。従って、第１冷媒を圧縮する圧縮機２０の圧縮容量を、車室１５を十分に冷却しながらも、従来の６７％乃至７５％程度に小容量化することが可能であり、エアコンを運転しつつ走行する車両１４の燃費を大幅に改善することが出来る。また、エンジン１３から発生する排熱が小さい場合は、エジェクタサイクル１２による冷却能力の増強の効果は小さくなるが、このような場合は、圧縮機２０の圧縮容量を大きくすることで、車室１５の快適性を確保することが出来る。
【００３９】
図３を参照して、上記した冷却装置１０に含まれるエジェクタサイクル１２の動作を詳述する。図３（Ａ）はエジェクタサイクル１２を示し、図３（Ｂ）はエジェクタサイクル１２を流通する第２冷媒の状態を示すｐ−ｈ線図である。ここで、図３（Ａ）の●で付された符号位置における冷媒の状況を、図３（Ｂ）のグラフにおける●が付された符号位置で示している。
【００４０】
先ず、凝縮器３４、ポンプ３０、ボイラ３１およびエジェクタ３２で第２冷媒が循環する経路を説明する。凝縮器３４から液状の第２冷媒がポンプ３０によってボイラ３１まで輸送され、ボイラ３１にてエンジン１３の排熱により第２冷媒が加熱されて冷媒蒸気となる。これにより、符号Ｊから符号Ｋを経て符号Ｇに至るまでの第２冷媒の状態変化が行われる。
【００４１】
ボイラ３１で蒸気となった第２冷媒は、エジェクタ３２に導入される。エジェクタ３２の内部では、第２冷媒蒸気は圧縮性流体として振舞うが、係る事項は図４を参照して詳述する。エジェクタ３２を経た第２冷媒蒸気は凝縮器３４に導入され、凝縮器３４にて外部空気と熱交換することで冷却されて液化する。これにより、符号Ｇから符号Ｉを経て符号Ｊに至るまでの第１冷媒の状態変化が行われる。
【００４２】
次に、蒸発器３３、エジェクタ３２、凝縮器３４および膨張弁３５で第２冷媒が循環する経路を説明する。エジェクタ３２の内部で超音速流に伴う低圧が発生することにより、蒸発器３３内部の冷媒蒸気がエジェクタ３２に吸引され、蒸発器３３の内部で第２冷媒が蒸発する。これにより、蒸発器３３にて、冷凍サイクル１１の凝縮器２１を経た第１冷媒と、エジェクタサイクル１２の第２冷媒とが熱交換を行い、第１冷媒が冷却される。これにより、符号Ｌから符号Ｈを経て符号Ｉに至るまでの第２冷媒の状態変化が行われる。
【００４３】
エジェクタ３２を経た第２冷媒蒸気は凝縮器３４に導入され、凝縮器３４における外部との熱交換により冷却され液化する。その後、液状の第２冷媒は膨張弁３５に送られ、膨張弁３５で絞り膨張を経て蒸気となり、蒸発器３３に導入される。これにより、符号Ｉから符号Ｊを経て符号Ｌに至るまでの第２冷媒の状態変化が行われる。
【００４４】
上記のように、エジェクタサイクル１２では、ボイラ３１にて排熱を用いて加熱することにより得られる高温高圧の第２冷媒蒸気をエジェクタ３２に導入し、エジェクタ３２の内部に超音速流に伴う低圧状態を作り、蒸発器３３の内部の第２冷媒蒸気をエジェクタ３２に吸引することにより冷凍サイクルを作動させている。従って、専用の熱源を必要とせずにエジェクタサイクル１２を運転することが出来る。また、ポンプ３０で第２冷媒液を輸送しているが、ポンプ３０は冷媒液を凝縮器３４からボイラ３１まで輸送するのみであるためその消費電力は小さく、ポンプ３０を運転することで冷却装置１０全体の消費電力が増大することは抑制されている。
【００４５】
図４を参照して、エジェクタ３２の構成および機能を説明する。図４（Ａ）はエジェクタ３２を中心軸に沿って切断して示す斜視図であり、図４（Ｂ）はエジェクタ３２内部における第２冷媒蒸気の圧力および速度を示すグラフである。
【００４６】
図４（Ａ）を参照して、エジェクタ３２は、第１ノズル４３と、第１ノズル４３が内蔵される第２ノズル４４と、を具備している。第１ノズル４３の噴出口と、第２ノズル４４の噴出口とは、同一軸上に配置されている。
【００４７】
