JP2003294328A - 蒸気圧縮式冷凍機 - Google Patents
蒸気圧縮式冷凍機Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エジェクタを用いた蒸気圧縮式冷凍機の設置
工数低減を図る。 【解決手段】 、冷房運転時にはエジェクタ５（ノズル
５ａ）にて冷媒を減圧しつつ、圧縮機１の吸入圧を上昇
させるとともに、エジェクタ５のポンプ作用にて低圧側
熱交換器に冷媒を循環させ、暖房運転時には、膨脹弁サ
イクルとして作動させる。これにより、室内と室外とを
仕切る壁１０を貫通する冷媒配管９を２本とすることが
できるとともに、冷房運転時の成績係数を高くしなが
ら、暖房運転時には圧縮機１の圧縮仕事量を増大させて
大きな暖房能力を得ることができる。
工数低減を図る。 【解決手段】 、冷房運転時にはエジェクタ５（ノズル
５ａ）にて冷媒を減圧しつつ、圧縮機１の吸入圧を上昇
させるとともに、エジェクタ５のポンプ作用にて低圧側
熱交換器に冷媒を循環させ、暖房運転時には、膨脹弁サ
イクルとして作動させる。これにより、室内と室外とを
仕切る壁１０を貫通する冷媒配管９を２本とすることが
できるとともに、冷房運転時の成績係数を高くしなが
ら、暖房運転時には圧縮機１の圧縮仕事量を増大させて
大きな暖房能力を得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温側の熱を高温
側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に関するもので、空調
装置に適用して有効である。
側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機に関するもので、空調
装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】エジェ
クタを利用した蒸気圧縮式冷凍機として、出願人は、既
に特願２００１−２０８０１１号を出願しているが、こ
の出願では、室内と室外とを仕切る壁を貫通する冷媒配
管が４本以上と多いため、冷凍機をを設置する際に壁に
開ける貫通穴が大きくなり、設置工数が増大するという
問題を有している。
クタを利用した蒸気圧縮式冷凍機として、出願人は、既
に特願２００１−２０８０１１号を出願しているが、こ
の出願では、室内と室外とを仕切る壁を貫通する冷媒配
管が４本以上と多いため、冷凍機をを設置する際に壁に
開ける貫通穴が大きくなり、設置工数が増大するという
問題を有している。
【０００３】本発明は、上記点に鑑み、従来の異なる新
規な構造にて設置工数の低減を図ることを目的とする。
規な構造にて設置工数の低減を図ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、低温側の熱
を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、冷媒
を吸入圧縮する圧縮機（１）と、冷媒と室外空気とを熱
交換する室外熱交換器（２）と、冷媒と室内空気とを熱
交換する室内熱交換器（３）と、冷媒を気相冷媒と液相
冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧
縮機（１）の吸入側に供給し、液相冷媒を低圧側に供給
する気液分離器（４）と、高圧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ノズル
（５ａ）、及びノズル（５ａ）から噴射する高い速度の
冷媒流により低圧側で蒸発した気相冷媒を吸引し、その
吸引した冷媒とノズル（５ａ）から噴射する冷媒とを混
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昇圧部（５ｂ、５ｃ）を有す
るエジェクタ（５）と、室外熱交換器（２）、室内熱交
換器（３）、エジェクタ（５）及び気液分離器（４）を
繋ぐ冷媒配管（９）とを備え、圧縮機（１）、室外熱交
換器（２）、室内熱交換器（３）、気液分離器（４）及
びエジェクタ（５）のうち室内熱交換器（３）のみが室
内に設置されていることを特徴とする。
成するために、請求項１に記載の発明では、低温側の熱
を高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、冷媒
を吸入圧縮する圧縮機（１）と、冷媒と室外空気とを熱
交換する室外熱交換器（２）と、冷媒と室内空気とを熱
交換する室内熱交換器（３）と、冷媒を気相冷媒と液相
冷媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧
縮機（１）の吸入側に供給し、液相冷媒を低圧側に供給
する気液分離器（４）と、高圧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ノズル
（５ａ）、及びノズル（５ａ）から噴射する高い速度の
冷媒流により低圧側で蒸発した気相冷媒を吸引し、その
吸引した冷媒とノズル（５ａ）から噴射する冷媒とを混
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昇圧部（５ｂ、５ｃ）を有す
るエジェクタ（５）と、室外熱交換器（２）、室内熱交
換器（３）、エジェクタ（５）及び気液分離器（４）を
繋ぐ冷媒配管（９）とを備え、圧縮機（１）、室外熱交
