(57)【要約】      （修正有）【課題】再起動時の弁部の全閉作動からの弁体と孔部との食い付きを防止する。【解決手段】高低圧間の差圧で閉弁方向に作用する加圧力と、弁体３３、９３と孔部３ａ、９ａとのシート部間に作用する閉弁状態から開弁するときの摩擦力と、弁体３３、９３の駆動部３２、９２で発生する開弁方向の駆動力とのバランスにより、閉弁状態から開き易い弁部と、閉弁状態から開き難い弁部と、開き易い弁部を開いた後に開き難い弁部を開く制御手段２０Ａとを備えている。  これによれば、再起動時にサイクル中の高低圧間に差圧が残っていても、開き易い弁部を先に開いて均圧させることで差圧を低減するため、開き難い弁部に作用している上記加圧力が軽減されて開き易い状態にすることができる。このことより、再起動時の弁部Ｂ１、Ｂ２の全閉作動からの弁体３３、９３と孔部３ａ、９ａとの食い付きを防止することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）から吐出される冷媒の放熱を行う高圧側熱交換器（２）と、
前記高圧側熱交換器（２）下流側の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とともに冷媒を吸引し、弁部（Ｂ１）の開度を可変する電気式の可変エジェクタ（３）と、
前記圧縮機（１）と前記高圧側熱交換器（２）と前記可変エジェクタ（３）とを含む主冷媒循環路（Ｒ１）から分岐して設けられ、循環冷媒の一部を前記可変エジェクタ（３）に導いて吸引させる冷媒分岐通路（Ｒ２）と、
前記冷媒分岐通路（Ｒ２）に配置されて冷媒を減圧膨張させるとともに、弁部（Ｂ２）の開度を可変する電気式膨張弁（９）と、
前記電気式膨張弁（９）で減圧された冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４ｂ）とを備えたエジェクタ式サイクルにおいて、
高圧側と低圧側との圧力差で閉弁方向に作用する加圧力と、弁体（３３、９３）と孔側（３ａ、９ａ）とのシート部間に作用する閉弁状態から開弁するときの摩擦力と、前記弁体（３３、９３）の駆動部（３２、９２）で発生する開弁方向の駆動力とのバランスにより閉弁状態から開き易い弁部と、
前記各力のバランスにより閉弁状態から開き難い弁部と、
前記開き易い弁部を開いた後に前記開き難い弁部を開く制御手段（２０Ａ）とを備えることを特徴とするエジェクタ式サイクル。
【請求項２】
前記開き易い弁部の弁体（３３、９３）側のシート部テーパ角度が、前記開き難い弁部の弁体（３３、９３）側のシート部テーパ角度より大きいことを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ式サイクル。
【請求項３】
前記開き難い弁部を前記可変エジェクタ（３）の前記弁部（Ｂ１）としていることを特徴とする請求項２に記載のエジェクタ式サイクル。
【請求項４】
前記開き易い弁部は、前記加圧力と前記摩擦力との合力よりも前記駆動力が大きく、前記開き難い弁部は、前記合力よりも前記駆動力が小さいことを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ式サイクル。
【請求項５】
前記制御手段（２０Ａ）は、前記両弁部（Ｂ１、Ｂ２）の弁開度の初期化のための前記全閉作動を、一部分だけでも同時に作動させていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクル。
【請求項６】
前記サイクルは、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界サイクルであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクル。
【請求項７】
前記サイクルに使用する冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒であることを特徴とする請求項６に記載のエジェクタ式サイクル。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクルを適用したことを特徴とするヒートポンプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒減圧手段の役割であるとともに、高速で噴出する作動流体の巻き込み作用によって流体輸送を行う運動量輸送式ポンプであるエジェクタを用いたエジェクタ式サイクルに関するものであり、特に、冷媒回路中に複数の電動弁が並列に構成されるエジェクタ式サイクルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、図３に示す電動式可変エジェクタ３の弁部Ｂ１の拡大詳細図を示し、（ａ）はシート部テーパー有りのニードル弁３３ａの場合、（ｂ）はシート部テーパー無しのニードル弁３３ｂの場合である。従来、このような可変エジェクタでは、ノズル部３ａをニードル弁にて全閉としたときに、そのニードル弁とノズル部とが食い付かないよう、図４（ａ）に示すようにニードル弁に食い付き防止のためのテーパ−を設けている。
