JP5419901B2 - 冷凍サイクル装置及び流路切替装置及び流路切替方法 - Google Patents

Description

この発明は、蒸発温度が異なる複数の蒸発器を備えた冷凍サイクル装置において、エジェクタを用いることにより膨張動力を回収し利用する冷凍サイクル装置に関する。

従来の冷凍サイクル装置では、低い圧力に設定された蒸発器１１からの冷媒を、高い圧力に設定された蒸発器１３から流入する冷媒によって加圧する圧力上昇装置１５を備えている（例えば特許文献１）。これにより、圧力上昇装置１５を利用しない冷凍サイクルと比べて、圧縮機の吸入圧力が上昇する。これにより、圧縮機の消費電力が低減し、冷凍サイクルの省エネを図れるとある（特許文献１）。

特開２００９−２３６３３０号公報

しかし、特許文献１では、高い圧力で設定された蒸発器１３と、低い圧力で設定された蒸発器１１との圧力レベルが逆転した場合、エジェクタ（圧力上昇装置１５）への冷媒流入経路が逆転し、圧力上昇効果を得ることができないという課題がある。

この発明の目的は、蒸発温度の異なる複数個の蒸発器から構成される冷凍サイクルにおいて、エジェクタを用いることにより、常時、運転効率を向上させることにある。

この発明の冷凍サイクル装置は、
駆動冷媒の流入する駆動冷媒流入口と、前記駆動冷媒によって吸引される吸引冷媒の流入する吸引冷媒流入口と、前記駆動冷媒と前記吸引冷媒との混合された混合冷媒が流出する混合冷媒流出口とを有すると共に、前記混合冷媒流出口が圧縮機の吸入側に接続されるエジェクタと、
冷媒Ａを流入する第１冷媒流入口と、冷媒Ｂを流入する第２冷媒流入口と、前記エジェクタの前記駆動冷媒流入口と接続する第１冷媒流出口と、前記エジェクタの前記吸引冷媒流入口と接続する第２冷媒流出口とを有し、前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第１冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第２冷媒流出口から流出させる第１流路と、前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第２冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第１冷媒流出口から流出させる第２流路とを切り替える流路切替装置と、
前記エジェクタの前記混合冷媒流出口に吸入側が接続される圧縮機と、
前記圧縮機の吐出側に配管で接続される放熱器と、
前記放熱器の冷媒流出側と配管で接続された第１減圧機構と、
一方の側が前記第１減圧機構と配管で接続され、他方の側が前記流路切替装置の前記第１冷媒流入口と接続され、前記他方の側から前記冷媒Ａを前記流路切替装置に流入する前記第１蒸発器と、
前記第１減圧機構と前記放熱器とを接続する前記配管の途中から分岐する配管と接続される第２減圧機構と、
一方の側が前記第２減圧機構と配管で接続され、他方の側が前記流路切替装置の前記第２冷媒流入口と接続され、前記他方の側から前記冷媒Ｂを前記流路切替装置に流入する第２蒸発器と
を備えたことを特徴とする。

本発明の冷凍サイクル装置は、高温側の蒸発器を流出した冷媒の圧力エネルギーをエジェクタの駆動媒体として利用し、低温側の蒸発器を流出した冷媒を吸引および昇圧させることで圧縮機の吸入圧力を上昇させる。その結果、圧縮機の消費電力を低減することができるので、冷凍サイクルの省エネ化を図ることができる。

実施の形態１の冷凍サイクル装置１０１０の構成を示す模式図。 実施の形態１の流路制御装置１０８１の構成を示す模式図。 実施の形態１のエジェクタ１０５の内部と、内部の圧力分布を示す図。 実施の形態１の冷凍サイクル装置１０１０のモリエル線図。 実施の形態１の流路制御装置１０８１の動作を示すフローチャート。 実施の形態１の流路制御装置１０８１の冷媒の流路を示す図。 実施の形態１の効果を示すモリエル線図。 実施の形態１のエジェクタ効率と昇圧量の関係を示す図。 実施の形態１のエジェクタ効率とＣＯＰの関係を示す図。 実施の形態２の流路制御装置１０８２の構成を示す模式図。 実施の形態２の流路制御装置１０８２の冷媒の流路を示す図。 実施の形態３の冷凍サイクル装置１０１０の構成を示す模式図。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１における冷凍サイクル装置１０１０を示す模式図である。冷凍サイクル装置１０１０は、圧縮機１０１、放熱器である凝縮器１０２、第１流量制御弁１０３（第１減圧機構）、第１蒸発器１０４が冷媒配管で順次接続されている。また、凝縮器１０２の出口から分岐して第２流量制御弁１０６、第２蒸発器１０７が冷媒配管で順次接続されている。第１蒸発器１０４と第２蒸発器１０７とは、流路制御装置１０８１（流路切替装置）と接続されている。流路制御装置１０８１は、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２、エジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１に、それぞれ冷媒配管で接続されている。エジェクタ１０５の混合冷媒流出口１０５３は圧縮機と冷媒配管で接続されている。第１蒸発器１０４は、第１保冷室００１に設置され、第２蒸発器１０７は第２保冷室００２に設置される。

図１の構成をさらに詳しく説明する。
（１）エジェクタ１０５
エジェクタ１０５は、駆動冷媒の流入する駆動冷媒流入口１０５１と、駆動冷媒によって吸引される吸引冷媒の流入する吸引冷媒流入口１０５２と、駆動冷媒と吸引冷媒との混合された混合冷媒が流出する混合冷媒流出口１０５３とを有する。混合冷媒流出口１０５３は、圧縮機１０１の吸入側に接続されている。