換器（２）、室内熱交換器（３）、気液分離器（４）及
びエジェクタ（５）のうち室内熱交換器（３）のみが室
内に設置されていることを特徴とする。
【０００５】これにより、新規な構成により室内と室外
とを仕切る壁を貫通する冷媒配管（９）を２本とするこ
とができるので、上記した発明に比べて設置工数の低減
を図ることができる。
とを仕切る壁を貫通する冷媒配管（９）を２本とするこ
とができるので、上記した発明に比べて設置工数の低減
を図ることができる。
【０００６】請求項２に記載の発明では、低温側の熱を
高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、冷媒を
吸入圧縮する圧縮機（１）と、冷媒と室外空気とを熱交
換する室外熱交換器（２）と、冷媒と室内空気とを熱交
換する室内熱交換器（３）と、冷媒を気相冷媒と液相冷
媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離器（４）と、高圧
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
を減圧膨張させるノズル（５ａ）、及びノズル（５ａ）
から噴射する高い速度の冷媒流により低圧側で蒸発した
気相冷媒を吸引し、その吸引した冷媒とノズル（５ａ）
から噴射する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昇圧
部（５ｂ、５ｃ）を有するエジェクタ（５）と、室外熱
交換器（２）、室内熱交換器（３）、エジェクタ（５）
及び気液分離器（４）を繋ぐ冷媒配管（９）と、室外の
熱を室内に移動させる際に、室外熱交換器（２）に流入
する冷媒を減圧する減圧手段（１１）とを備え、室内の
熱を室外に移動させる際には、少なくとも圧縮機（１）
→室外熱交換器（２）→エジェクタ（５）→気液分離器
（４）→圧縮機（１）の順に冷媒を循環させる駆動流
と、少なくともエジェクタ（５）→気液分離器（４）→
室内熱交換器（３）→エジェクタ（５）の順に冷媒を循
環させる吸引流とが発生するように冷媒を流し、室外の
熱を室内に移動させる際には、少なくとも圧縮機（１）
→室内熱交換器（３）→減圧手段（１１）→室外熱交換
器（２）→圧縮機（１）の順に冷媒を循環させ、さら
に、室内と室外とを仕切る壁（１０）には、２本の冷媒
配管（９）が貫通していることを特徴とする。
高温側に移動させる蒸気圧縮式冷凍機であって、冷媒を
吸入圧縮する圧縮機（１）と、冷媒と室外空気とを熱交
換する室外熱交換器（２）と、冷媒と室内空気とを熱交
換する室内熱交換器（３）と、冷媒を気相冷媒と液相冷
媒とに分離して冷媒を蓄える気液分離器（４）と、高圧
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
を減圧膨張させるノズル（５ａ）、及びノズル（５ａ）
から噴射する高い速度の冷媒流により低圧側で蒸発した
気相冷媒を吸引し、その吸引した冷媒とノズル（５ａ）
から噴射する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昇圧
部（５ｂ、５ｃ）を有するエジェクタ（５）と、室外熱
交換器（２）、室内熱交換器（３）、エジェクタ（５）
及び気液分離器（４）を繋ぐ冷媒配管（９）と、室外の
熱を室内に移動させる際に、室外熱交換器（２）に流入
する冷媒を減圧する減圧手段（１１）とを備え、室内の
熱を室外に移動させる際には、少なくとも圧縮機（１）
→室外熱交換器（２）→エジェクタ（５）→気液分離器
（４）→圧縮機（１）の順に冷媒を循環させる駆動流
と、少なくともエジェクタ（５）→気液分離器（４）→
室内熱交換器（３）→エジェクタ（５）の順に冷媒を循
環させる吸引流とが発生するように冷媒を流し、室外の
熱を室内に移動させる際には、少なくとも圧縮機（１）
→室内熱交換器（３）→減圧手段（１１）→室外熱交換
器（２）→圧縮機（１）の順に冷媒を循環させ、さら
に、室内と室外とを仕切る壁（１０）には、２本の冷媒
配管（９）が貫通していることを特徴とする。
【０００７】これにより、新規な構成により室内と室外
とを仕切る壁を貫通する冷媒配管（９）を２本とするこ
とができるので、上記した発明に比べて設置工数の低減
を図ることができる。
とを仕切る壁を貫通する冷媒配管（９）を２本とするこ
とができるので、上記した発明に比べて設置工数の低減
を図ることができる。
【０００８】ところで、エジェクタ（５）にて冷媒を減
圧しつつ、圧縮機（１）の吸入圧を上昇させる冷凍機、
つまりエジェクタサイクルでは、駆動流流れ及び吸引流
れからなる２つの流れが存在するのに対して、膨脹弁サ
イクルのように、圧縮機→高圧側熱交換器→減圧器→低
圧側熱交換器→圧縮機の順に流れのみである。
圧しつつ、圧縮機（１）の吸入圧を上昇させる冷凍機、
つまりエジェクタサイクルでは、駆動流流れ及び吸引流
れからなる２つの流れが存在するのに対して、膨脹弁サ
イクルのように、圧縮機→高圧側熱交換器→減圧器→低
圧側熱交換器→圧縮機の順に流れのみである。
【０００９】つまり、エジェクタサイクルの構成機器で
あるエジェクタ（５）及び気液分離器（４）は冷媒が流
出入する３つのポートを有しているのに対して、膨脹弁
サイクルでは、圧縮機、高圧側熱交換器、減圧器及び低
圧側熱交換器のいずれも２のポートしかない。
あるエジェクタ（５）及び気液分離器（４）は冷媒が流
出入する３つのポートを有しているのに対して、膨脹弁
