(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）と、
前記圧縮機（１）から吐出する冷媒を冷却する放熱器（２）と、
冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器（５）と、
前記放熱器（２）から流出する冷媒を減圧膨張させて前記蒸発器（５）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（１）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（６）と、
冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離された液相冷媒を蓄えるタンク部（３１）に前記エジェクタ（６）を内蔵、又は一体として備えるエジェクタ一体気液分離器（３）とを有する蒸気圧縮式冷凍サイクルであって、
前記エジェクタ（６）は、前記タンク部（３１）内において下方から上方に向けて冷媒が流通するように配置されているとともに、前記エジェクタ一体気液分離器（３）と前記蒸発器（５）とを結ぶ液相冷媒供給配管（Ｐ１）と蒸発冷媒回収配管（Ｐ２）の一部又は全体が束ねられた状態で、前記両冷媒配管（Ｐ１、Ｐ２）が熱移動を抑制する断熱部材（７）にて覆われていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記エジェクタ一体気液分離器（３）は、内部に前記タンク部（３１）内の上部と下部とを仕切る仕切り板（３２）を備えており、前記エジェクタ（６）からの冷媒は、前記仕切り板（３２）の上側で、前記タンク部（３１）の天板内側に衝突するように噴出され、分離後の気相冷媒は、前記仕切り板（３２）の下側に開口した気相冷媒流出口（３４）から前記圧縮機（１）に供給されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクル装置に関する。特に本発明は、冷媒を減圧膨張させて蒸発器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の吸入圧を上昇させるエジェクタを有するエジェクタサイクルに適用され、冷媒の気液分離を行なう気液分離器とエジェクタとを一体にしたエジェクタ一体気液分離器に関するものであり、車両用冷凍サイクルに適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
近年、蒸気圧縮式冷凍サイクルに使用される冷媒の脱フロン対策の１つとして、例えば二酸化炭素を使用した蒸気圧縮式冷凍サイクル（以下、冷凍サイクルと略す。）が提案されている。
【０００３】
そして、図４の模式図に示すように、二酸化炭素を冷媒とした冷凍サイクルの成績係数（効率）を良くするために、エジェクタ６を用いたエジェクタサイクルが提案されている。
【０００４】
また、冷凍サイクルの構成を簡単とし、冷凍サイクル機器をコンパクトにするために、気液分離器とエジェクタとを一体にしたエジェクタ一体気液分離器が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
冷凍サイクルの低圧側では冷媒温度は略等しく、且つ、その温度は外気温度より低い。このため、通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルでは、膨張弁等の冷媒減圧手段は蒸発器の近傍に配置して低温となる低圧側冷媒配管を極力短くし、外気との熱交換による熱損失を極力防いでいる。
【０００６】
しかし、エジェクタサイクルでは、エンジンルーム内に配置された気液分離器から低温の液相冷媒を車室内の蒸発器に供給し、蒸発後の冷媒もエンジンルーム内に配置されたエジェクタに戻すことより、低圧側冷媒配管が長くなってしまううえエンジンルーム内の高温の雰囲気に晒されることとなるので、外気との熱交換による熱損失が大きくなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題に鑑みて成されたものであり、その目的は、エジェクタサイクルの低圧側冷媒配管での、外気との熱交換による冷凍サイクルの効率の低下を抑制する冷凍サイクル装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では以下の技術的手段を採用する。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）と、圧縮機（１）から吐出する冷媒を冷却する放熱器（２）と、冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器（５）と、放熱器（２）から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器（５）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（１）の吸入圧を上昇させるエジェクタ（６）と、冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離し、その分離された液相冷媒を蓄えるタンク部（３１）に前記エジェクタ（６）を内蔵、又は一体として備えるエジェクタ一体気液分離器（３）とを有する蒸気圧縮式冷凍サイクルであって、