（２）流路制御装置１０８１
流路制御装置１０８１は、冷媒Ａを流入する第１冷媒流入口８１と、冷媒Ｂを流入する第２冷媒流入口８２と、エジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１と接続する第１冷媒流出口９１と、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２と接続する第２冷媒流出口９２とを有する。流路制御装置１０８１は、第１冷媒流入口８１から流入した冷媒Ａを第１冷媒流出口９１から流出させ、かつ、第２冷媒流入口８２から流入した冷媒Ｂを第２冷媒流出口９２から流出させる第１流路（破線で示す流路７１）と、第１冷媒流入口８１から流入した冷媒Ａを第２冷媒流出口９２から流出させ、かつ、第２冷媒流入口８２から流入した冷媒Ｂを第１冷媒流出口９１から流出させる第２流路（実線で示す流路７２）とを切り替える。

（３）冷凍サイクルを構成する他の構成機器の接続関係
圧縮機１０１は、エジェクタ１０５の混合冷媒流出口１０５３に吸入側が接続される。
凝縮器１０２は、圧縮機１０１の吐出側に配管で接続される。第１流量制御弁１０３（第１減圧機構）は、凝縮器１０２の冷媒流出側と配管で接続される。第１蒸発器１０４（前記第１蒸発器）は、一方の側（冷媒流入側）が第１流量制御弁１０３と配管で接続され、他方の側（冷媒流出側）が流路制御装置１０８１の第１冷媒流入口８１と接続され、他方の側から冷媒Ａを流路制御装置１０８１に流入する。第２流量制御弁１０６（第２減圧機構）は、第１流量制御弁１０３と凝縮器１０２とを接続する配管の途中から分岐する配管と接続される。第２蒸発器１０７（第２蒸発器）は、一方の側（冷媒流入側）が第２流量制御弁１０６と配管で接続され、他方の側（冷媒流出側）が流路制御装置１０８１の第２冷媒流入口８２と接続され、他方の側から冷媒Ｂを流路制御装置１０８１に流入する。

図２は、流路制御装置１０８１の内部構成を示す図である。図２を参照して流路制御装置１０８１の構成を説明する。流路制御装置１０８１は、流路制御弁６０１ａ（第１流路切替弁）、流路制御弁６０１ｂ（第３流路切替弁）、流路制御弁６０１ｃ（第２流路切替弁）、流路制御弁６０１ｄ（第４流路切替弁）、圧力検出器６０２ａ（第１検出器の一例）、圧力検出器６０２ｂ（第２検出器の一例）、制御ユニット６０３等を備えている。制御ユニット６０３は、受信部６０４、演算部６０５、送信部６０６を備えている。制御ユニット６０３は、圧力検出器６０２ａと圧力検出器６０２ｂとの圧力検出結果（検出値）に基づいて、流路制御弁６０１ａ〜流路制御弁６０１ｄを制御する。図２に示すように、第１冷媒流入口８１、流路制御弁６０１ａ、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２が、順次、配管で順次接続される。また、第２冷媒流入口８２、流路制御弁６０１ｃ、エジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１が、順次、配管で順次接続される。また、第１冷媒流入口８１と流路制御弁６０１ａとの途中（Ｙ１）から流路制御弁６０１ｃと駆動冷媒流入口１０５１との途中（Ｚ２）に接続する配管の途中に、流路制御弁６０１ｂが配置される。また、第２冷媒流入口８２と流路制御弁６０１ｃとの途中（Ｙ２）から流路制御弁６０１ａと吸引冷媒流入口１０５２との途中（Ｚ１）に接続する配管の途中に、流路制御弁６０１ｄが配置される。

このように、図２では、第１保冷室００１に設置された第１蒸発器１０４は、流路制御装置１０８１における分岐部Ｙ１、流路制御弁６０１ａ、合流点Ｚ１、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２と順次冷媒配管で接続されている。また、分岐部Ｙ１、流路制御弁６０１ｂ、合流点Ｚ２、エジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１が、順次、冷媒配管で接続されている。

一方、第２保冷室００２に備えた第２蒸発器１０７は、分岐部Ｙ２、流路制御弁６０１ｃ、合流点Ｚ２、エジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１へと、順次接続されている。また、分岐部Ｙ２、流路制御弁６０１ｄ、合流点Ｚ１、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２が、順次、冷媒配管で接続されている。

（制御ユニット６０３による制御）
分岐部Ｙ１の上流側には圧力検出器６０２ａが設置され、分岐部Ｙ２の上流側には圧力検出器６０２ｂが設置されており、冷媒圧力を検出する。圧力検出器６０２ａ，６０２ｂの検出信号は、制御ユニット６０３内の受信部６０４に集まる。演算部６０５は、受信部６０４によって受信された検出信号、各種設定値などに基づいて比較判断を行い、送信部６０６を介して制御信号を各流路制御弁６０１ａ〜６０１ｄに送信する。

図３は、エジェクタ１０５の構成と内部の圧力分布とを示す。エジェクタ１０５は、ノズル部２０１、混合部２０２、ディフューザー部２０３で構成される。ノズル部２０１は、さらに減圧部２０１ａ、ノズル喉部２０１ｂ、末広部２０１ｃで構成される。図３における「ｅ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ」等のアルファベットは、後述するモリエル線図の各点を表している。

