JP4867335B2 - Air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は暖房および/または冷媒を行う空気調和装置に関する。 The present invention relates to an air conditioner that performs heating and / or refrigerant.
従来の空気調和装置として、冷媒を圧縮させるコンプレッサと、コンプレッサにより圧縮された高圧の冷媒を凝縮させて液化を進行させる凝縮器と、液化が進行した冷媒を膨張させる膨張弁とを有するものが知られている。膨張弁では冷媒の運動エネルギが渦などとして最終的には熱エネルギとして捨てられるため、エネルギ効率の向上には限界がある。 2. Description of the Related Art Conventional air conditioners include a compressor that compresses refrigerant, a condenser that condenses high-pressure refrigerant compressed by the compressor and advances liquefaction, and an expansion valve that expands the refrigerant that has been liquefied. It has been. In the expansion valve, the kinetic energy of the refrigerant is eventually discarded as thermal energy as a vortex and the like, so there is a limit to improving the energy efficiency.
そこで、特許文献1には、冷媒の運動エネルギをできるだけ回収すべく、エジェクタを膨張弁の代わりに組み込んだ冷凍サイクルが開示されている。このものによれば、エジェクタの駆動流による運動エネルギが吸引流の加圧仕事に変換される。エジェクタにおいて膨張時のエネルギを速度エネルギに変換することで、冷媒の圧力を増加させてエネルギを回収でき、エネルギ効率を改善できる。更に、膨張した冷媒により、主流冷媒ルートにおける流量制御手段の入口側の冷媒を過冷させている。このものによれば、エジェクタで膨張させる前の冷媒が液相状態であることを前提としている。
Therefore,
また特許文献2には、エジェクタを組み込んだ冷凍サイクルが開示されている。冷凍サイクルは、駆動源により駆動され冷媒を圧縮させるコンプレッサと、コンプレッサにより圧縮された高圧の冷媒を凝縮させて液化を進行させる凝縮器と、液化が進行した冷媒を膨張させるエジェクタと、エジェクタから吐出された気液混合冷媒の液相冷媒と気相冷媒とを分離させるセパレータと、セパレータの液相冷媒が流入する入口とエジェクタの吸引流路に繋がる出口とをもち液相冷媒を蒸発させる蒸発器とを備えている。
上記した特許文献1、2に係る装置によれば、コンプレッサの消費動力を更に低減させことが要請されている。
According to the devices according to
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、エジェクタを用いつつ、コンプレッサの消費動力を更に低減させるのに有利な空気調和装置を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the above-mentioned actual condition, and makes it a subject to provide the air conditioning apparatus advantageous to further reducing the power consumption of a compressor, using an ejector.
(1)本発明者は、第1に、冷媒の断熱膨張過程において回収できるエネルギ量は、断熱膨張過程において生じるエンタルピ差の大きさに依存すること、第2に、エジェクタサイクルにおいて、冷媒の速度をVとし、膨張時におけるエンタルピ差をΔhとすると、エネルギの釣り合い式により、基本的には、V=sqrt(2・Δh)で表され、冷媒の運動エネルギ(速度エネルギ)が断熱膨張時におけるエンタルピ差Δhに換算でき、エンタルピ差Δhが増加すれば、冷媒の運動エネルギ(速度エネルギ)が増加し、回収できるエネルギが増加すること、第3に、凝縮器の出口からエジェクタの駆動流路の入口に供給される冷媒を、液相状態のみよりも、液相と気相との二相状態とすれば、断熱膨張時におけるエンタルピ差Δhが大きくとれ、ひいては冷媒の運動エネルギ(速度エネルギ)が増加し、回収できるエネルギが増加するということに着目し、かかる着目に基づいて本発明を完成させた。 (1) The present inventor firstly states that the amount of energy that can be recovered in the adiabatic expansion process of the refrigerant depends on the magnitude of the enthalpy difference generated in the adiabatic expansion process, and secondly, in the ejector cycle, the speed of the refrigerant Is V, and the enthalpy difference during expansion is Δh, it is basically expressed as V = sqrt (2 · Δh) by the energy balance equation, and the kinetic energy (velocity energy) of the refrigerant is If the enthalpy difference Δh can be converted into an enthalpy difference Δh, the kinetic energy (velocity energy) of the refrigerant increases and the energy that can be recovered increases. Third, from the outlet of the condenser, the drive path of the ejector If the refrigerant supplied to the inlet is in a two-phase state of a liquid phase and a gas phase rather than only in the liquid phase state, the enthalpy difference Δh at the time of adiabatic expansion can be increased. Increased coolant kinetic energy (speed energy), paying attention to the fact that the energy that can be recovered increases, and completed the present invention based on such interest.
(2)本発明に係る空気調和装置は、駆動源により駆動され冷媒を圧縮させるコンプレッサと、
コンプレッサにより圧縮された高圧の冷媒を凝縮させて液化を進行させる凝縮器と、
液化が進行した冷媒を流す駆動流路と駆動流路を流れる冷媒により吸引流を吸引する吸引流路と駆動流路を流れる冷媒と吸引流路を流れる吸引流とを混合させて混合流を形成する混合流路とを有するエジェクタと、
エジェクタで混合された混合流の液相と気相とを分離させるセパレータと、
セパレータの液相が流入する入口とエジェクタの吸引流路に繋がる出口とをもち冷媒の液相を蒸発させる蒸発器とを具備する空気調和装置において、
凝縮器の出口からエジェクタの駆動流路の入口に供給される冷媒を、液相および気相の二相状態に安定的に維持する気液二相状態安定化手段が、凝縮器の出口とエジェクタの駆動流路の入口との間に設けられており、更に、
凝縮器から気液二相状態安定化手段を経てエジェクタに供給される冷媒の液相と気相との二相状態の均質化を進行させる均質化手段が、気液二相状態安定化手段とエジェクタとの間に設けられていることを特徴とする。
(2) An air conditioner according to the present invention includes a compressor driven by a drive source to compress the refrigerant,
A condenser that condenses the high-pressure refrigerant compressed by the compressor and advances liquefaction;
A mixed flow is formed by mixing the drive flow path for flowing the liquefied refrigerant, the suction flow path for sucking the suction flow by the refrigerant flowing through the drive flow path, and the refrigerant flowing through the drive flow path and the suction flow flowing through the suction flow path An ejector having a mixing flow path;
A separator for separating the liquid phase and the gas phase of the mixed flow mixed by the ejector;
In an air conditioner including an evaporator for evaporating a liquid phase of a refrigerant having an inlet through which a liquid phase of a separator flows and an outlet connected to a suction flow path of an ejector,
Gas-liquid two-phase stabilization means for stably maintaining the refrigerant supplied from the outlet of the condenser to the inlet of the drive flow path of the ejector in a two-phase state of a liquid phase and a gas phase is provided with the outlet of the condenser and the ejector. Between the inlet of the drive flow path of
The homogenizing means for proceeding the homogenization of the two-phase state of the liquid phase and the gas phase of the refrigerant supplied from the condenser to the ejector via the gas-liquid two-phase state stabilizing means is a gas-liquid two-phase state stabilizing means. characterized in that it kicked set between the ejector.