【０００３】
このようなニードル弁とノズル部との食い付きは、ノズル部の下流側（低圧側）に対して上流側（高圧側）の圧力が高い状態のまま、つまり冷媒回路中に差圧が残ったままの状態でノズル部をニードル弁にて全閉したときに発生しうる。
【０００４】
このような、サイクル中の高圧側と低圧側との差圧（残圧）を、均圧させることで低減して、再始動時の不具合を防ぐ従来技術として、下記特許文献１に示す空気調和装置がある。この空気調和装置では、サイクル内を均圧にするための均圧回路と、その均圧回路を開閉する均圧弁とを備え、圧縮機の運転停止時に均圧弁を開き、所定時間経過後に膨張弁を開き、均圧時に均圧弁と膨張弁とを閉じる制御を行っている。
【特許文献１】特開平６−１１２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電気式の可変エジェクタ（以下、エジェクタと略す）を用いたエジェクタ式サイクルでは、サイクルの起動時に一旦エジェクタの弁部を全閉とし、この弁部が閉じた状態の位置を０ステップとして記憶し、その後の運転における弁開度の制御において精度を確保している。この全閉位置の確認動作を弁開度の初期化と呼んでいる。
【０００６】
図１１は、従来の冷凍サイクル装置において、運転中に停電があった場合の作動状態を示すタイムチャートである。この図に示すように、冷凍サイクル装置の運転指令として電源がＯＮされた場合、エジェクタの弁開度を略全開まで開けてから圧縮機を回転させ、その後に弁開度を徐々に絞っていき、所定圧力（例えば１３Ｍｐａ）になるように制御している。
【０００７】
その後、運転中に停電があって電源がＯＦＦされた場合、エジェクタの弁開度は保持されたままで圧縮機は停止し、サイクル内の高低圧差は徐々に均圧してゆく。そして再び電源がＯＮした場合、冷凍サイクル装置は上述した弁開度の初期化を行うこととなる。
【０００８】
しかし、瞬時停電などで弁部の上下流間に大きな差圧が残っている状態で、この弁開度の初期化のために弁を閉じると、上下流間の圧力差で発生する加圧力と、ニードル弁とノズル部とのシート部間に作用する摩擦力との合力に、コイルの電磁力で発生するエジェクタの駆動力が勝つことができず、ニードル弁が動かなくなる。すなわち、ニードル弁がノズル部に食い付いて固着するという問題点がある。
【０００９】
また、サイクル中に電気式のエジェクタと膨張弁とで複数の電動弁が並列に構成されるエジェクタ式サイクルにおいては、再起動時にそれぞれの弁を動かして弁開度を初期化する必要があるため、差圧が無くなるように一旦弁部を開いてから全閉させて初期化する制御にすると、起動に必要な時間が長くなり、省電力化を阻んでしまうという問題がある。
【００１０】
これらの問題は、サイクル中に構成する複数の電動弁の全てに図４（ａ）に示したような食い付き防止のテーパーを設けてやれば、弁体と孔部との食い付きは防止できる。しかしながら、特にエジェクタでは、構造上、微少流量時は吸引の影響もあり、食い付き防止用のテーパ−部分の径や角度の加工精度を高くする必要があり、コストが掛かるという問題点がある。
【００１１】
本発明は上記従来の問題点に鑑みて成されたものであり、サイクル中に複数の電動弁が並列に構成されるエジェクタ式サイクルにおいて、その目的は再起動時の弁部の全閉作動からの弁体と孔部との食い付きを防止することにある。
【００１２】
本発明の他の目的はニードル弁に設ける食い付き防止用のテーパ−を廃止して微少流量時の制御性を向上しつつコストを抑えることにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、起動時間を短くして省電力化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記目的を達成するために、以下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、冷媒を圧縮する圧縮機（１）と、
圧縮機（１）から吐出される冷媒の放熱を行う高圧側熱交換器（２）と、
高圧側熱交換器（２）下流側の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とともに冷媒を吸引し、弁部（Ｂ１）の開度を可変する電気式の可変エジェクタ（３）と、