サイクルでは、圧縮機、高圧側熱交換器、減圧器及び低
圧側熱交換器のいずれも２のポートしかない。
【００１０】したがって、原理的に、膨脹弁サイクルは
容易に室内と室外とを仕切る壁を貫通する冷媒配管
（９）を２本とすることができる。
容易に室内と室外とを仕切る壁を貫通する冷媒配管
（９）を２本とすることができる。
【００１１】一方、室外の熱を室内に移動させるときに
は、室外熱交換器（２）にて室外空気から吸熱した熱量
と圧縮機（１）での断熱圧縮仕事量に相当する熱量が室
内熱交換器（３）にて室内に供給され、また、エジェク
タサイクルでは、圧縮機（１）での断熱圧縮仕事量が小
さくなるので、エジェクタサイクルと膨脹弁サイクルと
を切り換えて運転する場合には、暖房運転時には膨脹弁
サイクルとし、冷房運転にエジェクタサイクルとするこ
とが望ましい。
は、室外熱交換器（２）にて室外空気から吸熱した熱量
と圧縮機（１）での断熱圧縮仕事量に相当する熱量が室
内熱交換器（３）にて室内に供給され、また、エジェク
タサイクルでは、圧縮機（１）での断熱圧縮仕事量が小
さくなるので、エジェクタサイクルと膨脹弁サイクルと
を切り換えて運転する場合には、暖房運転時には膨脹弁
サイクルとし、冷房運転にエジェクタサイクルとするこ
とが望ましい。
【００１２】したがって、本発明によれば、効率よく蒸
気圧縮式冷凍機を運転させることができ、かつ、室内と
室外とを仕切る壁を貫通する冷媒配管（９）を２本とす
ることができるので、上記した発明に比べて設置工数の
低減を図ることができる。
気圧縮式冷凍機を運転させることができ、かつ、室内と
室外とを仕切る壁を貫通する冷媒配管（９）を２本とす
ることができるので、上記した発明に比べて設置工数の
低減を図ることができる。
【００１３】なお、請求項３に記載の発明では、冷媒と
して二酸化炭素を用いたことを特徴とするものである。
して二酸化炭素を用いたことを特徴とするものである。
【００１４】また、請求項４に記載の発明では、冷媒と
してフロンを用いたことを特徴とするものである。
してフロンを用いたことを特徴とするものである。
【００１５】また、請求項５に記載の発明では、冷媒と
して炭化水素を用いたことを特徴とするものである。
して炭化水素を用いたことを特徴とするものである。
【００１６】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。
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。
【００１７】
【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機を空調装置に適用したも
のであって、図１は本実施形態に係る空調装置の模式図
である。
本発明に係る蒸気圧縮式冷凍機を空調装置に適用したも
のであって、図１は本実施形態に係る空調装置の模式図
である。
【００１８】図１中、圧縮機１は冷媒を吸入圧縮する電
動式のコンプレッサであり、室外熱交換器２は圧縮機１
から吐出した冷媒と室外空気とを熱交換する熱交換器で
あり、室内熱交換器３は室内に吹き出す空気と冷媒とを
熱交換する熱交換器である。
動式のコンプレッサであり、室外熱交換器２は圧縮機１
から吐出した冷媒と室外空気とを熱交換する熱交換器で
あり、室内熱交換器３は室内に吹き出す空気と冷媒とを
熱交換する熱交換器である。
【００１９】気液分離器４は、冷媒を気相冷媒と液相冷
媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮
機１の吸入側に供給し、液相冷媒を低圧側に供給する気
液分離手段であり、エジェクタ５は冷媒を減圧膨張させ
て低圧側の熱交換器にて蒸発した気相冷媒を吸引すると
ともに、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ものである。
媒とに分離して冷媒を蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮
機１の吸入側に供給し、液相冷媒を低圧側に供給する気
液分離手段であり、エジェクタ５は冷媒を減圧膨張させ
て低圧側の熱交換器にて蒸発した気相冷媒を吸引すると
ともに、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ものである。
【００２０】なお、エジェクタ５は、流入する高圧冷媒
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
圧膨張させるノズル５ａ、ノズル５ａから噴射する高い
速度の冷媒流により低圧側の熱交換器にて蒸発した気相
冷媒を吸引しながら、ノズル５ａから噴射する冷媒流と
を混合する混合部５ｂ、及びノズル５ａから噴射する冷
媒と室内熱交換器３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５ｃ等からなるものであ
る。
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
圧膨張させるノズル５ａ、ノズル５ａから噴射する高い
速度の冷媒流により低圧側の熱交換器にて蒸発した気相
冷媒を吸引しながら、ノズル５ａから噴射する冷媒流と
を混合する混合部５ｂ、及びノズル５ａから噴射する冷
媒と室内熱交換器３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５ｃ等からなるものであ