(3)コンプレッサにより圧縮された高温高圧の冷媒は、凝縮器において放熱により凝縮され、液化を進行させる。液化が進行した冷媒はエジェクタに供給され、エジェクタの駆動流路を流れて膨脹(断熱膨脹)する。エジェクタからセパレータに供給される冷媒は、液相と気相とが混合したものである。セパレータは液相と気相とを分離する。冷媒のうちセパレータで分離された気相は、コンプレッサに供給されて圧縮されて再び高圧化され、凝縮器に再び供給される。冷媒のうちセパレータで分離された液相は、蒸発器に供給されて蒸発器において膨張に使用される。ここで、蒸発器が室内機側であれば、室内が冷房される。凝縮器が室内機側であれば、室内が暖房される。 (3) The high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the compressor is condensed by heat radiation in the condenser and advances liquefaction. The liquefied refrigerant is supplied to the ejector and expands (adiabatic expansion) through the ejector drive flow path. The refrigerant supplied from the ejector to the separator is a mixture of a liquid phase and a gas phase. The separator separates the liquid phase and the gas phase. The gas phase separated from the refrigerant by the separator is supplied to the compressor, compressed and pressurized again, and supplied to the condenser again. The liquid phase separated by the separator among the refrigerant is supplied to the evaporator and used for expansion in the evaporator. Here, if the evaporator is on the indoor unit side, the room is cooled. If the condenser is on the indoor unit side, the room is heated.
ところで、液化が進行した冷媒はエジェクタに供給され、エジェクタの駆動流路を流れて膨脹(断熱膨脹)する。このとき蒸発器で蒸発されて気相化された冷媒は、エジェクタの吸引流路からエジェクタ内に吸引流として吸引される。そして、エジェクタの駆動流路を流れる駆動流と、エジェクタの吸引流路から吸引された吸引流は、エジェクタの混合流路において混合されて混合流となる。この場合、吸引流を吸引しない場合よりも、混合流の圧力は増加するため、コンプレッサの吸入ポートに供給される冷媒の気相の圧力が増加する。このためコンプレッサの消費動力が低減され、省エネルギ化に貢献できる。 By the way, the liquefied refrigerant is supplied to the ejector and expands (adiabatically expands) through the drive flow path of the ejector. At this time, the refrigerant evaporated by the evaporator and vaporized is sucked as a suction flow into the ejector from the suction passage of the ejector. The drive flow that flows through the drive flow path of the ejector and the suction flow sucked from the suction flow path of the ejector are mixed in the mixing flow path of the ejector to become a mixed flow. In this case, since the pressure of the mixed flow increases as compared with the case where the suction flow is not sucked, the pressure of the gas phase of the refrigerant supplied to the suction port of the compressor increases. For this reason, the power consumption of a compressor is reduced and it can contribute to energy saving.
本発明によれば、気液二相状態安定化手段が凝縮器の出口とエジェクタの駆動流路の入口とを繋ぐ流路に設けられている。このため、凝縮器の出口からエジェクタの駆動流路の入口に供給される冷媒を、液相と気相との二相状態とする気液二相状態に安定的に維持することができる。 According to the present invention, the gas-liquid two-phase state stabilizing means is provided in the flow path connecting the outlet of the condenser and the inlet of the drive flow path of the ejector. For this reason, the refrigerant supplied from the outlet of the condenser to the inlet of the drive channel of the ejector can be stably maintained in a gas-liquid two-phase state in which the liquid phase and the gas phase are in a two-phase state.
本発明によれば、凝縮器の出口から気液二相状態安定化手段を経てエジェクタの駆動流路の入口に供給される冷媒を、液相状態(単相流)のみよりも、液相と気相との二相状態を安定的に形成することができる。これによりモリエル線図の特性上、液相状態(単相流)のみの冷媒よりも、液相と気相との二相状態の冷媒によれば、断熱膨張時におけるエンタルピ差Δhが大きくとれる。このようにエンタルピ差Δhが増加するため、エネルギの釣り合い式(V=sqrt(2・Δh)により冷媒の運動エネルギ(速度エネルギ)が増加する。これによりコンプレッサの吸い込み側の冷媒の圧力が増加する。ひいてはコンプレッサの消費動力が低減される。 According to the present invention, the refrigerant supplied from the outlet of the condenser to the inlet of the drive flow path of the ejector via the gas-liquid two-phase state stabilizing means is more liquid-phase than the liquid-phase state (single-phase flow). A two-phase state with the gas phase can be stably formed. Thereby, the enthalpy difference Δh at the time of adiabatic expansion can be increased according to the characteristics of the Mollier diagram, according to the refrigerant in the two-phase state of the liquid phase and the gas phase, compared to the refrigerant in the liquid phase state (single phase flow) only. Since the enthalpy difference Δh increases in this way, the kinetic energy (velocity energy) of the refrigerant increases by the energy balance equation (V = sqrt (2 · Δh). This increases the refrigerant pressure on the suction side of the compressor. As a result, the power consumption of the compressor is reduced.
更に本発明によれば、凝縮器から気液二相状態安定化手段を経てエジェクタに供給される冷媒の液相と気相との二相状態の均質化を進行させる均質化手段が、気液二相状態安定化手段とエジェクタとの間に設けられている。このような均質化手段により、凝縮器から気液二相状態安定化手段を経てエジェクタに供給される冷媒の液相と気相との二相状態における均質化を進行させることができる。このように液相と気相の二相状態(二相状態)が微細化されて均質化される。 Furthermore, according to the present invention, the homogenizing means for proceeding the homogenization of the two-phase state of the liquid phase and the gas phase of the refrigerant supplied from the condenser to the ejector through the gas-liquid two-phase state stabilizing means includes the gas-liquid It is kicked set between the two-phase state stabilization means and the ejector. By such a homogenizing means, the homogenization in the two-phase state of the liquid phase and the gas phase of the refrigerant supplied from the condenser to the ejector through the gas-liquid two-phase state stabilizing means can be advanced. Thus, the two-phase state (two-phase state) of the liquid phase and the gas phase is refined and homogenized.
本発明によれば、気液二相状態安定化手段は、凝縮器の出口から気液二相状態安定化手段を経てエジェクタの駆動流路の入口に供給される冷媒を、液相状態(単相流)のみの冷媒よりも、液相と気相との二相状態の冷媒を安定的に形成し、これをエジェクタの駆動流路に供給することができる。これにより液相状態(単相流)のみの冷媒よりも、断熱膨張時におけるエンタルピ差Δhが大きくとれる。このようにエンタルピ差Δhが増加するため、エネルギの釣り合い式(V=sqrt(2・Δh)により冷媒の運動エネルギ(速度エネルギ)が増加し、コンプレッサの吸入側の冷媒の圧力が増加する。ひいてはコンプレッサの消費動力が低減される。 According to the present invention, the gas-liquid two-phase state stabilizing means converts the refrigerant supplied from the outlet of the condenser to the inlet of the drive channel of the ejector through the gas-liquid two-phase state stabilizing means. A refrigerant in a two-phase state of a liquid phase and a gas phase can be formed more stably than a refrigerant having only a (phase flow) and supplied to the drive flow path of the ejector. Thereby, the enthalpy difference Δh at the time of adiabatic expansion can be made larger than that of the refrigerant only in the liquid phase state (single phase flow). Since the enthalpy difference Δh increases in this way, the energy balance equation (V = sqrt (2 · Δh) increases the kinetic energy (velocity energy) of the refrigerant, thereby increasing the refrigerant pressure on the suction side of the compressor. The power consumption of the compressor is reduced.
更に本発明によれば、凝縮器から気液二相状態安定化手段を経てエジェクタに供給される冷媒の液相と気相との二相状態の均質化を進行させる均質化手段が、気液二相状態安定化手段とエジェクタとの間に設けられている。このような均質化手段により、凝縮器から気液二相状態安定化手段を経てエジェクタに供給される冷媒の液相と気相との二相状態における均質化を進行させることができる。このように液相と気相の二相状態(二相状態)が微細化されて均質化される。これによりエンタルピ差Δhを冷媒の速度エネルギに変換する変換効率が向上する。 Furthermore, according to the present invention, the homogenizing means for proceeding the homogenization of the two-phase state of the liquid phase and the gas phase of the refrigerant supplied from the condenser to the ejector through the gas-liquid two-phase state stabilizing means includes the gas-liquid It is kicked set between the two-phase state stabilization means and the ejector. By such a homogenizing means, the homogenization in the two-phase state of the liquid phase and the gas phase of the refrigerant supplied from the condenser to the ejector through the gas-liquid two-phase state stabilizing means can be advanced. Thus, the two-phase state (two-phase state) of the liquid phase and the gas phase is refined and homogenized. Thereby, the conversion efficiency which converts enthalpy difference (DELTA) h into the speed energy of a refrigerant | coolant improves.
