(57)【要約】      （修正有）【課題】蒸発器の熱交換量を確保すると共に、インジェクションする冷媒の流量を増やせる冷凍サイクルを提供する。【解決手段】蒸発器１５０から流出する低圧冷媒の一部をエジェクタ１７０の吸引部１７２に吸引させ、放熱器１３０と蒸発器の間にある気液分離器１４０で分離された気冷媒をエジェクタのノズル部１７１に吸入させ、エジェクタで昇圧された冷媒を圧縮機１１０にインジェクションする。【選択図】図１
2015158329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクションポートを有する圧縮機と、放熱器と、蒸発器とが冷媒配管によって環状に順次接続される冷凍サイクル装置であって、
前記放熱器から流出する冷媒を気液分離し、液冷媒を前記蒸発器へ流出する気液分離器と、
前記蒸発器に流入する液冷媒を減圧する蒸発器側膨張弁と、
ノズル部と吸引部とディフューザ部を備えるエジェクタと、
前記気液分離器から流出する気冷媒を前記エジェクタの前記ノズル部に導く吸入回路と、
前記蒸発器から流出する低圧冷媒の一部を前記エジェクタの前記吸引部に導く吸引回路と、
前記エジェクタの前記ディフューザ部より噴出される冷媒を前記圧縮機の前記インジェクションポートに導くインジェクション回路とが設けられることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮過程にインジェクションを実施する機構を有する圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に示されるような中間圧のガス冷媒を二段式圧縮機へインジェクションする冷凍サイクル装置では、二段式圧縮機と、放熱器と、膨張弁と、蒸発器とが冷媒配管によって環状に接続されている。放熱器と膨張弁の間に高圧冷媒の一部を分岐させる分岐部が設けられ、分岐された高圧冷媒を中間圧まで減圧させた後、圧縮機にインジェクションさせるインジェクション回路が設けられている。このインジェクション回路によって、圧縮機から吐出される冷媒の温度を低下させると共に、圧縮機の消費動力を減らして、運転効率の向上を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２２９０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような冷凍サイクル装置ではインジェクションする冷媒の流量を増やすことにより圧縮機の運転効率をより向上させることができる。しかし、インジェクションする冷媒の流量が増えると、蒸発器に流れる冷媒の流量が減るため、蒸発器の熱交換量が減るおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、蒸発器の熱交換量を確保すると共に、インジェクションする冷媒の流量を増やすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の冷凍サイクル装置は、インジェクションポートを有する圧縮機と、放熱器と、蒸発器とが冷媒配管によって環状に順次接続される冷凍サイクル装置であって、放熱器から流出する冷媒を気液分離し、液冷媒を蒸発器へ流出する気液分離器と、蒸発器に流入する液冷媒を減圧する蒸発器側膨張弁と、ノズル部と吸引部とディフューザ部を備えるエジェクタと、気液分離器から流出する気冷媒をエジェクタのノズル部に導く吸入回路と、蒸発器から流出する低圧冷媒の一部を前記エジェクタの吸引部に導く吸引回路と、エジェクタのディフューザ部より噴出される冷媒を前記圧縮機の前記インジェクションポートに導くインジェクション回路とが設けられる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る冷凍サイクル装置によれば、蒸発器に流れる冷媒の流量を確保することで蒸発器の熱交換量を確保すると共に、インジェクションする冷媒の流量を増やすことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係る実施形態の冷凍サイクル装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る実施形態について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００１０】