第２ノズル４４は、その紙面上における左方端部に取込口４０および吸引口４１が形成されている。取込口４０からは、ボイラ３１で得られる高温高圧の第２冷媒蒸気が導入される。吸引口４１からは、比較的低温低圧の状態の第２冷媒蒸気が蒸発器３３から導入される。また、第２ノズル４４の紙面上における右方端部には、エジェクタ３２から凝縮器３４に送られる第２冷媒蒸気が通過する排出口４２が形成されている。
【００４８】
図４（Ｂ）のグラフにおいて、縦軸はエジェクタ３２の内部における第２冷媒蒸気の圧力および速度を示しており、横軸はエジェクタ３２に沿う距離を示している。このグラフでは、圧力変化を実線で示し、速度を一点鎖線で示している。
【００４９】
このグラフを参照して、取込口４０からエジェクタ３２に導入された高温高圧の第２冷媒蒸気は、第１ノズル４３の喉部で臨界状態となり喉部の下流では超音速流となる。そして、第２ノズル４４の内部において、超音速流による低圧領域が形成される。第２ノズル４４の内部に低圧領域が形成されることで、吸引口４１を経由して蒸発器３３から第２冷媒蒸気が吸引され、蒸発器３３の内部が低圧化されることで、蒸発器３３の内部で第２冷媒が蒸発する。
【００５０】
その後、第２ノズル４４の内部で、吸引口４１を経由して蒸発器３３から吸引された第２冷媒蒸気は、ボイラ３１からの超音速流と混合し、超音速まで加速される。その後、混合流となった第２冷媒蒸気流は、第２ノズル４４の内部で衝撃波を介して減速且つ昇圧され、排出口４２を経由して凝縮器３４に導入される。
【００５１】
図５を参照して、本形態の冷却装置１０がガスヒートポンプ空調機５０に採用された場合を説明する。ここに示す冷却装置１０の基本的構造および冷却動作は、図２に示したものと同様であり、冷凍サイクル１１の圧縮機２０がガスエンジン５１の動力で稼働し、ボイラ３１がガスエンジン５１から発生する排熱で第２冷媒を加熱する点が異なる。
【００５２】
ガスヒートポンプ空調機５０では、蒸発器２３は、例えば建物の室内で室内機として用いられており、室内に送風される空気を冷却する。また、冷凍サイクル１１の凝縮器２１を冷却した空気は屋外に放出される。同様に、エジェクタサイクル１２の凝縮器３４を冷却した空気も屋外に放出される。
【００５３】
本形態の冷却装置１０をガスヒートポンプ空調機５０に適用することで、圧縮機２０が消費するエネルギを低減することができ、建物の室内における快適性を損なわずに、圧縮機２０を駆動するガスエンジン５１が消費するガスの量を低減し、ガスヒートポンプ空調機５０の運転効率を向上させることが出来る。更に、ガスヒートポンプ空調機では、負荷が略一定であるので、ガスエンジン５１から発生する排熱で安定的にエジェクタサイクル１２を運転することが出来る。
【００５４】
以上、本発明の実施形態を示したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００５５】
例えば、図２を参照して、冷凍サイクル１１の凝縮器２１と、エジェクタサイクル１２の蒸発器３３とは、一体化した一体型熱交換器として構成しても良く、このようにすることで冷却装置１０全体をコンパクト化することが出来る。
【００５６】
また、上記形態では、冷凍サイクル１１は送風する空気を冷却したが、冷凍サイクル１１は空気以外の流体である水などの液体を冷却してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０   冷却装置
１１   冷凍サイクル
１２   エジェクタサイクル
１３   エンジン
１４   車両
１５   車室
２０   圧縮機
２１   凝縮器
２２   膨張弁
２３   蒸発器
３０   ポンプ
３１   ボイラ
３２   エジェクタ
３３   蒸発器
３４   凝縮器
３５   膨張弁
４０   取込口
４１   吸引口
４２   排出口
４３   第１ノズル
４４   第２ノズル
５０   ガスヒートポンプ空調機
５１   ガスエンジン
【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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