コンプレッサは駆動源により駆動され冷媒を圧縮させる。冷媒としてはフルオロカーボン系、炭化水素系、二酸化炭素系が例示される。駆動源としてはエンジンまたは電動モータが挙げられる。エンジンはガス燃料で駆動するガスエンジンでも、液体燃料で駆動するエンジンでも良い。エジェクタは、液化が進行した冷媒が流れる駆動流路と、吸引流を吸引する吸引流路と、駆動流路を流れる冷媒と吸引流路を流れる吸引流とを混合させて混合流を形成する混合流路とを有する。セパレータは、エジェクタで混合された混合流の液相と気相とを分離させる。蒸発器は、セパレータの液相が流入する入口と、エジェクタの吸引流路に繋がる出口とをもち、冷媒の液相を蒸発させる。 The compressor is driven by a driving source to compress the refrigerant. Examples of the refrigerant include a fluorocarbon type, a hydrocarbon type, and a carbon dioxide type. Examples of the drive source include an engine or an electric motor. The engine may be a gas engine driven by gas fuel or an engine driven by liquid fuel. The ejector is a mixture that forms a mixed flow by mixing the driving flow path through which the liquefied refrigerant flows, the suction flow path for sucking the suction flow, and the refrigerant flowing through the drive flow path and the suction flow flowing through the suction flow path And a flow path. The separator separates the liquid phase and the gas phase of the mixed flow mixed by the ejector. The evaporator has an inlet through which the liquid phase of the separator flows and an outlet connected to the suction flow path of the ejector, and evaporates the liquid phase of the refrigerant.
気液二相状態安定化手段は、凝縮器の出口とエジェクタの駆動流路の入口とを繋ぐ流路に設けられている。気液二相状態安定化手段は、凝縮器の出口からエジェクタの駆動流路の入口に供給される冷媒を、液相のみの状態でなく、液相と気相との二相状態に安定的に維持するものである。 The gas-liquid two-phase state stabilization means is provided in a flow path that connects the outlet of the condenser and the inlet of the drive flow path of the ejector. The gas-liquid two-phase state stabilizing means stabilizes the refrigerant supplied from the outlet of the condenser to the inlet of the drive channel of the ejector in a two-phase state of a liquid phase and a gas phase instead of only the liquid phase. To maintain.
気液二相状態安定化手段は、好ましくは、凝縮器の出口からエジェクタの駆動流路の入口に供給される冷媒の流量を可変とする流量可変機構を備えている。流量可変機構は、好ましくは、開度が可変の流量制御弁および開度が可変の流体絞りのうちの少なくとも一つで形成されている。 The gas-liquid two-phase state stabilization means preferably includes a variable flow rate mechanism that varies the flow rate of the refrigerant supplied from the outlet of the condenser to the inlet of the drive channel of the ejector. The flow rate variable mechanism is preferably formed by at least one of a flow rate control valve having a variable opening degree and a fluid throttle having a variable opening degree.
好ましくは、気液二相状態安定化手段は、流量可変機構の上流の冷媒の温度TAを検知する第1温度検知手段と、流量可変機構の下流の冷媒の温度TBを検知する第2温度検知手段とを備えており、TA−TBが所定温度以上(一般的には0℃以上)のとき流量可変機構の開度を増加させ、流量可変機構の下流側の冷媒流量を増加させる。ここで、エジェクタに供給される冷媒が二相状態のときには、温度TAと温度TBとが近づく(好ましくは等しくなる)。これに対して、エジェクタに供給される冷媒が液相状態(1相状態)のときには、TA>TBとなり、TA−TBが所定温度以上(一般的には0℃)以上となる。そこで、TA−TBが所定温度以上(一般的には0℃以上)のときには、気液二相状態安定化手段は流量可変機構の開度を増加させ、流量可変機構の下流側の冷媒流量を増加させる。これにより冷媒の気液二相状態化が促進され、温度TAと温度TBとが近づく。好ましくは、温度TAと温度TBとが等しくなる。 Preferably, the gas-liquid two-phase state stabilization unit includes a first temperature detection unit that detects a temperature TA of the refrigerant upstream of the flow rate variable mechanism, and a second temperature detection that detects a temperature TB of the refrigerant downstream of the flow rate variable mechanism. And when the TA-TB is equal to or higher than a predetermined temperature (generally 0 ° C. or higher), the opening degree of the flow rate variable mechanism is increased, and the refrigerant flow rate downstream of the flow rate variable mechanism is increased. Here, when the refrigerant supplied to the ejector is in a two-phase state, the temperature TA and the temperature TB approach (preferably become equal). On the other hand, when the refrigerant supplied to the ejector is in a liquid phase state (one phase state), TA> TB, and TA-TB is equal to or higher than a predetermined temperature (generally 0 ° C.). Therefore, when TA-TB is equal to or higher than a predetermined temperature (generally 0 ° C. or higher), the gas-liquid two-phase state stabilizing means increases the opening of the flow rate variable mechanism to reduce the refrigerant flow rate downstream of the flow rate variable mechanism. increase. Thereby, the gas-liquid two-phase state of a refrigerant | coolant is accelerated | stimulated and temperature TA and temperature TB approach. Preferably, the temperature TA and the temperature TB are equal.
また、気液二相状態安定化手段は、エジェクタの駆動流路に供給される冷媒の状態を光学的に検知する光検知手段をもち、光学的に液相状態(単相状態)であると判定されるとき、流量可変機構の開度を増加させる形態が例示される。 Further, the gas-liquid two-phase state stabilizing means has light detecting means for optically detecting the state of the refrigerant supplied to the drive flow path of the ejector, and is optically in the liquid phase state (single phase state). When judged, the form which increases the opening degree of a flow variable mechanism is illustrated.
気液二相状態安定化手段を経てエジェクタに供給される冷媒の液相と気相との二相状態の均質化を進行させる均質化手段が、気液二相状態安定化手段とエジェクタとの間に設けられている。好ましくは、均質化手段は、細孔を有する細孔保有部材である。細孔により、液相が分離されると共に気相が分離されるため、液相と気相の二相状態(二相状態)が微細化されて均質化される。これによりエンタルピ差Δhを冷媒の速度エネルギに変換する変換効率が向上する。細孔保有部材としては網状部材、繊維の集積体、粒子の集積体が例示される。繊維としてのガラス繊維、炭素繊維、金属繊維が例示される。網状部材はストレーナが例示される。ストレーナは1個でも良いし、あるいは、冷媒の流れ方向において複数個並設させても良い。また、複数枚のシート状の網状部材を積層させても良い。粒子としては、金属玉、樹脂玉、セラミックス玉等が例示される。 The homogenizing means for proceeding the homogenization of the two-phase state of the liquid phase and the gas phase of the refrigerant supplied to the ejector via the gas-liquid two-phase state stabilizing means is provided between the gas-liquid two-phase state stabilizing means and the ejector. It has been kicked set in between. Preferably, homogenizing means is a pore held member having pores. Since the liquid phase is separated and the gas phase is separated by the pores, the two-phase state (two-phase state) of the liquid phase and the gas phase is refined and homogenized. Thereby, the conversion efficiency which converts enthalpy difference (DELTA) h into the speed energy of a refrigerant | coolant improves. Examples of the pore-retaining member include a net-like member, a fiber aggregate, and a particle aggregate. Examples of the fiber include glass fiber, carbon fiber, and metal fiber. The mesh member is exemplified by a strainer. One strainer may be used, or a plurality of strainers may be arranged in parallel in the flow direction of the refrigerant. A plurality of sheet-like net members may be laminated. Examples of the particles include metal balls, resin balls, ceramic balls, and the like.