る。
【００２１】因みに、本実施形態では、ノズル５ａから
噴出する冷媒の速度を音速以上まで加速するために、通
路途中に通路面積が最も縮小した喉部を有するラバール
ノズル（流体工学（東京大学出版会）参照）を採用して
いる。
噴出する冷媒の速度を音速以上まで加速するために、通
路途中に通路面積が最も縮小した喉部を有するラバール
ノズル（流体工学（東京大学出版会）参照）を採用して
いる。
【００２２】なお、混合部５ｂにおいては、ノズル５ａ
から噴射する冷媒流の運動量と、室内熱交換器３からエ
ジェクタ５に吸引される冷媒流の運動量との和が保存さ
れるように混合するので、混合部５ｂにおいても冷媒の
静圧が上昇する。一方、ディフューザ５ｃにおいては、
通路断面積を徐々に拡大することにより、冷媒の動圧を
静圧に変換するので、エジェクタ５においては、混合部
５ｂ及びディフューザ５ｃの両者にて冷媒圧力を昇圧す
る。そこで、混合部５ｂとディフューザ５ｃとを総称し
て昇圧部と呼ぶ。
から噴射する冷媒流の運動量と、室内熱交換器３からエ
ジェクタ５に吸引される冷媒流の運動量との和が保存さ
れるように混合するので、混合部５ｂにおいても冷媒の
静圧が上昇する。一方、ディフューザ５ｃにおいては、
通路断面積を徐々に拡大することにより、冷媒の動圧を
静圧に変換するので、エジェクタ５においては、混合部
５ｂ及びディフューザ５ｃの両者にて冷媒圧力を昇圧す
る。そこで、混合部５ｂとディフューザ５ｃとを総称し
て昇圧部と呼ぶ。
【００２３】また、流量調整弁６は、低圧側の熱交換器
から流出する冷媒の過熱度が所定値となるように低圧側
の熱交換器に流れる液相冷媒量を調節するとともに、低
圧が側の熱交換器に流れ込む液相冷媒を減圧するもので
あり、第１、２四方弁７、８は冷媒流れを切り換えるバ
ルブであり、第１四方弁７は圧縮機１の吐出側に配置さ
れて冷媒流れを切り換え、第２四方弁８はエジェクタ５
の冷媒流入側に配置されて冷媒流れを切り換える。
から流出する冷媒の過熱度が所定値となるように低圧側
の熱交換器に流れる液相冷媒量を調節するとともに、低
圧が側の熱交換器に流れ込む液相冷媒を減圧するもので
あり、第１、２四方弁７、８は冷媒流れを切り換えるバ
ルブであり、第１四方弁７は圧縮機１の吐出側に配置さ
れて冷媒流れを切り換え、第２四方弁８はエジェクタ５
の冷媒流入側に配置されて冷媒流れを切り換える。
【００２４】そして、本実施形態では、圧縮機１、室外
熱交換器２、室内熱交換器３、気液分離器４及びエジェ
クタ５のうち室内熱交換器３のみを室内に設置して室内
ユニットＵｉを構成し、圧縮機１、室外熱交換器２、室
内熱交換器３、気液分離器４及びエジェクタ５のうち室
内熱交換器３を除いた機器を室外に設置して室外ユニッ
トＵｏを構成しているとともに、両ユニットＵｉ、Ｕｏ
とを繋ぐ冷媒配管９を２本としている。このため、本実
施形態では、室内と室外とを仕切る壁１０には、２本の
冷媒配管９が貫通することとなる。
熱交換器２、室内熱交換器３、気液分離器４及びエジェ
クタ５のうち室内熱交換器３のみを室内に設置して室内
ユニットＵｉを構成し、圧縮機１、室外熱交換器２、室
内熱交換器３、気液分離器４及びエジェクタ５のうち室
内熱交換器３を除いた機器を室外に設置して室外ユニッ
トＵｏを構成しているとともに、両ユニットＵｉ、Ｕｏ
とを繋ぐ冷媒配管９を２本としている。このため、本実
施形態では、室内と室外とを仕切る壁１０には、２本の
冷媒配管９が貫通することとなる。
【００２５】次に、本実施形態に係る空調装置の作動を
述べる。
述べる。
【００２６】１．冷房運転時
室内の熱を室外に移動させて室内を冷房する冷房運転時
には、第１四方弁７及び第２四方弁８を図１（ａ）に示
すように作動させるとともに圧縮機１を稼動させて、圧
縮機１→第１四方弁７→室外熱交換器２→エジェクタ５
→気液分離器４→圧縮機１の順に冷媒を循環させる駆動
流れを発生させる。
には、第１四方弁７及び第２四方弁８を図１（ａ）に示
すように作動させるとともに圧縮機１を稼動させて、圧
縮機１→第１四方弁７→室外熱交換器２→エジェクタ５
→気液分離器４→圧縮機１の順に冷媒を循環させる駆動
流れを発生させる。
【００２７】これにより、ノズル５ａから噴出する高速
の冷媒の巻き込み作用によってエジェクタ５が室内熱交
換器３から冷媒を吸引して気液分離器４に吐出する運動
量輸送式ポンプ（ＪＩＳ Ｚ ８１２６ 番号２．１．
２．３等参照）として機能するので、エジェクタ５→気
液分離器４→流量調整弁６→室内熱交換器３→エジェク
タ５の順に冷媒を循環させる吸引流れが発生する。
の冷媒の巻き込み作用によってエジェクタ５が室内熱交
換器３から冷媒を吸引して気液分離器４に吐出する運動
量輸送式ポンプ（ＪＩＳ Ｚ ８１２６ 番号２．１．
２．３等参照）として機能するので、エジェクタ５→気
液分離器４→流量調整弁６→室内熱交換器３→エジェク
タ５の順に冷媒を循環させる吸引流れが発生する。
【００２８】このとき、室外熱交換器２は圧縮機１から
吐出した高温・高圧の冷媒が流入するので、室外熱交換
器２は高圧側熱交換器となって冷媒の熱を室外空気中に
放出して冷媒のエンタルピーを低下させる。
吐出した高温・高圧の冷媒が流入するので、室外熱交換
器２は高圧側熱交換器となって冷媒の熱を室外空気中に
放出して冷媒のエンタルピーを低下させる。
【００２９】一方、室内熱交換器３内の冷媒がエジェク
タ５により吸引されるため、室内熱交換器３内の圧力が