エジェクタ（６）は、タンク部（３１）内において下方から上方に向けて冷媒が流通するように配置されているとともに、エジェクタ一体気液分離器（３）と蒸発器（５）とを結ぶ液相冷媒供給配管（Ｐ１）と蒸発冷媒回収配管（Ｐ２）の一部又は全体が束ねられた状態で、両冷媒配管（Ｐ１、Ｐ２）が熱移動を抑制する断熱部材（７）にて覆われていることを特徴としている。
【００１０】
これは、エジェクタ一体気液分離器（３）とすることにより、これと蒸発器（５）とを結んで冷媒を供給・回収する配管が同じ経路をたどることに着目したことによる。
【００１１】
これにより、両冷媒配管（Ｐ１、Ｐ２）が束ねられた状態で断熱部材（７）にて覆われているので、液相冷媒供給配管（Ｐ１）及び蒸発冷媒回収配管（Ｐ２）のうち外気と冷媒との熱移動に関与する表面積を減少させつつ、両冷媒配管（Ｐ１、Ｐ２）を断熱することができ、冷凍サイクルの効率が低下することを抑制できる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明では、エジェクタ一体気液分離器（３）は、内部にタンク部（３１）内の上部と下部とを仕切る仕切り板（３２）を備えており、エジェクタ（６）からの冷媒は、仕切り板（３２）の上側で、タンク部（３１）の天板内側に衝突するように噴出され、分離後の気相冷媒は、仕切り板（３２）の下側に開口した気相冷媒流出口（３４）から圧縮機（１）に供給されるようになっていることを特徴としている。因みに、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。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を、図面に基づき説明する。
【００１４】
本実施形態は、本発明に係るエジェクタサイクルを二酸化炭素を冷媒とする車両用空調装置に適用したものであり、図１は本実施形態に係るエジェクタサイクルの模式図であり、図２は本発明のエジェクタサイクルに適用されるエジェクタ一体気液分離器の断面模式図である。
【００１５】
１は走行用エンジン等の図示しない駆動源から駆動力を得て、冷媒を吸入・圧縮する圧縮機であり、２は圧縮機１から吐出した冷媒と送風機２１で供給される車室外空気とを熱交換して、冷媒を冷却する放熱器（ガスクーラ）である。
【００１６】
５は送風機５１で供給される車室内に吹き出す空気と液相冷媒とを熱交換させて、液相冷媒を蒸発させることにより冷凍能力を発揮する蒸発器であり、６は放熱器２から流出する冷媒を減圧膨張させて蒸発器５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１の吸入圧を上昇させるエジェクタである。
【００１７】
その詳細構造を図２に示し、エジェクタ６は放熱器２から流出した高圧冷媒の圧力エネルギー（圧力ヘッド）を速度エネルギー（速度ヘッド）に変換して冷媒を減圧膨張させるノズル６１、ノズル６１から噴射する高い速度の冷媒流（ジェット流）により蒸発器５にて蒸発した気相冷媒を吸引する混合部６２、及びノズル６１から噴射する冷媒と蒸発器５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６３等からなるものである。この時、ノズル６１から混合部６２を経由してディフューザ６３に至る冷媒通路は、冷媒に不必要な圧力損失が発生しないように略直線状となっている。
【００１８】
３は、このエジェクタ６を内蔵しており、内部でエジェクタ６から噴出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えるエジェクタ一体気液分離器であり、分離された気相冷媒は圧縮機１に吸引され、分離された液相冷媒は蒸発器５側に吸引される。
【００１９】
その詳細構造を図２に示す。３１はエジェクタ６（ディフューザ６３）から噴出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して、その分離された液相冷媒を蓄える金属製のタンク部（タンク本体）であり、３２は、気液分離器３内の上部と下部を仕切る仕切り板である。
【００２０】
エジェクタ６には下方側から上方側に向けて鉛直方向に冷媒が流通し、且つ、エジェクタ６（ディフューザ６３）の冷媒出口から噴出する冷媒が、仕切り板３２の上側で、タンク部３１の天板内側に衝突するように、上方に向けてタンク部３１内に内蔵されている。
【００２１】
仕切り板３２とタンク部３１との間に冷媒が通過する通路３３が設けてある。エジェクタ６から噴出する冷媒は気液二相状態であるが、液相冷媒は通路３３を通って重力でタンク部３１の下方に溜まり、気相冷媒は上方に溜まって分離される。
【００２２】
上方の気相冷媒は、仕切り板３２の下側に開口した気相冷媒流出口３４から圧縮機１に吸引される。この時、仕切り板３２により気相冷媒に液相冷媒が混入するのが防がれる。また、下方の液相冷媒は、タンク部３１の下方に開口した液相冷媒流出口３５から蒸発器５に吸引される。４は、その蒸発器５への液相冷媒が流れる液相冷媒供給配管Ｐ１に設けられ、冷媒流量を調整するための流量調整弁である。
【００２３】
次に、エジェクタサイクルの概略作動を説明する。
【００２４】