以下、本発明の実施例1について図1から図5を参照して具体的に説明する。空気調和装置の第1冷媒循環路100は、駆動源としてのエンジンにより駆動され気相状の冷媒を圧縮させるコンプレッサ102と、コンプレッサ102により圧縮された高温高圧の冷媒を凝縮させて液化を進行させる凝縮器104と、液化が進行した冷媒を膨張(断熱膨脹)させる機能をもつエジェクタ106と、エジェクタ106から吐出された気液混合冷媒の液相と気相とを分離させるセパレータ114とを繋ぐ。コンプレッサ102は、セパレータ114の気相に繋がる吸入ポート102aと、凝縮器104に繋がる吐出ポート102cとをもつ。凝縮器104に空気を供給して凝縮器104を冷却するファン116が凝縮器104の近傍に設けられている。空気調和装置の第2冷媒循環路200は第1冷媒循環路100に繋がる。第2冷媒循環路200は、セパレータ114の液相部分とエジェクタ106の吸引流路109とを繋いでおり、蒸発器202をもつ。蒸発器202は、セパレータ114に貯留されている冷媒の液相が流入する入口202iと、エジェクタ106に繋がる出口202oとをもつ。セパレータ114に貯留されている冷媒の液相は蒸発器202で膨張する。
図2はエジェクタ106の内部構造を示す。図2に示すように、エジェクタ106は、凝縮器104で液化が進行した冷媒を膨張(断熱膨張)させるために冷媒を流す駆動流路107を形成するノズル部108と、蒸発器202の出口202oから吐出される気相冷媒を吸引流として吸引する吸引流路109に繋がる連接部110と、駆動流路107を流れる駆動流M1と吸引流路109を流れる吸引流M2とを混合させて混合流を形成する混合流路111とを有する。混合流路111において駆動流と吸引流とが合流するため、冷媒の圧力は増加する。なお、混合流を形成する混合流路111は、下流に向かうにつれて流路が増加する円錐形状のディヒューザ部112をもつ。
FIG. 2 shows the internal structure of the
図1に示すように、凝縮器104の出口とエジェクタ106の駆動流路107の入口とを繋ぐ中間流路301には、気液二相状態安定化手段300が設けられている。このため、凝縮器104の出口からエジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される冷媒を、液相と気相とが混合する気液二相状態(液相と気相との二相状態)に安定的に維持することができる。
As shown in FIG. 1, a gas-liquid two-phase
気液二相状態安定化手段300は、凝縮器104の出口からエジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される冷媒を、液相と気相との二相状態に安定的に形成するものであり、流量可変機構としての第1流量制御弁302と、第1流量制御弁302を制御する制御部308とを有する。第1流量制御弁302は、冷媒が流れるときには所定の開度をもつ。
The gas-liquid two-phase state stabilizing means 300 stably forms the refrigerant supplied from the outlet of the
更に、気液二相状態安定化手段300は、第1流量制御弁302の上流の冷媒の温度TAを検知する第1温度センサ303(第1温度検知手段)と、第1流量制御弁302の下流の冷媒の温度TBを検知する第2温度センサ305(第2温度検知手段)とを備えており、TA−TBが所定温度以上(一般的には0℃以上)のとき、第1流量制御弁302の開度を増加させ、第1流量制御弁302を流れる冷媒流量を増加させる。これによりエジェクタ106に供給される前の段階の冷媒(即ち、図3に示すモリエル線図において(3)に示す冷媒状態)は、モリエル線図において矢印S1方向の側に移行し、気相および液相がより安定的に存在する気液二相状態となる。
Furthermore, the gas-liquid two-phase state stabilization means 300 includes a first temperature sensor 303 (first temperature detection means) that detects the refrigerant temperature TA upstream of the first
なお、第1温度センサ303および第2温度センサ305による測温に公差があるときには、公差を補正することができる。公差を補正しないときには、TA−TBが仮に0℃であっても、公差の影響で0℃にならないことがある。
When there is a tolerance in temperature measurement by the
ここで、冷媒が二相状態のときには、温度TAと温度TBとが近づく(好ましくは等しくなる)。これに対して冷媒が液相のみの状態(1相状態)のときには、TA>TBとなり、TA−TBが所定温度以上(一般的には0℃)以上となる。そこで、TA−TBが所定温度以上(一般的には0℃以上)のときには、気液二相状態安定化手段300は第1流量制御弁302の開度を増加させ、第1流量制御弁302を透過する冷媒流量を増加させる。これにより温度TAと温度TBとが近づき、等しくなる。
Here, when the refrigerant is in a two-phase state, the temperature TA and the temperature TB approach (preferably become equal). On the other hand, when the refrigerant is in a liquid phase only state (one phase state), TA> TB, and TA-TB is equal to or higher than a predetermined temperature (generally 0 ° C.). Therefore, when TA-TB is equal to or higher than a predetermined temperature (generally 0 ° C. or higher), the gas-liquid two-phase state stabilization means 300 increases the opening degree of the first
本実施例によれば、コンプレッサ102により圧縮された高温高圧の冷媒は、凝縮器104において放熱により凝縮されて液化が進行する。凝縮器104で液化が進行した冷媒は、エジェクタ106の駆動流路107に供給され、エジェクタ106の駆動流路107を流れる。このとき液化が進行した冷媒は膨張(断熱膨脹)する。
According to the present embodiment, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
エジェクタ106の駆動流路107の出口から吐出された気液二相状態の冷媒は、セパレータ114に供給され、セパレータ114により液相と気相とに分離される。冷媒のうちセパレータ114で分離された気相は、コンプレッサ102の吸入ポート102aに吸い込まれ、コンプレッサ102で再び圧縮されて高圧化され、吐出ポート102cから凝縮器104に再び供給される。
The gas-liquid two-phase refrigerant discharged from the outlet of the
これに対して冷媒のうちセパレータ114で分離された液相は、第2流量制御弁400を経て、蒸発器202の入口202iから蒸発器202に供給され、蒸発器202において膨張して気相となる。気相となった冷媒は、蒸発器202の出口202oから吐出され、エジェクタ106の吸引流路109に吸引流として吸引される。
On the other hand, the liquid phase separated by the
ここで、凝縮器104において液化が進行した冷媒は、エジェクタ106の駆動流路107に供給されて膨張される。このとき蒸発器202で蒸発されて気相化した冷媒は、エジェクタ106の吸引流路109からエジェクタ106内に吸引流として吸引される。そして、エジェクタ106の駆動流路107を流れる駆動流M1と、エジェクタ106の吸引流路109から吸引された吸引流M2とは、エジェクタ106の混合流路111において混合されて混合流となる。この場合、吸引流をエジェクタ106内に吸引しない場合よりも、混合流の圧力は増加する。このため、コンプレッサ102の吸入ポート102aに供給される冷媒の気相の圧力が増加する。このためコンプレッサ102の消費動力が低減され、省エネルギ化に貢献できる。
Here, the refrigerant that has been liquefied in the
本実施例によれば、放熱性をもつ凝縮器104が室内機側であれば、室内機は暖房機能を有する。吸熱性をもつ蒸発器202が室内機側であれば、室内機は冷房機能を有する。なお、凝縮器104が室内機側であり、暖房時には凝縮器104を暖房側として使用する。且つ、冷房時には、図略の流路切替弁により流路を切り替え、室内機側の凝縮器104を蒸発器として使用すると共に蒸発器202を凝縮器として使用すれば、室内機を冷房として機能させることもできる。
According to the present embodiment, if the
図3および図4は、冷媒の状態を示すモリエル線図を示す。図3および図4の横軸はエンタルピを示し、縦軸は冷媒の圧力を示す。モリエル線において、特性線SAよりも左側の領域は、液相状態(L)に相当する。特性線SAおよび特性線SBで包囲された領域は、気液二相状態(G+L)に相当する。特性線SBよりも右側の領域は、気相状態(G)に相当する(図4参照)。 3 and 4 are Mollier diagrams showing the state of the refrigerant. 3 and 4, the horizontal axis represents enthalpy, and the vertical axis represents refrigerant pressure. In the Mollier line, the region on the left side of the characteristic line SA corresponds to the liquid phase state (L). A region surrounded by the characteristic line SA and the characteristic line SB corresponds to a gas-liquid two-phase state (G + L). Region of the right side of the characteristic line SB corresponds to a gas phase (G) (see FIG. 4).