流路制御装置１０８１を流出した高圧の冷媒（駆動冷媒）は、駆動冷媒流入口１０５１から流入し、減圧部２０１ａで流路面積の低下に伴い減圧膨張する。減圧により速度が上昇し、ノズル喉部２０１ｂで音速となる。音速となった駆動冷媒は、末広部２０１ｃで更に速度を上昇させながら減圧する。これにより超高速の気液二相冷媒がノズル部２０１から流出する。一方、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２から吸引される冷媒は、吸引冷媒流入口１０５２とノズル部２０１の出口との圧力差により、超高速の冷媒に引き込まれる（吸引冷媒）。ノズル部２０１の出口、つまり、混合部２０２の入口から超高速の駆動冷媒と低速の吸引冷媒とが混合（混合冷媒）し始める。混合冷媒では、駆動冷媒と吸引冷媒との運動量交換により、圧力が回復（上昇）する。さらに、ディフューザー部２０３においても流路拡大による減速により、動圧が静圧に変換されて圧力が上昇し、混合冷媒は、ディフューザー部２０３（混合冷媒流出口１０５３）から流出する。

（冷凍サイクルの動作）
次に、冷凍サイクル装置１０１０の動作について、第１蒸発器１０４の冷媒圧力が第２蒸発器１０７の冷媒圧力よりも低い場合を例に説明する。
図４は、第１蒸発器１０４の冷媒圧力＜第２蒸発器１０７の冷媒圧力
の場合のモリエル線図を示す。図４のモリエル線図の横軸は冷媒の比エンタルピを示し、縦軸は圧力を示す。また、モリエル線図内の点ａ〜ｊは、図１および図２に示す位置における冷媒状態を示す。

圧縮機１０１の吸入口における状態ａの低圧冷媒は、圧縮機１０１により高温高圧の冷媒（状態ｂ）となり、凝縮器１０２へ流入する。凝縮器１０２による室外空気との熱交換により冷却された状態ｃの冷媒は、第１蒸発器１０４へ流れる冷媒Ｗｒ１（冷媒Ａ）と、第２蒸発器１０７へ流れる冷媒Ｗｒ２（冷媒Ｂ）とに分流する。冷媒Ｗｒ１は、第１流量制御弁１０３で減圧されて状態ｄとなり、第１蒸発器１０４へ流入する。冷媒Ｗｒ１は、第１蒸発器１０４にて第１保冷室００１の空気により加熱されて状態ｅとなり、流路制御装置１０８１でエジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２へ導かれる。一方、凝縮器１０２の出口で分流した冷媒Ｗｒ２は、第２流量制御弁１０６で減圧されて状態ｆとなり、第２蒸発器１０７へ流入する。第２蒸発器１０７にて第２保冷室００２の空気により加熱されて状態ｇとなり、流路制御装置１０８１にてエジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１へ導かれる。

エジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１へ流入した状態ｇの冷媒Ｗｒ２は、エジェクタのノズル部２０１で減圧されて超高速となる。超高速となった状態ｈの冷媒Ｗｒ２は、ノズル部２０１の出口直後、吸引冷媒、すなわち、第１蒸発器１０４を流出した状態ｅの冷媒Ｗｒ１と混合して状態ｉとなる。冷媒Ｗｒ１と冷媒Ｗｒ２とは、エジェクタ１０５の混合部２０２で混合し、この混合冷媒は、ディフューザー部２０３で圧力が上昇して状態ｊとなり、エジェクタ１０５の混合冷媒流出口１０５３を流出し、圧縮機１０１に吸引される。以上の動作により冷凍サイクルが形成される。

（流路制御装置１０８１の動作）
図５は、流路制御装置１０８１の動作を示すフローチャートである。次に図５を用いて、流路制御装置１０８１の動作を説明する。
（１）ＳＴ１０１にて、冷媒の圧力が検出されて受信部６０４に集約される。
（２）ＳＴ１０２では、演算部６０５が圧力の検出値を比較する。演算部６０５は、圧力検出器６０２ａの検出値が圧力検出器６０２ｂよりも小さい場合、
すなわち、
第１蒸発器１０４の冷媒Ｗｒ１圧力＜第２蒸発器１０７の冷媒Ｗｒ２圧力
の場合（図４で説明した例の場合）、制御ユニット６０３は、ＳＴ１０３−ａにて流路制御弁６０１ａ、６０１ｃを開放し、かつ、流路制御弁６０１ｂ、６０２ｄを閉止する（図１に示す第２流路）。この場合、第２蒸発器１０７を流出する高圧の冷媒Ｗｒ２は駆動冷媒流入口１０５１に流入し、第１蒸発器１０４を流出する低圧の冷媒Ｗｒ１は吸引冷媒流入口１０５２に流入する。
（３）一方、圧力検出器６０２ａの検出値が圧力検出器６０２ｂの検出値よりも大きい場合、
すなわち、
第１蒸発器１０４の冷媒Ｗｒ１圧力＞第２蒸発器１０７の冷媒Ｗｒ２
の場合、制御ユニット６０３は、ＳＴ１０３−ｂにて流路制御弁６０１ｂ、６０１ｄを開放し、流路制御弁６０１ａ、６０２ｃを閉止する（図１に示す第１流路）。この場合、第１蒸発器１０４を流出する高圧の冷媒Ｗｒ１は駆動冷媒流入口１０５１に流入し、第２蒸発器１０７を流出する低圧の冷媒Ｗｒ２は吸引冷媒流入口１０５２に流入する。
（４）このように、流路制御装置１０８１に流入する冷媒Ｗｒ１、Ｗｒ２のうち、圧力の高いほうが駆動冷媒流入口１０５１に流入し、圧力の低いほうが吸引冷媒流入口１０５２に流入する。