圧縮機１が起動すると、エジェクタ一体気液分離器３から気相冷媒が圧縮機１に吸入され、圧縮された冷媒が放熱器２に吐出される。そして、放熱器２にて冷却された冷媒は、エジェクタ一体気液分離器３に内蔵されたエジェクタ６のノズル６１にて減圧膨張して蒸発器５内の冷媒を吸引する。
【００２５】
次に、蒸発器５から吸引された冷媒とノズル６１から吹き出す冷媒とは、混合部６２にて混合しながらディフィーザ６３にてその動圧が静圧に変換されてエジェクタ一体気液分離器３のタンク部３１内に噴出する。
【００２６】
一方、エジェクタ６にて蒸発器５内の冷媒が吸引されるため、蒸発器５にはエジェクタ一体気液分離器３から液相冷媒が流入し、その流入した冷媒は、車室内に吹き出す空気から吸熱して蒸発する。
【００２７】
次に、本発明の要部を説明する。
【００２８】
気液分離器３と蒸発器５とを結ぶ液相冷媒供給配管Ｐ１と、蒸発器５とエジェクタ６とを結ぶ蒸発冷媒回収配管Ｐ２の一部又は全体を束ねると共に、図３に示すように、両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２を発泡ウレタン等の熱伝導率の小さい断熱部材７にて覆ったものである。
【００２９】
冷凍サイクルの低圧側では冷媒温度は略等しく、且つ、その温度は外気温度より低い。このため、通常の蒸気圧縮式冷凍サイクルでは、膨張弁等の冷媒減圧手段は蒸発器の近傍に配置して低温となる低圧側冷媒配管を極力短くし、外気との熱交換による熱損失を極力防いでいる。
【００３０】
しかし、エジェクタサイクルでは、エンジンルーム内に配置された気液分離器３から低温の液相冷媒を車室内の蒸発器５に供給し、蒸発後の冷媒もエンジンルーム内に配置されたエジェクタ６に戻すことより、低圧側冷媒配管が長くなってしまううえエンジンルーム内の高温の雰囲気に晒されることとなるので、低圧側冷媒配管を流通する冷媒が加熱され冷凍サイクルの効率が低下する恐れがある。
【００３１】
これに対して、本実施形態では、低圧側の冷媒配管である液相冷媒供給配管Ｐ１と蒸発冷媒回収配管Ｐ２の一部又は全体を束ねた状態で、両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２を断熱部材７で覆っているので、低圧側冷媒配管を流通する冷媒が加熱されることを防止でき、冷凍サイクルの効率が低下することを防止できる。
【００３２】
ところで、仮に、両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２を束ねることなく各冷媒配管Ｐ１、Ｐ２それぞれを断熱部材７で覆うと、当然ながら両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２外表面全体を断熱部材７で覆う必要が有る。
【００３３】
しかし、本実施形態の如く、両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２を束ねれば両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２のうち外気（エンジンルーム内の高温の雰囲気）に晒される（熱移動に関与する）表面積が減少するので、低圧側の冷媒配管を流通する冷媒が加熱されることを効果的に防止できる。
【００３４】
尚、液相冷媒供給配管Ｐ１内を流通する冷媒の温度と蒸発冷媒回収配管Ｐ２内を流通する冷媒の温度とは略等しいので、両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２が接触するように束ねても、両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２間での熱移動はなく、束ねたことによっていずれか一方の冷媒配管を流通する冷媒が他方側の冷媒配管を流通する冷媒により加熱されるといった問題は発生しない。
【００３５】
因みに、本実施形態では、両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２が直接に接触するように束ねられていたが、樹脂や金属製の配管クランプを介して両冷媒配管Ｐ１、Ｐ２を隣接させた状態で束ねても良い。
【００３６】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、気液分離器の中にエジェクタ６を内蔵するエジェクタ一体気液分離器３としていたが、これに限らず、気液分離器の外面にエジェクタ６を結合して一体としたエジェクタ一体気液分離器３であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるエジェクタサイクルの模式図である。
【図２】本発明のエジェクタサイクルに適用されるエジェクタ一体気液分離器の断面模式図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）とも本発明のエジェクサイクルにおける低圧側の冷媒配管の断面図である。
【図４】従来のエジェクタサイクルの模式図である。
【符号の説明】
１  圧縮機
２  放熱器
３  エジェクタ一体気液分離器
５  蒸発器
６  エジェクタ
７  断熱部材
３１  タンク部
Ｐ１  液相冷媒供給配管
Ｐ２  蒸発冷媒回収配管
【図１】
0004407870.tif 000002
【図２】
0004407870.tif 000003
【図３】
0004407870.tif 000004
【図４】
0004407870.tif 000005