図１は、第１実施形態の冷凍サイクル装置１００を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の冷凍サイクル装置１００では、冷房運転時に圧縮機１１０、四方弁１２０、放熱器となる室外熱交換器１３０、気液分離器１４０と、蒸発器となる室内熱交換器１５０とが冷媒配管で環状に順次接続されることで、主冷媒回路が構成される。圧縮機１１０の吐出口１１０ｂと四方弁１２０の間には第１冷媒配管３１０が設けられ、四方弁１２０と室外熱交換器１３０の間には第２冷媒配管３２０が設けられ、室外熱交換器１３０と気液分離器１４０の間には第３冷媒配管３３０が設けられ、気液分離器１４０と室内熱交換器１５０の間には第４冷媒配管３４０が設けられ、室内熱交換器１５０と四方弁１２０の間には第５冷媒配管３５０が設けられ、四方弁１２０と圧縮機１１０の吸入口１１０ａの間には第６冷媒配管３６０が設けられる。
【００１１】
主冷媒回路上で、室外熱交換器１３０と気液分離器１４０の間にある第３冷媒配管３３０には第１膨張弁１８１が設けられ、室内熱交換器１５０と気液分離器１４０の間にある第４冷媒配管３４０には第２膨張弁１８２が設けられる。四方弁１２０と圧縮機１１０の吸入口１１０ａの間にある第６冷媒配管３６０には低圧冷媒の一部を分岐させる分岐部１６０が設けられる。気液分離器１４０で分離された気冷媒を後述するエジェクタ１７０に導く吸入回路２３０が設けられ、分岐部１６０で分岐された低圧冷媒を後述するエジェクタ１７０に導く吸引回路２２０が設けられる。この吸引回路２２０には冷媒の流れを一方向に規制する第２逆止弁１８５を設けても良い。気液分離器１４０で分離された気冷媒を吸入回路２３０を介して吸入し、分岐部１６０で分岐された低圧冷媒を吸引回路２２０を介して吸引し、気冷媒と低圧冷媒を混合して昇圧し噴出するエジェクタ１７０が設けられる。このエジェクタ１７０から噴出される冷媒を圧縮機１１０にインジェクションするインジェクション回路２１０が設けられる。このインジェクション回路２１０には冷媒の流れを一方向に規制する第１逆止弁１８４を設けても良い。
【００１２】
次に、本実施形態の冷凍サイクル装置１００の各構成について説明する。
圧縮機１１０は吸入口１１０ａから吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒として吐出口１１０ｂから吐出するものである。この圧縮機１１０には冷媒をインジェクションするためのインジェクションポート１１０ｃが設けられ、このインジェクションポート１１０ｃにインジェクション回路２１０が接続されている。また、圧縮機１１０の吸入口１１０ａにはアキュームレータ１９０が接続され、このアキュームレータ１９０で冷媒が気液分離され圧縮機１１０への液バックを防止している。
【００１３】
四方弁１２０は冷房運転と暖房運転で冷凍サイクル装置１００内を流れる冷媒の向きを切り替えるものである。四方弁１２０では、冷房運転時に圧縮機１１０から吐出される高温高圧の冷媒を室外熱交換器１３０へ流入させ、室内熱交換器１６０から流出した冷媒を圧縮機１１０へ流入させる。また、暖房運転時は圧縮機１１０から吐出される高温高圧の冷媒を室内熱交換器１６０へ流入させ、室外熱交換器１３０から流出した冷媒を圧縮機１１０へ流入させる。
【００１４】
室外熱交換器１３０は図示しない室外機に設けられるもので、室外の空気と冷媒との間で熱交換させるものであり、冷房運転時は放熱器として機能し、暖房運転時は蒸発器として機能する。
【００１５】
第１膨張弁１８１は冷媒を減圧させるものであり、冷房運転時は全開となって膨張弁としては機能せず、暖房運転時は高圧の冷媒を低圧の冷媒に減圧させる蒸発器側膨張弁として機能する。なお、冷媒がＣＯ２などのように超臨界で作動する冷媒の場合は、冷房運転時は高圧の冷媒を中間圧の冷媒に減圧させる放熱器側膨張弁として機能し、暖房運転時は中間圧の冷媒を低圧の冷媒に減圧させる蒸発器側膨張弁として機能する。
【００１６】
気液分離器１４０は気液分離器１４０の流入口（冷房運転時は１４２ｂ、暖房運転時は１４２ａ）から流入した冷媒を気冷媒と液冷媒に分離するものである。気液分離器１４０には、分離された気冷媒が流出する気体出口１４１と、分離された液冷媒が流出する液出口（冷房運転時は１４２ａ、暖房運転時は１４２ｂ）が設けられる。気体出口１４１から流出する気冷媒は第３膨張弁１８３が設けられる吸入回路２３０を通過することで、後述するエジェクタ１７０のノズル部１７１の入口１７１ａに吸入される。この第３膨張弁１８３は冷媒を減圧させるものであり、通過する冷媒を中間圧の冷媒に減圧させる。
【００１７】
第２膨張弁１８２は冷媒を減圧させるものであり、冷房運転時は高圧の冷媒を低圧の冷媒に減圧させる蒸発器側膨張弁として機能し、暖房運転時は全開となって膨張弁としては機能しない。なお、冷媒がＣＯ２などのように超臨界で作動する冷媒の場合は、冷房運転時は中間圧の冷媒を低圧の冷媒に減圧させる蒸発器側膨張弁として機能し、暖房運転時は高圧の冷媒を中間圧の冷媒に減圧させる放熱器側膨張弁として機能する。