圧縮機（１）と高圧側熱交換器（２）と可変エジェクタ（３）とを含む主冷媒循環路（Ｒ１）から分岐して設けられ、循環冷媒の一部を可変エジェクタ（３）に導いて吸引させる冷媒分岐通路（Ｒ２）と、
冷媒分岐通路（Ｒ２）に配置されて冷媒を減圧膨張させるとともに、弁部（Ｂ２）の開度を可変する電気式膨張弁（９）と、
電気式膨張弁（９）で減圧された冷媒を蒸発させる低圧側熱交換器（４ｂ）とを備えたエジェクタ式サイクルにおいて、
高圧側と低圧側との圧力差で閉弁方向に作用する加圧力と、弁体（３３、９３）と孔側（３ａ、９ａ）とのシート部間に作用する閉弁状態から開弁するときの摩擦力と、弁体（３３、９３）の駆動部（３２、９２）で発生する開弁方向の駆動力とのバランスにより閉弁状態から開き易い弁部と、
各力のバランスにより閉弁状態から開き難い弁部と、
開き易い弁部を開いた後に開き難い弁部を開く制御手段（２０Ａ）とを備えることを特徴としている。
【００１５】
この請求項１に記載の発明によれば、再起動時にサイクル中の高圧側と低圧側との差圧が残っていても、開き易い弁部を先に開いて均圧させることで差圧を低減するため、開き難い弁部に作用している上記加圧力が軽減されて開き易い状態にすることができる。このことより、再起動時の弁部（Ｂ１、Ｂ２）の全閉作動からの弁体（３３、９３）と孔側（３ａ、９ａ）との食い付きを防止することができる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、開き易い弁部の弁体（３３、９３）側のシート部テーパ角度が、開き難い弁部の弁体（３３、９３）側のシート部テーパ角度より大きいことを特徴としている。
【００１７】
また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、開き難い弁部を可変エジェクタ（３）の弁部（Ｂ１）としていることを特徴としている。これら請求項２または請求項３に記載の発明によれば、弁体（３３、９３）に設ける食い付き防止用のテーパ−角度を制御部テーパ角度と同一にして微少流量時の制御性を向上しつつコストを抑えることができる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明では、請求項１に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、開き易い弁部は、加圧力と摩擦力との合力よりも駆動力が大きく、開き難い弁部は、合力よりも駆動力が小さいことを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、例えば、両弁部（Ｂ１、Ｂ２）とも弁体（３３、９３）と孔側（３ａ、９ａ）とのシート部テーパ角度を同じとしたうえ、所望する弁部側の弁体（３３、９３）の駆動力を、加圧力と摩擦力との合力よりも大きくすることで開き易い弁部にした構成としても良い。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、制御手段（２０Ａ）は、両弁部（Ｂ１、Ｂ２）の弁開度の初期化のための全閉作動を、一部分だけでも同時に作動させていることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、起動時間を短くして省電力化を図ることができる。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明では、請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、サイクルは、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界サイクルであることを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、高圧の超臨界サイクルにも適用することが可能である。
【００２１】
また、請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のエジェクタ式サイクルにおいて、サイクルに使用する冷媒は、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒である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、具体的に使用する冷媒として、二酸化炭素（ＣＯ２）冷媒が実施容易である。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明では、請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のエジェクタ式サイクルを、ヒートポンプ装置に適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、再起動時の弁部（Ｂ１、Ｂ２）の全閉作動における弁体（３３、９３）と孔側（３ａ、９ａ）との食い付きを防止することができ、安定した状態で起動させ得るヒートポンプ装置とすることができる。