図1の冷媒回路上の符号(1)〜(9)はそれぞれ、図3に示すモリエル線図の符号(1)〜(9)の状態に相当する。即ち、コンプレッサ102に吸入される冷媒は、(1)に示す状態である。コンプレッサ102による圧縮工程により、冷媒は(1)に示す状態から、(2)に示す状態となり、高圧化すると共にエンタルピが増大する。このサイクルにおいて、(2)に示す状態では、圧力およびエンタルピが最も高い。凝縮器104における凝縮工程により、冷媒は(2)から(3)に示す状態となり、圧力が一定のままエンタルピが低下する。これにより高圧のまま液化が進行する。液化が進行した高圧の冷媒は、膨張要素として機能するエジェクタ106における膨張工程(断熱膨張)により、(3)に示す状態から、(4)に示す状態となり、減圧され、膨脹(断熱膨脹)する。(4)に示す状態は、冷媒の気液二相状態である。エジェクタ106の駆動流路107を流れる冷媒の駆動流は、(4)に示す状態つまり気液二相状態である。エジェクタ106の吸引流路109から吸引される吸引流は、(9)に示す状態(気相状態)である。駆動流と吸引流とは、エジェクタ106のノズル部108の先端部108cにおいて合流する(合流開始は図3においてX点に相当)。エジェクタ106の混合流路111において次第に合流が進行するため、冷媒は、図3においてX点から(5)に示す状態に移行し、昇圧される。
Reference numerals (1) to (9) on the refrigerant circuit in FIG. 1 correspond to the states of reference numerals (1) to (9) in the Mollier diagram shown in FIG. That is, the refrigerant sucked into the
(5)に示す状態に昇圧された冷媒は、セパレータ114により気相と液相とに分離される。分離された気相は、(1)に示す状態に相当する。分離された気相は、コンプレッサ102の吸引力によりコンプレッサ102に吸引されて圧縮され、(1)に示す状態から、(2)に示す状態となる。これに対して、セパレータ114で分離された液相は、特性線SA上において、(6)に示す状態に相当する。セパレータ114の液相は第2流量制御弁400により減圧され、(7)に示す状態となり、蒸発器202に供給される。(7)に示す状態の冷媒は、蒸発器202で蒸発されて気相化が進行すると、(8)に示す状態となる。
The refrigerant whose pressure is increased to the state shown in (5) is separated into a gas phase and a liquid phase by the
ここで図4に示すモリエル線図では、a1→b1、a2→b2、a3→b3は共に冷媒の断熱膨張過程を示す。a1、a2、a3は、エジェクタ106において断熱膨脹する前の状態を示し、エジェクタ106の駆動流路107の入口の冷媒状態に相当する。b1、b2、b3は、エジェクタ106において断熱膨張した後の冷媒状態に相当する。図4において、a1→b1のエンタルピ差をΔh1とし示す。a2→b2のエンタルピ差をΔh2として示す。a3→b3のエンタルピ差をΔh3として示す。図4に示すモリエル線図において、等エントロピ線は、特性線SAよりも矢印S1方向に移行した方が寝る方向に傾斜する。このため、上記した断熱膨張過程が矢印S1方向に移行した方が、モリエル線図において、エンタルピ差Δhは増加する。即ち、Δh1<Δh2<Δh3の関係が成立する。ここで、a1→b1は、液相状態の冷媒を断熱膨張させる過程に相当する。a2→b2は、気液二相状態の冷媒を断熱膨張させる過程に相当する。a3→b3は、気液二相状態の冷媒を断熱膨張させる過程に相当する。
Here, in the Mollier diagram shown in FIG. 4, a1 → b1, a2 → b2, and a3 → b3 all indicate the adiabatic expansion process of the refrigerant. a1, a2, and a3 indicate states before the adiabatic expansion in the
本実施例によれば、凝縮器104の出口からエジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される冷媒が液相(単相)状態となるときには、第1流量制御弁302の開度を増加させる。これにより、凝縮器104の出口からエジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される冷媒は、液相と気相とが混合した気液二相状態(気液混合状態)となる。この結果、図4に示すモリエル線図おいて、エジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される冷媒の状態が矢印S1方向に移行する。即ち、エジェクタ106に供給される冷媒は、液相状態(一相状態)から、安定的な気液二相状態(気液混合状態)となる。この結果、断熱膨脹工程におけるエンタルピ差Δhが増加する。従ってエネルギの釣り合い式(V=sqrt(2・Δh)により冷媒の速度エネルギが増加する。ひいては、コンプレッサ102の吸入ポートに吸い込まれる冷媒の圧力が増加する。これによりコンプレッサ102の消費動力が低減され、コンプレッサ102の動力の省エネルギ化が図られる。
According to this embodiment, when the refrigerant supplied from the outlet of the
本実施例によれば、図5に示すように、凝縮器104の出口から気液二相状態安定化手段300を経てエジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される気液二相状態の冷媒の均質化を進行させる均質化手段として機能するストレーナ500が設けられている。ストレーナ500は、凝縮器104(気液二相状態安定化手段300)の出口とエジェクタ106の駆動流路107の入口との間において設けられている。つまり、ストレーナ500は、気液二相状態安定化手段300の構成要素である第1流量制御弁302とエジェクタ106の駆動流路107の入口との間において設けられている。ストレーナ500は、多数の細孔をもつ網状の円筒部材501と、円筒部材501に一体的に連接された多数の細孔をもつ網状の先端部502とをもつ。
According to this embodiment, as shown in FIG. 5, the gas-liquid two-phase state supplied from the outlet of the
気液二相状態安定化手段300を経てエジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される冷媒が気液二相状態であったとしても、気相および液相が粗い状態であるスラグ流であれば、冷媒の流れの安定性が損なわれることがある。この点本実施例によれば、エジェクタ106に供給される冷媒が、気液二相状態であるもののスラグ流であったしても、ストレーナ500の網目である細孔により、気液二相状態は更に微細化されて均質化される。これにより気液二相状態における液相および気相の粒子径が微細化し、速度エネルギを大きく取ることができ、エンタルピ差Δhを冷媒の速度エネルギに変換する変換効率が向上する。
[参考例1]
Even if the refrigerant supplied to the inlet of the
[Reference Example 1]
以下、本発明の参考例1について図6を参照して具体的に説明する。参考例1は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本例によれば、図6に示すように、エジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される気液二相状態の冷媒の均質化を進行させる均質化手段としてのストレーナ500が設けられている。ストレーナ500はエジェクタ106の内部に組み込まれている(図6参照)。ストレーナ500の細孔により、気液二相状態の冷媒が微細化されて一層均質化される。これによりエンタルピ差Δhを冷媒の速度エネルギに変換する変換効率が向上する。
[参考例2]
Hereinafter, Reference Example 1 of the present invention will be specifically described with reference to FIG. The reference example 1 has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. According to this example , as shown in FIG. 6, a
[Reference Example 2]
以下、本発明の参考例2について図7を参照して具体的に説明する。参考例2は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本例によれば、図7に示すように、エジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される気液二相状態の冷媒の均質化を進行させる均質化手段としての網状部材510が設けられている。網状部材510は冷媒の流れ方向において直列に複数個並設されている。網状部材510に形成される細孔により、気液二相状態の冷媒が微細化されて均質化される。これによりエンタルピ差Δhを冷媒の速度エネルギに変換する変換効率が向上する。
[参考例3]