図６は、図５で説明した冷媒の流れを示す。第２流路７２（実線）は、圧力検出器６０２ａの検出値（冷媒Ｗｒ１）が、圧力検出器６０２ｂの検出値（冷媒Ｗｒ２）より低い場合の冷媒の流れを示す。第１保冷室００１の第１蒸発器１０４から流出した冷媒Ｗｒ１は、分岐部Ｙ１、流路制御弁６０１ａを通って、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２へ流れる。また第２保冷室００２の第２蒸発器１０７から流出した冷媒Ｗｒ２は、分岐部Ｙ２、流路制御弁６０１ｃを通ってエジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１へ流れる。

第１流路７１（破線）は、圧力検出器６０２ａ（冷媒Ｗｒ１）の検出値が、圧力検出器６０２ｂの検出値（冷媒Ｗｒ２）より高い場合の冷媒の流れを示す。この場合、第１蒸発器１０４から流出した冷媒Ｗｒ１は、流路制御弁６０１ｂを通ってエジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１へ流れ、第２蒸発器１０７から流出した冷媒Ｗｒ２は、流路制御弁６０１ｄを介してエジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２へ流れる。

図７は、第１蒸発器１０４、第２蒸発器１０７、流路制御装置１０８１等を有する冷凍サイクル装置１０１０と、従来の冷凍サイクル、すなわちエジェクタを利用しない場合のモリエル線図を比較した図である。実線が冷凍サイクル装置１０１０、破線が従来の冷凍サイクルでのモリエル線図を示している。図７において、冷凍サイクル装置１０１０は、圧縮機出口エンタルピ、すなわち点ｂのエンタルピが、従来の冷凍サイクルにおける圧縮機出口エンタルピ、すなわち点ｂ’のエンタルピよりも小さくなっていることが特徴である。

圧縮機の消費電力Ｑｃｏｍｐは、圧縮機が押した冷媒流量Ｗｒと圧縮機の出入口エンタルピ差Δｈとから、次式（１）で求まる。
Ｑｃｏｍｐ＝Ｗｒ×Δｈ （１）
式（１）より、圧縮機の消費電力を低減するには、冷媒流量ＷｒもしくはΔｈを低減させれば良い。しかし、冷媒流量Ｗｒを低減すると冷凍機の冷却能力が低下するため、Δｈを低減させる必要がある。

冷凍サイクル装置１０１０における圧縮機１０１の出入口エンタルピ差Δｈは、式（２）であらわせる。また、従来の圧縮機出入口エンタルピ差Δｈ’は式（３）で表せる。
Δｈ＝ｈａ−ｈｂ （２）
Δｈ’＝ｈｅ−ｈｂ’ （３）
ここに、式（２）、式（３）の添え字は、図７に示すモリエル線図の各点におけるエンタルピを表している。冷凍サイクル装置１０１０ではエジェクタ１０５の昇圧効果により、圧縮機１０１の出口エンタルピは、
ｈｂ＜ｈｂ’
となり、従来の冷凍サイクルと比べてΔｈを低減できる。その結果、圧縮機１０１の消費電力を低減できる。

図８は、エジェクタ効率ηとエジェクタの昇圧量ΔＰの関係を示す。エジェクタ効率ηとは、膨張動力Ｗｎと回収動力Ｗｅとの比であり、式（４）で表せる。
η＝Ｗｅ／Ｗｎ （４）
膨張動力Ｗｎは、エジェクタ１０５へ流入した状態ｇ（駆動冷媒流入口１０５１）の冷媒が状態ｈ（図３）まで断熱膨張した場合の動力であり、式（５）で表せる。
Ｗｎ＝Ｗｒ１×（ｈｇ−ｈｈ） （５）
回収動力Ｗｅは、エジェクタ１０５が昇圧仕事に利用した動力であり、式（６）で表せる。
Ｗｅ＝Ｗｒ２×ΔＰ／ρｇ （６）

つまり、式（４）、式（５）、式（６）より、昇圧量ΔＰ、吸引流量Ｗｒ２を増大させることでエジェクタ効率は増大する。

また、図８は、冷媒Ｒ４０４を作動流体に用いて、冷凍サイクル装置１０１０をサイクルシミュレーションした結果を示している。例えば、外気温度３５℃、冷蔵庫内温度０℃、冷凍庫温度―３０℃の場合、エジェクタ効率の増大とともに昇圧量は増大する。図８によれば、エジェクタ効率２０％の場合、昇圧量は０．０２８ＭＰａ、４０％では０．０５ＭＰａとなり、圧縮機の吸入圧力を増大させることができる。

図９は、従来の冷凍サイクル装置のＣＯＰを１とした場合の冷凍サイクル装置１０１０のＣＯＰを示す。エジェクタ効率０％が、従来の冷凍サイクル装置のＣＯＰに相当する。ＣＯＰ改善効果は、エジェクタ効率が１０％の場合＋４％、２０％では＋７％向上し、冷凍サイクルの省エネ化を図ることができる。