【００２３】
なお、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】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について添付した図１ないし図８を用いて詳細に説明する。まず図１は、本発明の実施形態に係わるヒートポンプ式給湯装置（以下、給湯装置と略す）の全体構成を示す模式図であり、図２は、図１中のヒートポンプユニット部１０Ａ内の機器構成を示す模式図である。また図３は、図２中の電動式可変エジェクタ３の断面構造図であり、図５は、図２中の電動式膨張弁９の断面構造図である。本実施形態は、本発明のエジェクタ式サイクルをヒートポンプ装置として給湯装置に適用したものである。
【００２５】
本給湯装置は、図１に示すように、給湯用水を加熱するヒートポンプユニット部１０Ａと、加熱された高温の湯を貯めると共に給湯部（シャワー、カラン、風呂など）に出湯するタンクユニット部１０Ｂとを有している。また、ヒートポンプユニット部１０Ａは、ヒートポンプサイクルと、このヒートポンプサイクルの作動を制御する制御手段としてのヒートポンプＥＣＵ２０Ａとを有している。
【００２６】
ヒートポンプサイクルは、図２に示すように、圧縮機１、高圧側熱交換器としての冷媒水熱交換器２、電気式の可変エジェクタ（以下、エジェクタと略す）３が順次環状に冷媒配管で接続されて主冷媒循環路Ｒ１を形成している。また、本実施形態では、エジェクタ３の吐出側には第１蒸発器４ａが接続され、この第１蒸発器４ａの出口側は気液分離器５を介して圧縮機１の吸入側に接続されている。
【００２７】
一方、エジェクタ３の上流側（冷媒水熱交換器２の出口側とエジェクタ３の入口側との間の部位）から冷媒分岐通路Ｒ２が分岐され、この冷媒分岐通路Ｒ２の下流側はエジェクタ３の冷媒吸引口３ｂに接続されている。図２中のａａは、冷媒分岐通路Ｒ２の分岐点を示す。この冷媒分岐通路Ｒ２には電気式膨張弁（以下、膨張弁と略す）９が配置され、この膨張弁９よりも冷媒流れ下流側には低圧側熱交換器としての第２蒸発器４ｂが配置されている。
【００２８】
本実施形態では、これらの内部を流れる冷媒として、二酸化炭素冷媒（以下、ＣＯ２冷媒と記す）を使用している。圧縮機１は、内蔵される図示しない電動モータによって駆動され、気液分離器５で分離された気相冷媒を吸入して臨界圧力以上に圧縮して吐出する。なお、圧縮機１は、ヒートポンプＥＣＵ２０Ａによって稼働およびその冷媒圧縮量（回転数）が制御されるようになっている。
【００２９】
冷媒水熱交換器２は、圧縮機１より吐出される高温高圧冷媒（ホットガス）と、後述する貯湯タンク７内から供給される給湯用水との間で熱交換し、放熱作用によって給湯用水を加熱して高温の湯（例えば、目標温度９０℃）とするものである。
【００３０】
この冷媒水熱交換器２は、冷媒が流れる冷媒流路２ａと、給湯用水が流れる給湯用水流路２ｂとを一体的に有し、冷媒流路２ａを流れる冷媒の流れ方向と給湯用水流路２ｂを流れる給湯用水の流れ方向とが対向するように構成されている。
【００３１】
エジェクタ３は、図３に示すように、冷媒水熱交換器２の冷媒流路２ａから流入する冷媒の通路面積を小さく絞って冷媒を等エントロピ的に減圧させるノズル部（本発明で言う孔側）３ａ、ノズル部３ａの冷媒噴出口と連通するように配置されて第２蒸発器４ｂから冷媒を吸引する冷媒吸引口３ｂ、ノズル部３ａおよび冷媒吸引口３ｂの下流側に配置されてノズル部３ａからの高速度の冷媒流と冷媒吸引口３ｂからの吸引冷媒とを混合する混合部３ｃ、および混合部３ｃの下流側に配置されて冷媒流れを減速して冷媒圧力を上昇させる昇圧部を成すディフューザ部３ｄを有している。
【００３２】
さらに、エジェクタ３にはノズル部３ａの冷媒通路面積を可変制御する通路面積調整機構３１が設けられている。具体的に通路面積調整機構３１は、ノズル部３ａ内の通路長手方向に移動可能に配置されたニードル弁（本発明で言う弁体）３３と、ニードル弁３３を移動させる駆動部３２とから成っている。
【００３３】
このニードル弁３３の先端形状は細長く尖った形状となっており、ニードル弁３３の根本部は駆動部３２に連結され、この駆動部３２の操作力にてニードル弁３３がノズル部３ａの通路に沿って移動する。そして、ニードル弁３３の外周面とノズル部３ａの最小通路部との間に形成される冷媒通路面積を変更するようになっている。具体的には通路面積を小さくすることで、より大きな減圧を行う。換言すると、通路面積を小さくすることで冷媒の高圧側に対しては圧力を上昇させる。