Hereinafter, Reference Example 2 of the present invention will be specifically described with reference to FIG. The reference example 2 has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. According to this example , as shown in FIG. 7, a
[Reference Example 3]
以下、本発明の参考例3について図8を参照して具体的に説明する。参考例3は実施例1と基本的には同様の構成、同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本例によれば、図8に示すように、エジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される気液二相状態の冷媒の均質化を進行させる均質化手段としての繊維集積体520が設けられている。繊維集積体520はガラス繊維で形成されている。繊維集積体520に形成される繊維間の隙間(細孔)を冷媒が通過するため、気液二相状態の冷媒が微細化されて均質化される。これによりエンタルピ差Δhを冷媒の速度エネルギに変換する変換効率が向上する。なおガラス繊維に代えて炭素繊維、耐食性が良い金属繊維としても良い。
[実施例2]
Hereinafter, Reference Example 3 of the present invention will be specifically described with reference to FIG. The reference example 3 has basically the same configuration and the same function and effect as the first embodiment. Hereinafter, the description will focus on the different parts. According to this example , as shown in FIG. 8, a
[Example 2 ]
以下、本発明の実施例2について図9を参照して具体的に説明する。本実施例は実施例1と基本的には同様の構成を有しており、従って、均質化手段として機能するストレーナ500を実施例1と同様の位置に備えており、実施例1と基本的には同様の作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、図9に示すように、気液二相状態安定化手段300Bは、エジェクタ106の駆動流路107の入口に供給される冷媒を、液相と気相との二相状態に安定的に維持するものであり、流量可変機構としての第1流量制御弁302と、第1流量制御弁302を制御する制御部308とを有する。第1流量制御弁302は、冷媒が流れるときには所定の開度をもつ。凝縮器104とエジェクタ106との繋ぐ中間流路301の通路壁には、透明ガラスまたは透明樹脂で形成された透明部分301cが部分に形成されている。気液二相状態安定化手段300Bは、光センサ505(光検知手段)を備えている。光センサ505からの光は、第1流量制御弁302とエジェクタ106との間(具体的には透明部分301c)を流れる冷媒の状態を検知する。つまり、光センサ505からの光は、中間流路301の透明部分に対して透過または反射し、透明部分301cを流れる冷媒の状態を検知する。光センサ505の信号は制御部308に入力される。
The second embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to FIG. This embodiment basically has the same configuration as that of the first embodiment. Therefore, the
ここで、第1流量制御弁302とエジェクタ106との間を流れる冷媒の状態が液相のみであるときにおける光透過状態または光反射状態は、制御部308のメモリに格納されている。また、第1流量制御弁302とエジェクタ106との間を流れる冷媒の状態が液相および気相の二相状態であるときにおける光透過状態または光反射状態は、制御部308のメモリに格納されている。
Here, the light transmission state or the light reflection state when the state of the refrigerant flowing between the first
光センサ505の信号に基づいて、第1流量制御弁302とエジェクタ106との間を流れる冷媒の状態が冷媒の液相のみであると、制御部308が判定するときには、制御部308は第1流量制御弁302の開度を増加させる。これにより実施例1の場合と同様に、第1流量制御弁302を流れる冷媒流量を増加させる。
[実施例3]
When the
[Example 3]
図10及び図11図は、本発明によるエンジン駆動ヒートポンプ式の空気調和装置の実施例の回路図である。図10は冷房時の作動状態を示す。図11は暖房時の作動状態を示す。図10および図11に示すように、気液二相状態安定化手段300は、エジェクタ15に供給される冷媒を、液相と気相との二相状態に安定的に維持するものである。実施例1の場合と同様に、気液二相状態安定化手段300は、流量可変機構としての第1流量制御弁32と、第1流量制御弁32の上流の冷媒の温度TAを検知する第1温度センサ303(第1温度検知手段)と、第1流量制御弁32の下流の冷媒の温度TBを検知する第2温度センサ305(第2温度検知手段)とを備えている。気液二相状態安定化手段300は、温度TA−温度TBが0℃以上のとき、第1流量制御弁32の開度を増加させる。
10 and 11 are circuit diagrams of an embodiment of an engine driven heat pump type air conditioner according to the present invention. FIG. 10 shows the operating state during cooling. FIG. 11 shows the operating state during heating. As shown in FIGS. 10 and 11, the gas-liquid two-phase state stabilization means 300 stably maintains the refrigerant supplied to the ejector 15 in a two-phase state of a liquid phase and a gas phase. As in the case of the first embodiment, the gas-liquid two-phase
更に、図10および図11に示すように、気液二相状態安定化手段300の構成要素である第1流量制御弁32とエジェクタ15との間には、ストレーナ500が設けられている。ストレーナ500は、気液二相状態の冷媒を更に微細化させて均質化させるものである。従ってストレーナ500は、エジェクタ15に供給される冷媒の液相と気相との二相状態の均質化を進行させる均質化手段として機能できる。
Furthermore, as shown in FIGS. 10 and 11, a
図10及び図11に示すように、この実施例のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置は、1台の室外機10と、各室に設けられて個別に運転・停止ができる複数の室内機20と、この両者10,20の作動を制御する制御装置40により構成されている。この制御装置40には、空気調和装置の起動・停止、冷暖房温度の設定、作動状態の表示などを行う操作器41が設けられている。
この実施例のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置は、屋外に設置された1つの室外機10と各室内に設置された複数の室内機20により構成されている。室外機10は、ガスエンジン(エンジン)により駆動される2台のコンプレッサ11(11a,11b)と、このコンプレッサ11から供給される冷媒が循環される冷媒循環路30と、この冷媒循環路30に設けられた室外熱交換器13と、四方弁(切換弁)12と、エジェクタ15と、冷却水熱交換器16と、アキュムレータ(気液分離装置)17と、過冷却熱交換器18を備えている。エジェクタ15は、一列に順次接続された吸引流路15bと混合流路15cとディフューザ15d、及び導入された冷媒を吸引流路15b側から混合流路15cに向けて噴出する駆動流路を形成するノズル部15aよりなるものである。
As shown in FIGS. 10 and 11, the engine-driven heat pump air conditioner of this embodiment includes one
The engine-driven heat pump type air conditioner of this embodiment is composed of one
両コンプレッサ11は並列に配置され、各コンプレッサ11の吐出ポートは冷媒循環路30の供給管路30aにより四方弁12の入口ポート12aに接続され、供給管路30aの途中にはセパレータ14が設けられている。四方弁12の出口ポート12bに一端が接続された戻り管路30cは、エジェクタ15の吸引流路15bから混合流路15cとディフューザ15dを通って両コンプレッサ11の吸入ポートに他端が接続され、エジェクタ15とコンプレッサ11の吸入ポートの間には冷却水熱交換器16とアキュムレータ17が設けられている。冷却水熱交換器16はエジェクタ15からの冷媒が通る管路の外側を水ジャケットにより覆ったもので、水ジャケットにはコンプレッサ11を駆動するガスエンジン(図示省略)からの冷却水を循環させるための冷却水入口16a及び冷却水出口16bが設けられている。アキュムレータ17はエジェクタ15から送られてくる気相と液相とが混合された冷媒を気相と液相とに分離するものであり、分離された気相冷媒がコンプレッサ11の吸入ポートに戻されるようになっている。セパレータ14の底部はコンプレッサ11の直前の戻り管路30cに連通され、冷媒から分離されたオイルは異物及び水分を除去してコンプレッサ11に戻される。