本実施の形態１では、流路制御装置１０８１によって、冷却空間から流出した冷媒の圧力検出値に基づいて流路を切り替えている。このため、常に高圧側の冷媒がエジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１に流入する。これにより、第１保冷室００１（第１蒸発器１０４）と第２保冷室００２（第２蒸発器１０７）の出口圧力、すなわち第１保冷室００１と第２保冷室００２の冷却温度が逆転した場合でも、常に、エジェクタ１０５を利用して、動力回収運転を実現できる。よって、冷凍サイクル装置の省エネ化を図ることができる。

（モジュール化）
また、エジェクタ１０５、流路制御弁６０１ａ〜６０１ｄ、制御ユニット６０３をモジュール構造６０７にすることで、既存の設備への実装が容易になる。このため、工事時間の短縮を図れる。図１、図１０、図１２の「モジュール構造６０７」の指す破線は、エジェクタ１０５、流路制御弁６０１ａ〜６０１ｄ、制御ユニット６０３等を収納する筺体を示している。

（温度検出器）
図２に示した圧力検出器６０２ａ，６０２ｂの代わりに、第１蒸発器１０４と第２蒸発器１０７の冷媒配管に温度検出器（第１検出器、第２検出器）を取り付け、冷媒温度の検出値に基づいて流路切替弁６０１を制御しても良い。また、第１保冷室００１と第２保冷室００２に温度検出器を取り付け、保冷室内の温度を比較して流路切替弁６０１を制御してもよい。冷媒Ｗｒ１、Ｗｒ２の冷媒温度の高低、あるいは保冷室内の温度の高低は、冷媒圧力の高低に対応する。よって、これらの場合は、図５のフローチャートで、冷媒圧力を冷媒温度、あるいは保冷室内温度に読み代えればよい。

実施の形態２．
図１０、図１１を参照して、実施の形態２の冷凍サイクル装置１０２０を説明する。図１０は実施の形態２の冷凍サイクル装置１０２０の流路制御装置１０８２の構成を示す。冷凍サイクル装置１０２０は、冷凍サイクル装置１０２０と流路制御装置１０８２が異なる。実施の形態２では、流路制御装置１０８２は、三方切替弁６０８と逆止弁６０９とを用いた構成である。

図１０を参照して、流路制御装置１０８２の構成を説明する。流路制御装置１０８２は、三方切替弁６０８と、逆止弁６０９ａ（第１逆止弁）と、逆止弁６０９ｂ（第２逆止弁）と等を備える。第１冷媒流入口８１、逆止弁６０９ａ、エジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１が順次、冷媒配管で接続されている。また、第１冷媒流入口８１と逆止弁６０９ａとの途中（Ｙ１）と、三方切替弁６０８の第１の冷媒流入口６０８−１とが配管で接続されている。また、第２冷媒流入口８２と三方切替弁６０８の第２の冷媒流入口６０８−２とが、配管で接続されている。また、第２冷媒流入口８２と三方切替弁６０８の第２の冷媒流入口６０８−２との途中（Ｙ２）と、逆止弁６０９ａとエジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１との途中（Ｚ）が、途中に逆止弁６０９ｂが配置された配管で接続されている。また、三方切替弁６０８の冷媒流出口６０８−３が、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２に接続されている。

以上のように、第１蒸発器１０４の流出口、分岐部Ｙ１、三方切替弁６０８、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２が、順次、冷媒配管で接続される。さらに、分岐部Ｙ１のもう一方、逆止弁６０９ａ、合流部Ｚ、エジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１が、順次、冷媒配管で接続されている。

一方、第２蒸発器１０７の流出口、分岐部Ｙ２、冷媒流入口６０８−２が、冷媒配管で接続されている。また、分岐部Ｙ２のもう一方は、逆止弁６０９ｂ、合流部Ｚと冷媒配管で接続されている。

図１１は、流路制御装置１０８２による流路の切り替えを示す図である。流路制御装置１０８２の動作を図１０、図１１を用いて説明する。図１１の（ａ）は、図１の第２流路７２であり（ｂ）は第１流路７１である。流路制御装置１０８２は流路制御装置１０８１と構成は異なるが、動作は同様である。すなわち、第１蒸発器１０４、第２蒸発器１０７から流入する冷媒Ｗｒ１、Ｗｒ２のうち、冷媒圧力の高いほう（あるいは冷媒温度の高いほうの冷媒）をエジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１に流入させ、冷媒圧力の低いほう（あるいは冷媒温度の低いほうの冷媒）を吸引冷媒流入口１０５２に流入させる。

（Ｗｒ２圧力＞Ｗｒ１圧力の場合）
まず、圧力検出器６０２ａ、６０２ｂの検出値が制御ユニット６０３のデータ受信部６０４に集められ、演算部６０５にて検出値が比較される。圧力検出器６０２ｂの検出値が圧力検出器６０２ａの検出値よりも高い場合は、図１１の（ａ）に示すように、制御ユニット６０３は、第１蒸発器１０４から流出した低圧冷媒Ｗｒ１が、分岐部Ｙ１、三方切替弁６０８、エジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２へ流れように三方切替弁６０８を制御する。第２蒸発器１０７から流出した高圧冷媒Ｗｒ２は、分岐部Ｙ２、逆止弁６０９ｂを通ってエジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１へ流れる。