【００３４】
図４は、エジェクタ３の弁部Ｂ１（図３参照）の拡大詳細図を示し、（ａ）はシート部テーパー有りのニードル弁３３ａの場合、（ｂ）はシート部テーパー無しのニードル弁３３ｂの場合の開弁状態と全閉状態とである。なお、シート部テーパー有りとは、弁部Ｂ１を全閉としても孔側であるノズル部３ａと弁体であるニードル弁３３とが喰い付かないようにしたテーパー角度部のことである（図４（ａ）のθ１参照）。
【００３５】
本実施形態ではエジェクタ３の弁部Ｂ１を図４（ｂ）のようなシート部テーパー無しのニードル弁３３ｂとして、ノズル部３ａ側のシート部テーパ角度とニードル弁３３ｂ側のシート部テーパ角度とを同じとしている（図４（ｂ）のθ２参照）。
【００３６】
図３の駆動部３２は、モータアクチュエータとしてステッピングモータを用いているが、電磁ソレノイド機構やピエゾ素子など、電気的に制御可能な駆動手段であれば他の駆動機構であっても良い。そして、通路面積調整機構３１の駆動部３２は、ヒートポンプＥＣＵ２０Ａからの制御信号によって制御される。なお、ディフューザ部３ｄの下流側は第１蒸発器４ａに接続されている。
【００３７】
膨張弁９は、第２蒸発器４ｂへの冷媒流量の調節作用を成す減圧手段であり、図５に示すように、オリフィス部（本発明で言う孔側）９ａと、弁棒（本発明で言う弁体）９３とで構成されている。さらに、膨張弁９にはオリフィス部９ａの冷媒通路面積を可変制御する通路面積調整機構９１が設けられている。具体的に通路面積調整機構９１は、オリフィス部９ａ内の通路軸方向に移動可能に配置された弁棒９３と、弁棒９３を移動させる駆動部９２とから成っている。
【００３８】
この弁棒９３の先端形状は細長い形状となっており、弁棒９３の根本部は駆動部９２に連結され、この駆動部９２の操作力にて弁棒９３がオリフィス部９ａの通路に沿って移動する。そして、弁棒９３の外周面とオリフィス部９ａの最小通路部との間に形成される冷媒通路面積を変更するようになっている。具体的には通路面積を小さくすることで、より大きな減圧を行う。換言すると、通路面積を小さくすることで冷媒の高圧側に対しては圧力を上昇させる。
【００３９】
図６は、膨張弁９の弁部Ｂ２（図５参照）の拡大詳細図を示し、（ａ）はシート部テーパー有り（図中のθ３参照）の弁棒９３ａの場合、（ｂ）はシート部テーパー無し（図中のθ４参照）の弁棒９３ｂの場合の開弁状態と全閉状態とである。なお、本実施形態では膨張弁９の弁部Ｂ２を図６（ａ）のようなシート部テーパー有りの弁棒９３ａとしている。
【００４０】
図５の駆動部９２は、モータアクチュエータとしてステッピングモータを用いているが、電磁ソレノイド機構やピエゾ素子など、電気的に制御可能な駆動手段であれば他の駆動機構であっても良い。そして、通路面積調整機構９１の駆動部９２は、ヒートポンプＥＣＵ２０Ａからの制御信号によって制御される。なお、オリフィス部９ａの下流側は第２蒸発器４ｂに接続されている。
【００４１】
第１蒸発器（風上側熱交換部）４ａと第２蒸発器（風下側熱交換部）４ｂとは、本実施形態では一体の蒸発器４として構成されている。この蒸発器４は、外気ファン４ｃによって通風される外気から吸熱して、エジェクタ３および膨張弁９から供給される冷媒を蒸発させる熱交換器である。なお、外気ファン４ｃは、ヒートポンプＥＣＵ２０Ａによって稼働およびその送風量（回転数）が制御されるようになっている。
【００４２】
気液分離器５は、第１蒸発器４ａより吐出される冷媒を気液分離して、気相冷媒のみを圧縮機１に吸入させるものである。また、図２中の８は、高圧部から流出する冷媒と圧縮機１に吸入される冷媒とを熱交換させる熱回収手段としての内部熱交換器８である。高圧冷媒が流れる高圧冷媒流路８ａと、低圧冷媒が流れる低圧冷媒流路８ｂとを一体的に有し、高圧冷媒流路８ａを流れる冷媒の流れ方向と低圧冷媒流路８ｂを流れる冷媒の流れ方向とが対向するように構成されている。このように、内部熱交換器８を構成していても良い。
【００４３】
一方、タンクユニット部１０Ｂは、貯湯タンク７、沸き上げ回路１２、給湯回路１３、および沸き上げ回路１２と給湯回路１３との作動を制御するタンクＥＣＵ２０Ｂを有している。貯湯タンク７は、耐食性に優れた例えばステンレスなどの金属製の容器であり、外周部には図示しない断熱材が配置され、高温の湯を内部に貯めて長時間にわたって保温することができるようになっている。
【００４４】
貯湯タンク７の外壁面には図示しない複数の水位サーミスタが縦方向にほぼ等間隔に配置され、貯湯タンク７内に満たされた水あるいは高温の湯の各水位レベルでの温度情報をタンクＥＣＵ２０Ｂに出力するようになっている。