【００１８】
室内熱交換器１６０は図示しない室内機に設けられるもので、室内の空気と冷媒との間で熱交換させるものであり、冷房運転時は蒸発器として機能し、暖房運転時は放熱器として機能する。
【００１９】
分岐部１６０は第６冷媒配管３６０と吸引回路２２０が接続する箇所に設けられ、四方弁１２０から圧縮機１１０の吸入口１１０ａへ流れる低圧冷媒の一部を吸引回路２２０に分岐させるものである。
【００２０】
エジェクタ１７０は、ノズル部１７１と、ノズル部１７１の入口１７１ａと、吸引部１７２と、混合部１７３と、ディフューザ部１７４と、ディフューザ部１７４の出口１７４ａとから構成される。気液分離器１４０より流出した気冷媒は吸入回路２３０を経由してノズル部１７１の入口１７１ａから吸入される。また、吸引回路２２０を流れる低圧冷媒は吸引部１７２から吸引される。ノズル部１７１に吸入された冷媒と吸引部１７２に吸引された冷媒とが混合部１７３で混合される。混合された冷媒はディフューザ部１７４で冷媒の速度エネルギーを圧力エネルギーに変換されて冷媒の圧力が昇圧される。
【００２１】
エジェクタ１７０の各構成について説明する。ノズル部１７１は、気液分離器１４０から流出した気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ものである。吸引部１７２は吸引回路を流れる冷媒をエジェクタ１７０内に吸引するものである。混合部１７３は、ノズル部１７１から噴射する高い速度の冷媒流（ジェット流）により吸引部１７２から冷媒を吸引しながらノズル部１７１から噴射する冷媒と吸引部１７２から吸引した冷媒とを混合させるものである。ディフューザ部１７４は、冷媒出口側に向かうほど通路断面積が拡大するように円錐テーパ状に形成され、混合部１７３から流出する冷媒の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。
【００２２】
次に、冷凍サイクル装置１００の冷房運転時の動作について説明する。
圧縮機１１０から高温高圧の冷媒が吐出される。吐出された高温高圧の冷媒は四方弁１２０を通過する。四方弁１２０を通過した冷媒は放熱器として機能する室外熱交換器１３０を通過して、室外の空気に放熱する。
【００２３】
放熱した冷媒は気液分離器１４０に流入され、気冷媒と液冷媒に分離される。分離された気冷媒は気液分離器１４０の気体出口１４１より流出し、吸入回路２３０を経由して、エジェクタ１７０のノズル部１７１の入口１７１ａに吸入される。分離された液冷媒は気液分離器１４０の液出口１４２ａより流出する。
【００２４】
気液分離器１４０より流出した液冷媒は蒸発器側膨張弁として機能する第２膨張弁１８２を通過して減圧され、低圧の冷媒となる。低圧の冷媒は蒸発器として機能する室内熱交換器１５０を通過して、室内の空気から吸熱する。吸熱した冷媒は四方弁１２０を経由して分岐部１６０で２つに分岐される。
【００２５】
分岐部１６０で分岐された一方の冷媒は吸引回路２２０に流入し、エジェクタ１７０の吸引口１７２より吸引される。分岐部１６０で分岐された他方の冷媒は圧縮機１１０の吸入口１１０ａに戻される。
【００２６】
エジェクタ１７０のノズル部１７１の入口１７１ａより吸入された冷媒と吸引口１７２より吸引された冷媒は、混合部１７３で混合され、ディフューザ部１７４で、冷媒の速度エネルギーが圧力エネルギーに変換されて冷媒の圧力が昇圧されて中間圧の冷媒になる。昇圧された冷媒はディフューザ部１７４の出口１７４ａより噴出される。噴出された冷媒はインジェクション回路２１０を経由して圧縮機１１０にインジェクションされる。冷媒は以上のように説明した各構成を循環する。
【００２７】
暖房運転時では、冷媒は圧縮機１１０、四方弁１２０、放熱器となる室内熱交換器１５０、気液分離器１４０、蒸発器となる室外熱交換器１３０、四方弁１２０、圧縮機１１０と各構成を循環する。
【００２８】
以上の動作により、本発明の冷凍サイクル装置１００は、蒸発器を流出した冷媒の一部を分岐させてインジェクション用の冷媒とするので、蒸発器に流れる冷媒流量を確保すると共に、インジェクションする冷媒の流量を確保することが出来る。
【符号の説明】
【００２９】
１００    冷凍サイクル装置
１１０    圧縮機
１２０    四方弁
１３０    室外熱交換器
１４０    気液分離器
１５０    室内熱交換器
１６０    分岐部
１７０    エジェクタ
２１０    インジェクション回路
２２０    吸引回路
２３０    吸入回路
【図１】
2015158329.tif 000003