（Ｗｒ２圧力＜Ｗｒ１圧力の場合）
一方、圧力検出器６０２ｂの検出値が圧力検出器６０２ａの検出値よりも低い場合は、図１１（ｂ）に示すように、制御ユニット６０３は，第２蒸発器１０７から流出した低圧冷媒Ｗｒ２が、三方切替弁６０８を通るよう制御する。これにより、第１蒸発器１０４から流出した高圧冷媒Ｗｒ１がエジェクタ１０５の吸入口２０４へ流れる。

以上の動作により、常に、エジェクタ１０５の駆動冷媒流入口１０５１には高圧の冷媒が流れ込むので、エジェクタによる動力回収運転ができる。よって、冷凍サイクルの効率化を図ることができる。さらに、制御アクチュエータ（三方切替弁）を１個にすることができるため、コストが低減できると共に、制御ユニットの電子基板を小型化できる。

実施の形態３．
次に、図１２を参照して、実施の形態３の冷凍サイクル装置１０３０を説明する。
図１２は実施の形態３の実施の形態３の冷凍サイクル装置１０３０を示す。実施の形態３の冷凍サイクル装置１０３０は、図１２に示すように，既存設備の保冷室を３室以上に拡張する場合を示す。このような場合、エジェクタと切替弁とのモジュール構造６０７により、冷却空間の温度帯を考慮せずに、各蒸発器の出口とエジェクタモジュールとを接続できる。そして、流路切替弁と制御ユニットとを用いることで、常に、エジェクタによる動力回収運転が実現できので、冷凍サイクルの省エネ化を図ることができる。

図１２では流路制御装置１０８２を用いているが、流路制御装置１０８１を用いてもかまわない。以下に、冷凍サイクル装置１０３０の構成を説明する。流路制御装置１０８２の第１冷媒流入口８１は、第１蒸発器４１の冷媒流出側と接続し、第１蒸発器４１から冷媒（冷媒Ａ）を流入する。第２冷媒流入口８２は、エジェクタ１０９（第２エジェクタ）の混合冷媒流出口１０９３と接続し、エジェクタ１０９から冷媒（冷媒Ｂ）を流入する。第１冷媒流出口９１は、エジェクタ１０５（第１エジェクタ）の駆動冷媒流入口１０５１と接続し、第２冷媒流出口９２はエジェクタ１０５の吸引冷媒流入口１０５２と接続している。圧縮機１０１は、エジェクタ１０９の前記混合冷媒流出口に吸入側が接続される。凝縮器１０２は、圧縮機１０１の吐出側に配管で接続される。第１流量制御弁５１（第１減圧機構）は、凝縮器１０２の冷媒流出側と配管で接続されている。第１蒸発器４１は、一方の側が第１流量制御弁５１と配管で接続され、他方の側が流路制御装置１０８２の第１冷媒流入口８１と接続され、他方の側から冷媒を流路制御装置１０８２に流入する。第２流量制御弁５２（第２減圧機構）は、第１流量制御弁５１と凝縮器１０２とを接続する配管の途中から分岐する第１分岐部６１と配管で接続される。第２蒸発器４２は、一方の側が第２流量制御弁５２と配管で接続される。エジェクタ１０９は、第２蒸発器４２の他方の側と吸引冷媒流入口１０９２が配管で接続され、混合冷媒流出口１０９３が流路制御装置１０８２の第２冷媒流入口８２と配管で接続され、混合冷媒流出口１０９３から冷媒を流路制御装置１０８２に流入する。第３流量制御弁５３（第３減圧機構）は、第１分岐部６１と凝縮器１０２とを接続する配管の途中から分岐する第２分岐部６２と配管で接続される。第３蒸発器４３は、一方の側が第３流量制御弁５３と配管で接続され、他方の側がエジェクタ１０９の駆動冷媒流入口１０９１と配管で接続される。

以上の構成において、流路制御装置１０８２は、第１冷媒流入口８１、第２冷媒流入口８２から流入する冷媒をそれぞれ冷媒Ｗｒ１、Ｗｒ２と置いた場合、実施の形態１及び実施の形態２と同様の動作を実行する。すなわち、冷媒Ｗｒ１、Ｗｒ２のうち、冷媒圧力の高いほうを駆動冷媒流入口１０５１に流出する。

なお、図８、図９では冷媒Ｒ４０４を、作動流体（冷媒）の一例に取り上げたが、Ｒ４１０Ａ、Ｒ３２やその混合物などのフロン系冷媒やプロパン、イソブタン、プロピレンなどの炭化水素系を用いても同様の効果を得ることができる。また、ＣＯ２やアンモニアなどの自然冷媒を適用してもよい。

なお以上の実施の形態では冷凍サイクル装置を説明したが、冷凍サイクル装置の動作を制御ユニット６０３の動作を流路切替方法と把握することも可能である。

００１ 第１保冷室、００２ 第２保冷室、１０１０，１０２０，１０３０ 冷凍サイクル装置、１０１ 圧縮機、１０２ 凝縮器、１０３ 第１流量制御弁、１０４ 第１蒸発器、１０５ エジェクタ、１０５１ 駆動冷媒流入口、１０５２ 吸引冷媒流入口、１０５３ 混合冷媒流出口、１０６ 第２流量制御弁、１０７ 第２蒸発器、１０８１，１０８２ 流路制御装置、１０９ エジェクタ、２０１ ノズル部、２０１ａ 減圧部、２０１ｂ ノズル喉部、２０１ｃ 末広部、２０２ 混合部、２０３ ディフューザー部、６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄ 流路制御弁、６０２ａ，６０２ｂ 圧力検出器、６０３ 制御ユニット、６０７ モジュール構造、６０８ 三方切替弁、６０９ａ，６０９ｂ 逆止弁、７１ 第１流路、７２ 第２流路、８１ 第１冷媒流入口、８２ 第２冷媒流入口、９１ 第１冷媒流出口、９２ 第２冷媒流出口。