低下し、内部の冷媒が室内に吹き出す空気から熱を奪っ
て蒸発してそのエンタルピーを上昇させるとともに、室
内熱交換器３が低圧側熱交換器として機能する。
タ５により吸引されるため、室内熱交換器３内の圧力が
低下し、内部の冷媒が室内に吹き出す空気から熱を奪っ
て蒸発してそのエンタルピーを上昇させるとともに、室
内熱交換器３が低圧側熱交換器として機能する。
【００３０】なお、エジェクタ５にて圧縮機１の吸入圧
が昇圧されるため、圧縮機１の消費動力（圧縮仕事）
は、低圧側熱交換器側から冷媒を吸引して高圧側熱交換
器供給する蒸気圧縮式冷凍機、いわゆる膨脹弁サイクル
に比べて小さくなり、冷凍機の成績係数が膨脹弁サイク
ルより高くなる。
が昇圧されるため、圧縮機１の消費動力（圧縮仕事）
は、低圧側熱交換器側から冷媒を吸引して高圧側熱交換
器供給する蒸気圧縮式冷凍機、いわゆる膨脹弁サイクル
に比べて小さくなり、冷凍機の成績係数が膨脹弁サイク
ルより高くなる。
【００３１】因みに、本実施形態では、冷媒として二酸
化炭素を用いており、高圧側熱交換器に流入する冷媒の
圧力、つまり圧縮機１の吐出圧を冷媒の臨界圧力以上と
しているので、高圧側熱交換器、つまり室外熱交換器２
内では、冷媒は凝縮することなく、温度を低下させてエ
ンタルピーが低下していく。
化炭素を用いており、高圧側熱交換器に流入する冷媒の
圧力、つまり圧縮機１の吐出圧を冷媒の臨界圧力以上と
しているので、高圧側熱交換器、つまり室外熱交換器２
内では、冷媒は凝縮することなく、温度を低下させてエ
ンタルピーが低下していく。
【００３２】２．暖房運転
室外の熱を室内に移動させて室内を冷房する冷房運転時
には、第１四方弁７及び第２四方弁８を図１（ｂ）に示
すように作動させて、圧縮機１→第１四方弁７→室外熱
交換器２→エジェクタ５→気液分離器４→圧縮機１の順
に冷媒を循環させる駆動流れを発生させるとともに、エ
ジェクタ５のポンプ作用により、エジェクタ５→気液分
離器４→流量調整弁６→室内熱交換器３→エジェクタ５
の順に冷媒を循環させる吸引流れが発生する。
には、第１四方弁７及び第２四方弁８を図１（ｂ）に示
すように作動させて、圧縮機１→第１四方弁７→室外熱
交換器２→エジェクタ５→気液分離器４→圧縮機１の順
に冷媒を循環させる駆動流れを発生させるとともに、エ
ジェクタ５のポンプ作用により、エジェクタ５→気液分
離器４→流量調整弁６→室内熱交換器３→エジェクタ５
の順に冷媒を循環させる吸引流れが発生する。
【００３３】つまり、冷房運転時には駆動流れが室外熱
交換器２を流れていたのに対して、暖房運転時には駆動
流れが室内熱交換器３を流れ、さらに、冷房運転時には
吸引流れが室内熱交換器３を流れていたのに対して、暖
房運転時には吸引流れが室外熱交換器２を流れる点が相
違するのみで、冷凍機としての基本的作動は同じであ
る。
交換器２を流れていたのに対して、暖房運転時には駆動
流れが室内熱交換器３を流れ、さらに、冷房運転時には
吸引流れが室内熱交換器３を流れていたのに対して、暖
房運転時には吸引流れが室外熱交換器２を流れる点が相
違するのみで、冷凍機としての基本的作動は同じであ
る。
【００３４】なお、暖房運転時には、室外熱交換器２に
て室外空気から吸熱した熱量と圧縮機１での断熱圧縮仕
事量に相当する熱量が室内熱交換器３にて室内に供給さ
れる。
て室外空気から吸熱した熱量と圧縮機１での断熱圧縮仕
事量に相当する熱量が室内熱交換器３にて室内に供給さ
れる。
【００３５】次に、本実施形態の特徴を述べる。
【００３６】本実施形態によれば、室内と室外とを仕切
る壁１０に２本の冷媒配管９が貫通することとなるの
で、上記した発明に比べて設置工数の低減を図ることが
できる。
る壁１０に２本の冷媒配管９が貫通することとなるの
で、上記した発明に比べて設置工数の低減を図ることが
できる。
【００３７】また、冷房運転時及び暖房運転時の両場合
において、エジェクタ５にて圧縮機１の吸入圧を昇圧し
て圧縮機１の圧縮仕事量を減少させているので、冷房運
転時及び暖房運転時いずれの場合においても、成績係数
を高く維持しながら冷凍機を稼動させることができる。
において、エジェクタ５にて圧縮機１の吸入圧を昇圧し
て圧縮機１の圧縮仕事量を減少させているので、冷房運
転時及び暖房運転時いずれの場合においても、成績係数
を高く維持しながら冷凍機を稼動させることができる。
【００３８】また、圧縮機１、室外熱交換器２、室内熱
交換器３、気液分離器４及びエジェクタ５のうち室内熱
交換器３のみにて室内ユニットＵｉが構成されているの
で、室内ユニットＵｉをを小さくすることができるとと
もに、騒音の原因となる減圧手段つまりエジェクタ５、
及び圧縮機１が室外に設置されるので、空調装置の室内
騒音の小さくすることができる。
交換器３、気液分離器４及びエジェクタ５のうち室内熱
交換器３のみにて室内ユニットＵｉが構成されているの
で、室内ユニットＵｉをを小さくすることができるとと
もに、騒音の原因となる減圧手段つまりエジェクタ５、
及び圧縮機１が室外に設置されるので、空調装置の室内
騒音の小さくすることができる。
【００３９】また、本実施形態は、後述する実施形態で
は必要とする流量制御弁１１等を必要としないので、空
調装置の製造原価を低減することができる。
は必要とする流量制御弁１１等を必要としないので、空
調装置の製造原価を低減することができる。
【００４０】（第２実施形態）第１実施形態では、冷房