【００４５】
沸き上げ回路１２は、水循環量可変手段としてのウォーターポンプ６（ヒートポンプユニット部１０Ａ内に配設）によって貯湯タンク７内の水が下側の冷水出口７ｂから取り出され、冷媒水熱交換器２の給湯用水流路２ｂで加熱された後、貯湯タンク７上側の温水入口７ｃに戻す回路となっている。なお、ウォーターポンプ６は、ヒートポンプＥＣＵ２０Ａによって稼働およびその循環量（回転数）が制御されるようになっている。
【００４６】
給湯回路１３は、水道からの水が貯湯タンク７下側の冷水入口７ａから貯湯タンク７内に給水されるとともに、貯湯タンク７上側の温水出口７ｄからユーザーが使う給湯部へ湯を給湯する回路である。なお、給湯回路１３には、水道からの水と温水出口７ｄからの高温水とを混合させて、給湯する湯温をユーザーが所望する温度に調節するための図示しない温度調節弁が設けられている。尚、温度調節弁での調節温度は、タンクＥＣＵ２０Ｂによって制御されるようになっている。
【００４７】
図１に示すように、ヒートポンプＥＣＵ２０ＡとタンクＥＣＵ２０Ｂとは通信ライン１４で連絡されている。また、タンクＥＣＵ２０Ｂに給電された電力は、ヒートポンプ用電源リレー部１１から電源ライン１５を介してヒートポンプＥＣＵ２０Ａへ供給されるようになっている。
【００４８】
ヒートポンプＥＣＵ２０Ａは、ユーザーが設定して図示しないリモコンから入力される設定温度（例えば４２℃）信号や図示しない各センサーからの信号に基づき、圧縮機１（実質的には駆動源である電動モータ）、エジェクタ３の駆動部３２、外気ファン４ｃ、膨張弁９の駆動部９２、ウォーターポンプ６などを通電制御する。
【００４９】
次に、本実施形態の運転制御について説明する。図７は、本発明の第１実施形態における制御の流れを示すフローチャートであり、図８は、図７の制御において、運転中に停電があった場合の冷凍サイクル装置の作動状態を示すタイムチャートである。電源がＯＮされると図７のステップＳ１では、まず運転準備の作動として、膨張弁９の弁開度の初期化として一旦膨張弁９の弁部を全閉とし、この弁部が閉じた状態の位置を０ステップとして記憶させている。
【００５０】
そしてステップＳ２では、その全閉とした膨張弁９の弁開度を所定値Ａ１まで開くように制御している。同様に、ステップＳ３では、次いでエジェクタ３の弁開度の初期化として一旦エジェクタ３の弁部を全閉とし、この弁部が閉じた状態の位置を０ステップとして記憶させている。そしてステップＳ４では、その全閉としたエジェクタ３の弁開度を所定値Ａ２まで開くように制御している。
【００５１】
なお、本実施形態での弁開度の所定値は、ほぼ全開に近い値となっている。このとき、サイクル内は高低圧が均圧しており（例えば５．７Ｍｐａ）、差圧がない状態となっている。湯を作る時は、タンクＥＣＵ２０Ｂから通信ライン１４を通してヒートポンプＥＣＵ２０Ａへ運転指令が伝えられ、ヒートポンプユニット部１０Ａは運転を開始して湯をタンクユニット部１０Ｂへ供給することとなる。
【００５２】
図７のステップＳ５では、この運転指令が有るか否かの判定を行い、その判定結果がＹＥＳで、運転指令が入った場合にはステップＳ６へ進んで圧縮機の駆動処理、ステップＳ７へ進んで膨張弁９の駆動処理、ステップＳ８へ進んでエジェクタ３の駆動処理と順次繰り返して運転を行う。
【００５３】
図８では、圧縮機１を所定回転数（図８の例では３０００ｒｐｍ）で運転させるとともに、エジェクタ３と膨張弁９との弁開度を調整して高圧側の圧力を最適な値（図８の例で圧縮機１の吐出側圧力：１３Ｍｐａ）に制御している。そして、湯を作る必要が無くなった場合にはヒートポンプユニット部１０Ａへの運転指令が解除される。そして、ステップＳ５の判定結果がＮＯで、運転指令が入らなくなった場合にはステップＳ９へ進み、圧縮機の停止処理を行ってから電源がＯＦＦされる。
【００５４】
これはヒートポンプユニット部１０Ａの待機電力を低減するためのものである。つまり、圧縮機が停止したところで電源ＯＦＦ許可をタンクＥＣＵ２０Ｂに送信し、ヒートポンプ用電源リレー部９で電源をＯＦＦしてもらうようになっている。次に、運転中に停電などで電源が一旦ＯＦＦした場合の作動について説明する。
【００５５】
図８に示すように、電源がＯＦＦすると、膨張弁９やエジェクタ３の弁開度はそのままで、圧縮機（電動モータ）１は停止して運転が停止し、サイクル内の高低圧差は徐々に均圧する方向へと向かう。しかし、瞬間停電などで短い時間で電源が復帰すると、サイクル内に差圧が残った状態で図７の運転制御が開始されることとなる。本実施形態では、差圧が有っても弁部Ｂ２が食い付かないように、シート部テーパーを持たせた膨張弁９から先に弁開度初期化後の略全開作動を行い、膨張弁９の略全開を確認したら次にエジェクタ３の弁開度初期化後の略全開作動を行うようになっている。