Claims (13)

1. 駆動冷媒の流入する駆動冷媒流入口と、前記駆動冷媒によって吸引される吸引冷媒の流入する吸引冷媒流入口と、前記駆動冷媒と前記吸引冷媒との混合された混合冷媒が流出する混合冷媒流出口とを有すると共に、前記混合冷媒流出口が圧縮機の吸入側に接続されるエジェクタと、
   冷媒Ａを流入する第１冷媒流入口と、冷媒Ｂを流入する第２冷媒流入口と、前記エジェクタの前記駆動冷媒流入口と接続する第１冷媒流出口と、前記エジェクタの前記吸引冷媒流入口と接続する第２冷媒流出口とを有し、前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第１冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第２冷媒流出口から流出させる第１流路と、前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第２冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第１冷媒流出口から流出させる第２流路とを切り替える流路切替装置と、
   前記エジェクタの前記混合冷媒流出口に吸入側が接続される圧縮機と、
   前記圧縮機の吐出側に配管で接続される放熱器と、
   前記放熱器の冷媒流出側と配管で接続された第１減圧機構と、
   一方の側が前記第１減圧機構と配管で接続され、他方の側が前記流路切替装置の前記第１冷媒流入口と接続され、前記他方の側から前記冷媒Ａを前記流路切替装置に流入する前記第１蒸発器と、
   前記第１減圧機構と前記放熱器とを接続する前記配管の途中から分岐する配管と接続される第２減圧機構と、
   一方の側が前記第２減圧機構と配管で接続され、他方の側が前記流路切替装置の前記第２冷媒流入口と接続され、前記他方の側から前記冷媒Ｂを前記流路切替装置に流入する第２蒸発器と
   を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記流路切替装置は、
   前記第１冷媒流入口に流入する前記冷媒Ａの状態と、前記第２冷媒流入口に流入する前記冷媒Ｂの状態とに基づいて、前記第１流路と前記第２流路とを切り替えることを特徴とする請求項１記載の冷凍サイクル装置。
3. 前記流路切替装置は、さらに、
   前記第１冷媒流入口に流入する前記冷媒Ａの状態として、前記冷媒Ａの圧力と温度とのいずれかを検出する第１検出器と、
   前記第２冷媒流入口に流入する前記冷媒Ｂの状態として、前記第１検出器が前記冷媒Ａの圧力を検出するときには前記冷媒Ｂの圧力を検出し、前記第１検出器が前記冷媒Ａの温度を検出するときには冷媒Ｂの温度を検出する第２検出器と
   を備え、
   前記第１検出器と前記第２検出器との検出するそれぞれの検出値に基づいて、前記第１流路と前記第２流路とを切り替えることを特徴とする請求項２記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記流路切替装置は、
   前記第１検出器の検出値が前記第２検出器の検出値よりも高いときには前記第１流路に切り替え、前記第２検出器の検出値が前記第１検出器の検出値よりも高いときには前記第２流路に切り替えることを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記流路切替装置は、さらに、
   第１流路切替弁と、
   第２流路切替弁と、
   第３流路切替弁と、
   第４流路切替弁と、
   前記第１検出器と前記第２検出器との検出結果に基づいて、前記第１流路切替弁から前記第４流路切替弁を制御する制御装置と
   備え、
   前記第１冷媒流入口、前記第１流路切替弁、前記エジェクタの前記吸引冷媒流入口が配管で順次接続され、
   前記第２冷媒流入口、前記第２流路切替弁、前記エジェクタの前記駆動冷媒流入口が配管で順次接続され、
   前記第１冷媒流入口と前記第１流路切替弁との途中から前記第２流路切替弁と前記駆動冷媒流入口との途中に接続する配管の途中に前記第３流路切替弁が配置され、
   前記第２冷媒流入口と前記第２流路切替弁との途中から前記第１流路切替弁と前記吸引冷媒流入口との途中に接続する配管の途中に前記第４流路切替弁が配置されたことを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記制御装置は、
   前記第１検出器の検出値が前記第２検出器の検出値よりも高いときには前記第３流路切替弁と前記第４流路切替弁とを開放し、かつ、前記第１流路切替弁と前記第２流路切替弁とを閉止し、
   前記第２検出器の検出値が前記第１検出器の検出値よりも高いときには前記第１流路切替弁と前記第２流路切替弁とを開放し、かつ、前記第３流路切替弁と前記第４流路切替弁とを閉止することを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記流路切替装置は、さらに、
   三方切替弁と、
   第１逆止弁と、
   第２逆止弁と、
   前記第１検出器と第２検出器との検出結果に基づいて、前記三方切替弁を制御する制御装置と
   を備え、
   前記第１冷媒流入口、前記第１逆止弁、前記エジェクタの前記駆動冷媒流入口が順次冷媒配管で接続され、
   前記第１冷媒流入口と前記第１逆止弁との途中と前記三方切替弁の第１の冷媒流入口とが配管で接続され、
   前記第２冷媒流入口と前記三方切替弁の第２の冷媒流入口とが配管で接続され、
   前記第２冷媒流入口と前記三方切替弁の第２の冷媒流入口との途中と、前記第１逆止弁と前記エジェクタの前記駆動冷媒流入口との途中が、途中に第２逆止弁が配置された配管で接続され、
   前記三方切替弁の冷媒流出口が、前記エジェクタの前記吸引冷媒流入口に接続されたことを特徴とする請求項３記載の冷凍サイクル装置。
8. 前記制御装置は、