Both
四方弁12の1対の切換ポート12c,12dにそれぞれ一端が接続された冷媒循環路30の循環管路30b1及び30b2は、それぞれ室外機10から外に出て各室内に延び、循環管路30b1の室外機10内となる部分には切換ポート12c側から順に室外熱交換器13、逆止弁35及び開閉弁31が設けられている。室外機10から各室内に延びるこの2つの循環管路30b1,30b2の間には、複数の室内機20が並列に設けられている。各室内機20は、それぞれ室内熱交換器21と、この室内熱交換器21の室外熱交換器13側に直列に設けられた電子膨張弁22と、この電子膨張弁22と並列に直列接続されたキャピラリ23と逆止弁24により構成されており、逆止弁24は室内熱交換器21から流出する向きの流れを許容する向きに配置されている。各室内機20は、逆止弁24側が循環管路30b1に接続され、室内熱交換器21側が循環管路30b2に接続されている。各室内機20にはその室内機20の起動・停止、冷暖房温度の設定、作動状態の表示などを行う操作器(図示省略)が設けられている。
Circulation pipes 30b1 and 30b2 of the
アキュムレータ17の底部に一端が接続されて液相冷媒が導入される循環管路30b3は、室外機10内で開閉弁31と室内機20の間となる循環管路30b1に他端が接続され、この他端に近い循環管路30b3には循環管路30b1側に向かう流れを許容する逆止弁37が設けられている。循環管路30b3にはアキュムレータ17と逆止弁37の間となる位置に、アキュムレータ17側から流量制御弁33と過冷却熱交換器18が設けられている。この過冷却熱交換器18は、冷却水熱交換器16と同様、アキュムレータ17からの冷媒が通る管路の外側をジャケットにより覆ったもので、ジャケットの一端部にはアキュムレータ17と流量制御弁33の間から液相冷媒が過冷却制御弁34を介して導入され、ジャケットの他端部は循環管路30b2に接続されている。
One end of the circulation line 30b3 connected to the bottom of the
循環管路30b3の過冷却熱交換器18と逆止弁37の間は、循環管路30b4により循環管路30b1の室外熱交換器13と逆止弁35の間に接続され、循環管路30b4には、室外熱交換器13に流入する流れを許容する向きに逆止弁36が設けられている。循環管路30b1の開閉弁31と逆止弁35の間をエジェクタ15のノズル部15aに接続する循環管路30b5には流量制御弁32が設けられている。流量制御弁32は制御装置40により制御されて、空気調和装置の作動状態に応じてエジェクタ15の吸引流路15bに導入される冷媒を吸引するのに最適な吸引力が発生するようにノズル部15aへの冷媒流入量を制御するものである。
The supercooling
制御装置40は、操作器41及び各室内機20の操作器から入力された指令ならびに温度センサ及び圧力センサ(何れも図示省略)により検出された各所の温度及び圧力などに基づいて、コンプレッサ11、四方弁12、電子膨張弁22、開閉弁31、流量制御弁32、流量制御弁33、過冷却制御弁34などの制御を行って、空気調和装置の作動を制御するものである。
The
次に上述した実施例のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置の作動の説明をする。先ず図10により冷房運転時の作動を説明する。この冷房運転状態では制御装置40は四方弁12の入口ポート12aを一方の切換ポート12cに連通するとともに出口ポート12bを他方の切換ポート12dに連通し、開閉弁31を閉じ、冷却水熱交換器16のジャケットに対するガスエンジンからの冷却水の供給を遮断して、ガスエンジンによりコンプレッサ11を駆動する。コンプレッサ11により圧縮された高温高圧の気相冷媒は、矢印に示すように、四方弁12から循環管路30b1を通って室外熱交換器13に入り、ファン13aから送り込まれる外気により冷却されて液化される。この高圧の液相冷媒は、循環管路30b1の開閉弁31は閉じられ、逆止弁36は流出を阻止する向きであるので、逆止弁35、流量制御弁32およびストレーナ500を通ってエジェクタ15のノズル部15aに導入され、吸引流路15b側から混合流路15cに向けて噴出されて吸引流路15b内の圧力を低下させる。
Next, the operation of the engine-driven heat pump air conditioner of the above-described embodiment will be described. First, the operation during the cooling operation will be described with reference to FIG. In this cooling operation state, the
後述するように室内機20の室内熱交換器21で蒸発された気相冷媒はこの圧力が低下された吸引流路15b内に吸入され、ノズル部15aからの液相冷媒と混合流路15c内で混合され、ディフューザ15dで圧力が上昇されてその末端に接続された戻り管路30cに送り込まれる。この気相と液相とが混合された冷媒は冷却水熱交換器16を通りアキュムレータ17において気相と液相とに分離され、分離された気相冷媒はコンプレッサ11の吸入ポートに戻される。制御装置40は、作動している室内機20の数、設定温度、環境温度、各部の圧力などの空気調和装置の作動状態に応じてエジェクタ15の吸引流路15bに最適な吸引力を発生させて、エジェクタ15によるサイクル効率の向上が最大となるように流量制御弁32の開度を制御してノズル部15aへの冷媒流入量を制御する。
As will be described later, the vapor-phase refrigerant evaporated in the
アキュムレータ17で分離された液相冷媒は循環管路30b3に導入され、過冷却熱交換器18により過冷却され、逆止弁37から循環管路30b1を通り、電子膨張弁22により減圧されて室内熱交換器21に入って蒸発されてこれを冷却する。シロッコファン21aから室内に送り込まれる空気が室内熱交換器21により冷却されることにより室内は冷房される。蒸発された気相冷媒は循環管路30b2から四方弁12を通って、前述のようにエジェクタ15の吸引流路15bに吸入される。なおこの冷房運転では、室外熱交換器13と逆止弁35の間は高圧ラインの一部であり、循環管路30b3は低圧ラインの一部であるので、逆止弁36を通って後者から前者に向かう冷媒の流れが循環管路30b4に生じることはない。この冷房運転では室外熱交換器13が凝縮器となり、室内熱交換器21が蒸発器となる。
The liquid refrigerant separated by the
次に図11により暖房運転時の作動を説明する。この暖房運転状態では制御装置40は四方弁12の入口ポート12aを他方の切換ポート12dに連通するとともに出口ポート12bを一方の切換ポート12cに連通し、開閉弁31を開き、冷却水熱交換器16のジャケットにガスエンジンからの冷却水を循環させ、流量制御弁33は後述のように開度を制御するとともに過冷却制御弁34は閉じてガスエンジンによりコンプレッサ11を駆動する。コンプレッサ11により圧縮された高温高圧の気相冷媒は、矢印に示すように、四方弁12から循環管路30b2を通って室内機20の室内熱交換器21に入り、シロッコファン21aから送り込まれる室内空気は、室内熱交換器21を通過する際に高温高圧の気相冷媒により加熱され、これにより室内は暖房されるとともに、気相冷媒は冷却されて液化される。この高圧の液相冷媒は、開かれた電子膨張弁22とキャピラリ23及び逆止弁24を通って循環管路30b1に送り込まれるが、開閉弁31は開かれており、逆止弁35,37は流出を阻止する向きであるので、開閉弁31、流量制御弁32およびストレーナ500を通ってエジェクタ15のノズル部15aに導入され、吸引流路15b側から混合流路15cに向けて噴出されて吸引流路15b内の圧力を低下させる。
Next, FIG. 11 demonstrates the action | operation at the time of heating operation. In this heating operation state, the
後述するように室外機10の室外熱交換器13で蒸発された気相冷媒はこの圧力低下により吸引流路15b内に吸入され、前述した冷房の場合と同様、ノズル部15aからの液相冷媒と混合流路15c内で混合され、ディフューザ15dで圧力が上昇されて、戻り管路30cに送り込まれ、冷却水熱交換器16を通り、アキュムレータ17において分離された気相冷媒はコンプレッサ11の吸入ポートに戻される。この混合された冷媒は、冷却水熱交換器16を通過する際にガスエンジンを冷却して高温になって水ジャケット内を通る冷却水と熱交換されて、ガスエンジンの廃熱の一部を回収する。流量制御弁32に対する制御装置40の制御は、前述した冷房の場合と同様である。
As will be described later, the vapor-phase refrigerant evaporated in the