【００５６】
これにより、エジェクタ３を差圧が有ると食い付きが生じうるシート部テーパー無しの弁部Ｂ１としても、膨張弁９を略全開に開いた時点で高低圧部の差圧が解消されるため（例えば５．７Ｍｐａ）、エジェクタ３の弁開度の初期化としてニードル弁３３をノズル部３ａに突き当てても、ニードル弁３３がノズル部３ａに食い付く懸念を無くすことができる。この両弁部Ｂ１、Ｂ２の運転準備作動が終われば圧縮機１を駆動させて運転を再開する作動となる。
【００５７】
次に、本実施形態での特徴と、その効果についてまとめる。まず、高圧側と低圧側との圧力差で閉弁方向に作用する加圧力と、ニードル弁３３、弁棒９３とノズル部３ａ、オリフィス部９ａとのシート部間に作用する閉弁状態から開弁するときの摩擦力と、ニードル弁３３、弁棒９３駆動用のステッピングモータ３２、９２で発生する開弁方向の駆動力とのバランスにより閉弁状態から開き易い弁部と、各力のバランスにより閉弁状態から開き難い弁部と、開き易い弁部を開いた後に開き難い弁部を開くヒートポンプＥＣＵ２０Ａとを備えている。
【００５８】
これによれば、再起動時にサイクル中の高圧側と低圧側との差圧が残っていても、開き易い弁部を先に開いて均圧させることで差圧を低減するため、開き難い弁部に作用している上記加圧力が軽減されて開き易い状態にすることができる。このことより、再起動時の弁部Ｂ１、Ｂ２の全閉作動からのニードル弁３３とノズル部３ａ、弁棒９３とオリフィス部９ａとの食い付きを防止することができる。
【００５９】
また、開き易い弁部の弁体であるニードル弁３３、弁棒９３側のシート部テーパ角度が、開き難い弁部の弁体であるニードル弁３３、弁棒９３側のシート部テーパ角度より大きく、開き難い弁部を可変エジェクタ３の弁部Ｂ１としている。これらによれば、ニードル弁３３、弁棒９３に設ける食い付き防止用のテーパ−角度を制御部テーパ角度と同一にして微少流量時の制御性を向上しつつコストを抑えることができる。
【００６０】
また、サイクルは、冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界サイクルである。これによれば、高圧の超臨界サイクルにも適用することが可能である。また、このエジェクタ式サイクルにおいて、サイクルに使用する冷媒は、ＣＯ２冷媒である。これによれば、具体的に使用する冷媒として、ＣＯ２冷媒が実施容易である。
【００６１】
また、このエジェクタ式サイクルを、ヒートポンプ装置に適用している。これによれば、再起動時の弁部Ｂ１、Ｂ２の全閉作動におけるニードル弁３３、弁棒９３とノズル部３ａ、オリフィス部９ａとの食い付きを防止することができ、安定した状態で起動させ得るヒートポンプ装置とすることができる。
【００６２】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態における制御の流れを示すフローチャートであり、図１０は、図９の制御において、運転中に停電があった場合の冷凍サイクル装置の作動状態を示すタイムチャートである。なお、本実施形態では、上述した第１実施形態と同様の構成要素については同じ符号を付して説明を省略し、上述した実施形態と異なる特徴部分について説明する。
【００６３】
本実施形態でヒートポンプＥＣＵ２０Ａは、両弁部Ｂ１、Ｂ２の弁開度初期化のための全閉作動を、一部分だけでも同時に作動させている。図９のフローチャートでは、図７のフローチャートでのステップＳ１の膨張弁９の弁開度初期化と、ステップＳ３のエジェクタ３の弁開度初期化とを合わせてステップＳ１１の膨張弁９とエジェクタ３との弁開度初期化としたものである。
【００６４】
なお、両弁部Ｂ１、Ｂ２とも閉弁した後の開弁作動は、第１実施形態と同様に、シート部テーパーを持たせた弁部から先に開いて差圧を無くし、次にシート部テーパーを持たない弁部を開く時に食い付きが生じないようにしている。これによれば、起動時間を短くして省電力化を図ることができる。
【００６５】
（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態におけるヒートポンプユニット部１０Ａ内の機器構成を示す模式図である。図２で示した第１実施形態の機器構成と異なる部分は、図示しないが、膨張弁９の弁部Ｂ２も図６（ｂ）のようなシート部テーパー無しの弁棒９３ｂとして、その代わり、この弁棒９３ｂを駆動する駆動部としてのステッピングモータ９２１を、加圧力と摩擦力との合力に打ち勝つ大きな駆動力を発生できるものとしている。なお作動は、第１、第２実施形態と同様である。
【００６６】