運転時及び暖房運転時いずれの場合においても、エジェ
クタ５（ノズル５ａ）にて冷媒を減圧しつつ、圧縮機１
の吸入圧を上昇させるとともに、エジェクタ５のポンプ
作用にて低圧側熱交換器に冷媒を循環させたが、本実施
形態は、図２に示すように、冷房運転時には第１実施形
態と同様に、エジェクタ５（ノズル５ａ）にて冷媒を減
圧しつつ、圧縮機１の吸入圧を上昇させるとともに、エ
ジェクタ５のポンプ作用にて低圧側熱交換器に冷媒を循
環させ、暖房運転時には、前記した膨脹弁サイクルとし
て作動させるものである。
運転時及び暖房運転時いずれの場合においても、エジェ
クタ５（ノズル５ａ）にて冷媒を減圧しつつ、圧縮機１
の吸入圧を上昇させるとともに、エジェクタ５のポンプ
作用にて低圧側熱交換器に冷媒を循環させたが、本実施
形態は、図２に示すように、冷房運転時には第１実施形
態と同様に、エジェクタ５（ノズル５ａ）にて冷媒を減
圧しつつ、圧縮機１の吸入圧を上昇させるとともに、エ
ジェクタ５のポンプ作用にて低圧側熱交換器に冷媒を循
環させ、暖房運転時には、前記した膨脹弁サイクルとし
て作動させるものである。
【００４１】そこで、本実施形態では、暖房運転時に
は、開度を縮小して室外熱交換器２に流入する冷媒を減
圧膨脹する減圧手段として機能し、冷房運転時には、開
度を全開として単なる冷媒通路として機能する電気式の
流量制御弁１１、気液分離器４の液相冷媒流出口側の冷
媒通路を開閉する電磁弁１２、気液分離器４の液相冷媒
流出口側とノズル５ａの冷媒入口側とを繋ぐ冷媒回路１
３、及びこの冷媒回路１３に気液分離器４の液相冷媒流
出口側からノズル５ａの冷媒入口側に向かって流れると
きのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁１４を新たに
設けている。
は、開度を縮小して室外熱交換器２に流入する冷媒を減
圧膨脹する減圧手段として機能し、冷房運転時には、開
度を全開として単なる冷媒通路として機能する電気式の
流量制御弁１１、気液分離器４の液相冷媒流出口側の冷
媒通路を開閉する電磁弁１２、気液分離器４の液相冷媒
流出口側とノズル５ａの冷媒入口側とを繋ぐ冷媒回路１
３、及びこの冷媒回路１３に気液分離器４の液相冷媒流
出口側からノズル５ａの冷媒入口側に向かって流れると
きのみ冷媒が流れることを許容する逆止弁１４を新たに
設けている。
【００４２】なお、本実施形態も第１実施形態と同様
に、圧縮機１、室外熱交換器２、室内熱交換器３、気液
分離器４及びエジェクタ５のうち室内熱交換器３のみを
室内に設置して室内ユニットＵｉを構成し、圧縮機１、
室外熱交換器２、室内熱交換器３、気液分離器４及びエ
ジェクタ５のうち室内熱交換器３を除いた機器を室外に
設置して室外ユニットＵｏを構成しているとともに、両
ユニットＵｉ、Ｕｏとを繋ぐ冷媒配管９を２本としてい
る。
に、圧縮機１、室外熱交換器２、室内熱交換器３、気液
分離器４及びエジェクタ５のうち室内熱交換器３のみを
室内に設置して室内ユニットＵｉを構成し、圧縮機１、
室外熱交換器２、室内熱交換器３、気液分離器４及びエ
ジェクタ５のうち室内熱交換器３を除いた機器を室外に
設置して室外ユニットＵｏを構成しているとともに、両
ユニットＵｉ、Ｕｏとを繋ぐ冷媒配管９を２本としてい
る。
【００４３】因みに、流量制御弁１１、電磁弁１２、冷
媒回路１３及び逆止弁１４は、室外ユニットＵｏに組み
込まれている。
媒回路１３及び逆止弁１４は、室外ユニットＵｏに組み
込まれている。
【００４４】次に、本実施形態に係る空調装置の作動を
述べる。
述べる。
【００４５】１．冷房運転時
冷房運転時には、第１四方弁７を図２（ａ）に示すよう
に作動させ、かつ、電磁弁１２を開いた状態で圧縮機１
を稼動させて、圧縮機１→第１四方弁７→室外熱交換器
２→エジェクタ５→気液分離器４→圧縮機１の順に冷媒
を循環させる駆動流れを発生させるとともに、エジェク
タ５のポンプ作用により、エジェクタ５→気液分離器４
→電磁弁１２→室内熱交換器３→エジェクタ５の順に冷
媒を循環させる。
に作動させ、かつ、電磁弁１２を開いた状態で圧縮機１
を稼動させて、圧縮機１→第１四方弁７→室外熱交換器
２→エジェクタ５→気液分離器４→圧縮機１の順に冷媒
を循環させる駆動流れを発生させるとともに、エジェク
タ５のポンプ作用により、エジェクタ５→気液分離器４
→電磁弁１２→室内熱交換器３→エジェクタ５の順に冷
媒を循環させる。
【００４６】２．暖房運転時
暖房運転時には、第１四方弁７を図２（ｂ）に示すよう
に作動させ、かつ、磁弁１２を閉じた状態で圧縮機１を
稼動させて、圧縮機１→エジェクタ５→室内熱交換器３
→冷媒回路１３→逆止弁１４→流量制御弁１１→室外熱
交換器２→圧縮機１の順に冷媒を流す。
に作動させ、かつ、磁弁１２を閉じた状態で圧縮機１を
稼動させて、圧縮機１→エジェクタ５→室内熱交換器３
→冷媒回路１３→逆止弁１４→流量制御弁１１→室外熱
交換器２→圧縮機１の順に冷媒を流す。
【００４７】なお、この場合、エジェクタ５は単なる冷
媒通路として機能し、エジェクタ５内において、冷媒は
冷房運転時における吸引流れとは逆にディフューザ５ｃ
→混合部５ｂの順に流れて室内熱交換器３に流れ込む。
媒通路として機能し、エジェクタ５内において、冷媒は
冷房運転時における吸引流れとは逆にディフューザ５ｃ
→混合部５ｂの順に流れて室内熱交換器３に流れ込む。
【００４８】次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４９】本実施形態によれば、室内と室外とを仕切