アキュムレータ17で分離された液相冷媒は循環管路30b3に導入されるが、制御装置40により過冷却制御弁34は閉じられ、流量制御弁33は空気調和装置の作動状態に応じた開度となっているので、過冷却熱交換器18による冷却がなされることはないが適度に減圧され、循環管路30b4から逆止弁36を通り室外熱交換器13に入り、ファン13aから送り込まれる外気により加熱されて蒸発される。蒸発された気相冷媒は循環管路30b1から四方弁12を通って、エジェクタ15の吸引流路15bに吸入される。なおこの暖房運転では、室内熱交換器21と開閉弁31の間の循環管路30b1は高圧ラインの一部であり、循環管路30b3は低圧ラインの一部であるので、逆止弁37を通って後者から前者に向かう冷媒の流れが生じることはない。この暖房運転では室内熱交換器21が凝縮器となり、室外熱交換器13が蒸発器となる。この暖房運転では、冷却水熱交換器16で回収したガスエンジンの廃熱は室内熱交換器21において放熱されるので、暖房能力が向上される。
The liquid-phase refrigerant separated by the
上述した実施例のエンジン駆動ヒートポンプ式空気調和装置によれば、室外熱交換器13と室内熱交換器21に対する冷媒の供給順序を四方弁12により切り換えて冷房運転と暖房運転の何れとした状態でも、凝縮器となる方の室外熱交換器13または室内熱交換器21からの冷媒がエジェクタ15のノズル部15aに導入され、蒸発器となる方の室外熱交換器13または室内熱交換器21からの冷媒が吸引流路15bに導入され、また蒸発器となる方の室外熱交換器13または室内熱交換器21には気液分離装置17で分離された液相冷媒が導入されるように冷媒循環路30に接続されるので、冷房運転と暖房運転の何れの状態でも室外熱交換器13及び室内熱交換器21からの冷媒はエジェクタ15を通って流れる。すなわち、エジェクタ15によるサイクル効率の向上は冷房運転及び暖房運転の何れの場合でも行われる。
According to the engine-driven heat pump type air conditioner of the above-described embodiment, the refrigerant supply order to the
(他の実施例)
第1温度センサ303は第1流量制御弁302の上流の温度TAを検知するものであり、凝縮器104の出口側に設けられていても良い。第2温度センサ305は第1流量制御弁302の下流の温度TBを検知するものであり、エジェクタ106,15の駆動流路107側に設けられていても良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
(Other examples)
The
本発明は暖房および/または冷房を行う空気調和装置に適用できる。 The present invention can be applied to an air conditioner that performs heating and / or cooling.
100は第1冷媒循環路、102はコンプレッサ、104は凝縮器、106はエジェクタ、107は駆動流路、108はノズル部、109は吸引流路、111は混合流路、114はセパレータ、200は第2冷媒循環路、202は蒸発器、300は気液二相状態安定化手段、302は第1流量制御弁(流量可変機構)、303は第1温度センサ(第1温度検知手段)、305は第2温度センサ(第2温度検知手段)、500はストレーナ(均質化手段)、510は網状部材(均質化手段)、520は繊維集積体(均質化手段)を示す。 100 is a first refrigerant circulation path, 102 is a compressor, 104 is a condenser, 106 is an ejector, 107 is a drive channel, 108 is a nozzle section, 109 is a suction channel, 111 is a mixing channel, 114 is a separator, 200 is the second refrigerant circulation channel, 202 evaporator, 300 gas-liquid two-phase state stabilization means, the first flow control valve (flow rate adjustment mechanism) is 302, the first temperature sensor (first temperature detection means) 303, Reference numeral 305 denotes a second temperature sensor (second temperature detecting means), 500 denotes a strainer (homogenizing means), 510 denotes a mesh member (homogenizing means), and 520 denotes a fiber aggregate (homogenizing means).
Claims (4)
前記コンプレッサにより圧縮された高圧の冷媒を凝縮させて液化を進行させる凝縮器と、
液化が進行した冷媒を流す駆動流路と前記駆動流路を流れる冷媒により吸引流を吸引する吸引流路と前記駆動流路を流れる冷媒と前記吸引流路を流れる吸引流とを混合させて混合流を形成する混合流路とを有するエジェクタと、
前記エジェクタで混合された混合流の液相と気相とを分離させるセパレータと、
前記セパレータの液相が流入する入口と前記エジェクタの前記吸引流路に繋がる出口とをもち冷媒の液相を蒸発させる蒸発器とを具備する空気調和装置において、
前記凝縮器の出口から前記エジェクタの前記駆動流路の入口に供給される冷媒を、液相および気相の二相状態に安定的に維持する気液二相状態安定化手段が、前記凝縮器の出口と前記エジェクタの駆動流路の入口との間に設けられており、更に、
前記凝縮器から前記気液二相状態安定化手段を経て前記エジェクタに供給される冷媒の液相と気相との二相状態の均質化を進行させる均質化手段が、前記気液二相状態安定化手段と前記エジェクタとの間に設けられていることを特徴とする空気調和装置。 A compressor driven by a driving source to compress the refrigerant;
A condenser that condenses the high-pressure refrigerant compressed by the compressor to advance liquefaction;
Mixing and mixing the drive flow path for flowing the liquefied refrigerant, the suction flow path for sucking the suction flow by the refrigerant flowing through the drive flow path, the refrigerant flowing through the drive flow path, and the suction flow flowing through the suction flow path An ejector having a mixing flow path forming a flow;
A separator for separating the liquid phase and the gas phase of the mixed stream mixed by the ejector;
In an air conditioner comprising an evaporator for evaporating a liquid phase of a refrigerant having an inlet through which the liquid phase of the separator flows and an outlet connected to the suction flow path of the ejector,
Gas-liquid two-phase stabilization means for stably maintaining the refrigerant supplied from the outlet of the condenser to the inlet of the drive flow path of the ejector in a liquid-phase and gas-phase two-phase state, Between the outlet of the ejector and the inlet of the drive channel of the ejector, and
The homogenizing means for proceeding the homogenization of the two-phase state of the liquid phase and the gas phase of the refrigerant supplied from the condenser to the ejector via the gas-liquid two-phase state stabilizing means is the gas-liquid two-phase state. air conditioning apparatus characterized by being kicked set between the ejector and the stabilizing means.
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