このように、本実施形態においての開き易い弁部は、加圧力と摩擦力との合力よりも駆動力が大きく、開き難い弁部は、先の合力よりも駆動力が小さいものとしている。これによれば、本実施形態のように、両弁部Ｂ１、Ｂ２ともニードル弁３３とノズル部３ａ、弁棒９３とオリフィス部９ａ、それぞれのシート部テーパ角度を同じとしたうえ、所望する弁部（本実施形態では、膨張弁９の弁部Ｂ２）側の駆動力を、加圧力と摩擦力との合力よりも大きくすることで開き易い弁部にした構成としても良い。
【００６７】
（その他の実施形態）
上述の第１、第２実施形態では、膨張弁９をシート部テーパー有りとしてエジェクタ３のシート部テーパーを無くしているが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、エジェクタ３をシート部テーパー有りとして膨張弁９のシート部テーパーを無くし、起動時はシート部テーパーの有るエジェクタ３から開くようにしても良い。
【００６８】
また、上述の実施形態では、冷媒回路中に可変エジェクタと電動膨張弁との２つの電動弁が並列に構成されているが、冷媒回路中に３つ以上の電動弁が並列に構成されるエジェクタ式サイクルにおいても、本発明の「食い付きを生じない電動弁から開けて冷媒回路内を均圧し、それから他の電動弁を開く」という技術思想を適用しても良い。
【００６９】
また、上述の実施形態では、本発明のエジェクタ式サイクルをヒートポンプサイクルとして給湯装置に適用しているが、温風暖房や床暖房の暖房装置や乾燥装置、温蔵庫などであっても良いし、冷凍サイクルとして冷房、冷蔵、冷凍装置に適用しても良い。また、上述の実施形態では、エジェクタ３の冷媒吐出側に第１蒸発器４ａを配設しているが、この第１蒸発器４ａの無いエジェクタ式サイクルであっても良い。
【００７０】
また、また、上述の実施形態では、第１蒸発器４ａと第２蒸発器４ｂとを一体として構成しているが別体であっても良いし、例えば冷凍サイクルとして、第１蒸発器４ａと第２蒸発器４ｂとで別々の冷却を行うものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施形態に係わるヒートポンプ式給湯装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１中のヒートポンプユニット部１０Ａ内の機器構成を示す模式図である。
【図３】図２中の電動式可変エジェクタ３の断面構造図である。
【図４】電動式可変エジェクタ３の弁部Ｂ１の拡大詳細図を示し、（ａ）はシート部テーパー有りのニードル弁３３ａの場合、（ｂ）はシート部テーパー無しのニードル弁３３ｂの場合である。
【図５】図２中の電動式膨張弁９の断面構造図である。
【図６】電動式膨張弁９の弁部Ｂ２の拡大詳細図を示し、（ａ）はシート部テーパー有りの弁棒９３ａの場合、（ｂ）はシート部テーパー無しの弁棒９３ｂの場合である。
【図７】本発明の第１実施形態における制御の流れを示すフローチャートである。
【図８】図７の制御において、運転中に停電があった場合の冷凍サイクル装置の作動状態を示すタイムチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態における制御の流れを示すフローチャートである。
【図１０】図９の制御において、運転中に停電があった場合の冷凍サイクル装置の作動状態を示すタイムチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態におけるヒートポンプユニット部１０Ａ内の機器構成を示す模式図である。
【図１２】従来の冷凍サイクル装置において、運転中に停電があった場合の作動状態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７２】
１…圧縮機
２…冷媒水熱交換器（高圧側熱交換器）
３…エジェクタ（可変エジェクタ）
３ａ…ノズル部（孔側）
４ｂ…第２蒸発器（低圧側熱交換器）
９…膨張弁（電気式膨張弁）
９ａ…オリフィス部（孔側）
２０Ａ…ヒートポンプＥＣＵ（制御手段）
３２…ステッピングモータ（駆動部）
３３…ニードル弁（弁体）
９２…ステッピングモータ（駆動部）
９３…弁棒（弁体）
Ｂ１…エジェクタの弁部（弁部）
Ｂ２…膨張弁の弁部（弁部）
Ｒ１…主冷媒循環路
Ｒ２…冷媒分岐通路
【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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【図１１】
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【図１２】
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