る壁１０に２本の冷媒配管９が貫通することとなるの
で、上記した発明に比べて設置工数の低減を図ることが
できる。
る壁１０に２本の冷媒配管９が貫通することとなるの
で、上記した発明に比べて設置工数の低減を図ることが
できる。
【００５０】また、第１実施形態と同様に、室内ユニッ
トＵｉをを小さくすることができるとともに、空調装置
の室内騒音の小さくすることができる。
トＵｉをを小さくすることができるとともに、空調装置
の室内騒音の小さくすることができる。
【００５１】ところで、エジェクタ５（ノズル５ａ）に
て冷媒を減圧しつつ、圧縮機１の吸入圧を上昇させる冷
凍機、つまりエジェクタサイクルでは、前述のごとく駆
動流流れ及び吸引流れからなる２つの流れが存在するの
に対して、膨脹弁サイクルのように、圧縮機→高圧側熱
交換器→減圧器→低圧側熱交換器→圧縮機の順に流れの
みである。
て冷媒を減圧しつつ、圧縮機１の吸入圧を上昇させる冷
凍機、つまりエジェクタサイクルでは、前述のごとく駆
動流流れ及び吸引流れからなる２つの流れが存在するの
に対して、膨脹弁サイクルのように、圧縮機→高圧側熱
交換器→減圧器→低圧側熱交換器→圧縮機の順に流れの
みである。
【００５２】つまり、エジェクタサイクルの構成機器で
あるエジェクタ５及び気液分離器４は冷媒が流出入する
３つのポートを有しているのに対して、膨脹弁サイクル
では、圧縮機、高圧側熱交換器、減圧器及び低圧側熱交
換器のいずれも２のポートしかない。
あるエジェクタ５及び気液分離器４は冷媒が流出入する
３つのポートを有しているのに対して、膨脹弁サイクル
では、圧縮機、高圧側熱交換器、減圧器及び低圧側熱交
換器のいずれも２のポートしかない。
【００５３】したがって、原理的に、膨脹弁サイクルは
容易に室内ユニットと室外ユニットとを繋ぐ冷媒配管を
２本とすることができる。
容易に室内ユニットと室外ユニットとを繋ぐ冷媒配管を
２本とすることができる。
【００５４】一方、暖房運転時には、室外熱交換器２に
て室外空気から吸熱した熱量と圧縮機１での断熱圧縮仕
事量に相当する熱量が室内熱交換器３にて室内に供給さ
れ、また、エジェクタサイクルでは、圧縮機１での断熱
圧縮仕事量が小さくなるので、エジェクタサイクルと膨
脹弁サイクルとを切り換えて運転する場合には、暖房運
転時には膨脹弁サイクルとし、冷房運転にエジェクタサ
イクルとすることが望ましい。
て室外空気から吸熱した熱量と圧縮機１での断熱圧縮仕
事量に相当する熱量が室内熱交換器３にて室内に供給さ
れ、また、エジェクタサイクルでは、圧縮機１での断熱
圧縮仕事量が小さくなるので、エジェクタサイクルと膨
脹弁サイクルとを切り換えて運転する場合には、暖房運
転時には膨脹弁サイクルとし、冷房運転にエジェクタサ
イクルとすることが望ましい。
【００５５】したがって、本実施形態によれば、効率よ
く蒸気圧縮式冷凍機を運転させることができ、かつ、室
内と室外とを仕切る壁を貫通する冷媒配管９を２本とす
ることができるので、上記した発明に比べて設置工数の
低減を図ることができる。
く蒸気圧縮式冷凍機を運転させることができ、かつ、室
内と室外とを仕切る壁を貫通する冷媒配管９を２本とす
ることができるので、上記した発明に比べて設置工数の
低減を図ることができる。
【００５６】（第３実施形態）本実施形態は第２実施形
態の変形例であり、具体的には、図３に示すように、室
内ユニットＵｉにエジェクタ５及び気液分離器４等を収
納したものである。なお、作動は第２実施形態と同じで
あるので、作動説明は省略する。
態の変形例であり、具体的には、図３に示すように、室
内ユニットＵｉにエジェクタ５及び気液分離器４等を収
納したものである。なお、作動は第２実施形態と同じで
あるので、作動説明は省略する。
【００５７】これにより、室内熱交換器３とエジェクタ
５とを結ぶ冷媒通路圧力損失、及び室内熱交換器３と気
液分離器４とを結ぶ冷媒通路圧力損失を低減することが
できるので、特に、冷房運転時の能力を向上させること
ができる。
５とを結ぶ冷媒通路圧力損失、及び室内熱交換器３と気
液分離器４とを結ぶ冷媒通路圧力損失を低減することが
できるので、特に、冷房運転時の能力を向上させること
ができる。
【００５８】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、冷媒を二酸化炭素として高圧側の冷媒圧力が冷媒の
臨界圧力以上となる蒸気圧縮式冷凍機であったが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば冷媒をフロ
ン又は炭化水素等した高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧
力未満となる蒸気圧縮式冷凍機にも適用することができ
る。
は、冷媒を二酸化炭素として高圧側の冷媒圧力が冷媒の
臨界圧力以上となる蒸気圧縮式冷凍機であったが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば冷媒をフロ
ン又は炭化水素等した高圧側の冷媒圧力が冷媒の臨界圧
力未満となる蒸気圧縮式冷凍機にも適用することができ
る。
【図１】本発明の第１実施形態に係る空調装置の模式図
である。
である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る空調装置の模式図