   前記第１検出器の検出値が前記第２検出器の検出値よりも高いときには前記三方切替弁の冷媒流出口を前記第１の冷媒流入口と接続し、前記第２検出器の検出値が前記第１検出器の検出値よりも高いときには前記三方切替弁の冷媒流出口を前記第２の冷媒流入口と接続することを特徴とする請求項７記載の冷凍サイクル装置。
9. 前記流路切替装置と前記エジェクタとは、
   同じ筺体の内部に収納され、モジュール化されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
10. 前記冷凍サイクル装置は、
    冷媒である作動流体として、フロン系冷媒と、混合冷媒と、炭化水素系の冷媒と、自然冷媒との、いずれかを用いたことを特徴する請求項１〜９のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。
11. 駆動冷媒の流入する駆動冷媒流入口と、前記駆動冷媒によって吸引される吸引冷媒の流入する吸引冷媒流入口と、前記駆動冷媒と前記吸引冷媒との混合された混合冷媒が流出する混合冷媒流出口とを有すると共に、前記混合冷媒流出口が圧縮機の吸入側に接続される第１エジェクタと、
    冷媒Ａを流入する第１冷媒流入口と、冷媒Ｂを流入する第２冷媒流入口と、前記第１エジェクタの前記駆動冷媒流入口と接続する第１冷媒流出口と、前記第１エジェクタの前記吸引冷媒流入口と接続する第２冷媒流出口とを有し、前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第１冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第２冷媒流出口から流出させる第１流路と、前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第２冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第１冷媒流出口から流出させる第２流路とを切り替える流路切替装置と、
    前記第１エジェクタの前記混合冷媒流出口に吸入側が接続される圧縮機と、
    前記圧縮機の吐出側に配管で接続される放熱器と、
    前記放熱器の冷媒流出側と配管で接続された第１減圧機構と、
    一方の側が前記第１減圧機構と配管で接続され、他方の側が前記流路切替装置の前記第１冷媒流入口と接続され、前記他方の側から前記冷媒Ａを前記流路切替装置に流入する第１蒸発器と、
    前記第１減圧機構と前記放熱器とを接続する前記配管の途中から分岐する第１分岐部と配管で接続される第２減圧機構と、
    一方の側が前記第２減圧機構と配管で接続される第２蒸発器と、
    前記第２蒸発器の他方の側と吸引冷媒流入口が配管で接続され、混合冷媒流出口が流路切替装置の前記第２冷媒流入口と配管で接続され、前記混合冷媒流出口から前記冷媒Ｂを前記流路切替装置に流入する第２エジェクタと、
    前記第１分岐部と前記放熱器とを接続する前記配管の途中から分岐する第２分岐部と配管で接続される第３減圧機構と、
    一方の側が前記第３減圧機構と配管で接続され、他方の側が前記第２エジェクタの駆動冷媒流入口と配管で接続される第３蒸発器と
    を備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
12. 駆動冷媒の流入する駆動冷媒流入口と、前記駆動冷媒によって吸引される吸引冷媒の流入する吸引冷媒流入口と、前記駆動冷媒と前記吸引冷媒との混合された混合冷媒が流出する混合冷媒流出口とを有すると共に、前記混合冷媒流出口が圧縮機の吸入側に接続されるエジェクタの、前記駆動冷媒流入口と、前記吸引冷媒流入口とに接続される流路切替装置であって、
    冷媒Ａを流入する第１冷媒流入口と、冷媒Ｂを流入する第２冷媒流入口と、前記エジェクタの前記駆動冷媒流入口と接続する第１冷媒流出口と、前記エジェクタの前記吸引冷媒流入口と接続する第２冷媒流出口とを有し、前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第１冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第２冷媒流出口から流出させる第１流路と、前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第２冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第１冷媒流出口から流出させる第２流路とを切り替えることを特徴とする流路切替装置
13. 駆動冷媒の流入する駆動冷媒流入口と、前記駆動冷媒によって吸引される吸引冷媒の流入する吸引冷媒流入口と、前記駆動冷媒と前記吸引冷媒との混合された混合冷媒が流出する混合冷媒流出口とを有すると共に、前記混合冷媒流出口が圧縮機の吸入側に接続されるエジェクタの、前記駆動冷媒流入口と、前記吸引冷媒流入口とに、それぞれ配管によって接続される流路切替装置であって、
    冷媒Ａを流入する第１冷媒流入口と、冷媒Ｂを流入する第２冷媒流入口と、前記エジェクタの前記駆動冷媒流入口と接続する第１冷媒流出口と、前記エジェクタの前記吸引冷媒流入口と接続する第２冷媒流出口とを有する流路切替装置に対して、
    前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第１冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第２冷媒流出口から流出させる第１流出方式と、
    前記第１冷媒流入口から流入した前記冷媒Ａを前記第２冷媒流出口から流出させ、かつ、前記第２冷媒流入口から流入した前記冷媒Ｂを前記第１冷媒流出口から流出させる第２流出方式と
    を切り替えることを特徴とする流路切替方法。

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