である。
である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る空調装置の模式図
である。
である。
１…圧縮機、２…室外熱交換器、３…室内熱交換器、４
…気液分離器、５…絵エジェクタ、７…第１四方弁、９
…冷媒配管、１０…壁、１１…流量調整弁、１２…電磁
弁、１４…逆止弁。
…気液分離器、５…絵エジェクタ、７…第１四方弁、９
…冷媒配管、１０…壁、１１…流量調整弁、１２…電磁
弁、１４…逆止弁。
Claims (5)
- 【請求項１】 低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧
縮式冷凍機であって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）と、 冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器（２）と、 冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器（３）と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄えると
ともに、気相冷媒を前記圧縮機（１）の吸入側に供給
し、液相冷媒を低圧側に供給する気液分離器（４）と、 高圧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ノズル（５ａ）、及び前記ノズル
（５ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により低圧側で
蒸発した気相冷媒を吸引し、その吸引した冷媒と前記ノ
ズル（５ａ）から噴射する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
圧させる昇圧部（５ｂ、５ｃ）を有するエジェクタ
（５）と、 前記室外熱交換器（２）、前記室内熱交換器（３）、前
記エジェクタ（５）及び前記気液分離器（４）を繋ぐ冷
媒配管（９）とを備え、 前記圧縮機（１）、前記室外熱交換器（２）、前記室内
熱交換器（３）、前記気液分離器（４）及び前記エジェ
クタ（５）のうち前記室内熱交換器（３）のみが室内に
設置されていることを特徴とする蒸気圧縮式冷凍機。 - 【請求項２】 低温側の熱を高温側に移動させる蒸気圧
縮式冷凍機であって、 冷媒を吸入圧縮する圧縮機（１）と、 冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器（２）と、 冷媒と室内空気とを熱交換する室内熱交換器（３）と、 冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して冷媒を蓄える気
液分離器（４）と、 高圧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ノズル（５ａ）、及び前記ノズル
（５ａ）から噴射する高い速度の冷媒流により低圧側で
蒸発した気相冷媒を吸引し、その吸引した冷媒と前記ノ
ズル（５ａ）から噴射する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
圧させる昇圧部（５ｂ、５ｃ）を有するエジェクタ
（５）と、前記室外熱交換器（２）、前記室内熱交換器
（３）、前記エジェクタ（５）及び前記気液分離器
（４）を繋ぐ冷媒配管（９）と、 室外の熱を室内に移動させる際に、前記室外熱交換器
（２）に流入する冷媒を減圧する減圧手段（１１）とを
備え、 室内の熱を室外に移動させる際には、少なくとも前記圧
縮機（１）→前記室外熱交換器（２）→前記エジェクタ
（５）→前記気液分離器（４）→前記圧縮機（１）の順
に冷媒を循環させる駆動流と、少なくとも前記エジェク
タ（５）→前記気液分離器（４）→前記室内熱交換器
（３）→前記エジェクタ（５）の順に冷媒を循環させる
吸引流とが発生するように冷媒を流し、 室外の熱を室内に移動させる際には、少なくとも前記圧
縮機（１）→室内熱交換器（３）→前記減圧手段（１
１）→前記室外熱交換器（２）→前記圧縮機（１）の順
に冷媒を循環させ、 さらに、室内と室外とを仕切る壁（１０）には、２本の
冷媒配管（９）が貫通していることを特徴とする蒸気圧
縮式冷凍機。 - 【請求項３】 冷媒として二酸化炭素を用いたことを特
徴とする請求項１又は２に記載の蒸気圧縮式冷凍機。 - 【請求項４】 冷媒としてフロンを用いたことを特徴と
する請求項１又は２に記載の蒸気圧縮式冷凍機。 - 【請求項５】 冷媒として炭化水素を用いたことを特徴
とする請求項１又は２に記載の蒸気圧縮式冷凍機。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002094819A JP4069656B2 (ja) | 2002-03-29 | 2002-03-29 | 蒸気圧縮式冷凍機 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JP2003294328A true JP2003294328A (ja) | 2003-10-15 |
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2002
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