特開 2024-135173 エジェクタ冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135173

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】エジェクタ冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20240927BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 389A

F25B1/00 341R

F25B1/00 361P

F25B1/00 371B

F25B1/00 371C

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023045724

(22)【出願日】2023-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松原 健

(72)【発明者】

【氏名】吉田 時空

(72)【発明者】

【氏名】安嶋 賢哲

(57)【要約】

【課題】エジェクタ冷凍サイクルに圧縮機を導入したハイブリッド形式の冷凍サイクルを適用したエジェクタ冷却装置の装置起動時におけるポンプのキャビテーション発生を簡易な構成で回避することができるエジェクタ冷却装置を提供する。
【解決手段】制御部Ｃは、装置起動時、圧縮機７をオンにするとともにポンプ３をオフにし、開閉弁Ｖ２を閉にして切替機構９を介して圧縮機７からの冷媒をエジェクタ１の吐出口１ｃに流動させる圧縮式モードに切り替え、ポンプ圧力Ｐｉをもとに飽和温度を求め、ポンプ温度Ｔｉが飽和温度から所定過冷却度、減算した温度以下である場合にポンプ３を起動して運転モード制御を行う。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を昇圧するポンプと、熱供給源から供給される熱源水により冷媒を加熱しエジェクタ駆動流を発生させる蒸気生成器と、冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁によって減圧された冷媒により被冷却媒体を冷却する蒸発器と、前記蒸気生成器からの冷媒のエジェクタ駆動流によって前記蒸発器により蒸発した冷媒を吸引するエジェクタと、前記エジェクタ内への吸引後に前記エジェクタ駆動流と混合した冷媒を冷却する凝縮器とを有するエジェクタ冷却装置であって、
前記蒸発器と前記エジェクタとの間に配置されて前記蒸発器からの冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機の前記エジェクタの吸引入口への接続と前記圧縮機の前記エジェクタの吐出口への接続とを少なくとも切り替える切替機構と、
前記圧縮機に並列接続される開閉弁と、
前記圧縮機の吸引側の冷媒圧力である圧縮機圧力を検出する圧縮機圧力センサと、
前記エジェクタの吐出側の冷媒圧力である背圧を検出する背圧センサと、
前記ポンプの吸引側の冷媒温度であるポンプ温度を検出するポンプ温度センサと、
前記ポンプの吸引側の冷媒圧力であるポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサと、
前記圧縮機圧力に対する背圧の圧力比が第１閾値未満の場合、前記圧縮機をオフにするとともに前記開閉弁を開にして前記切替機構を介して前記蒸発器からの冷媒を前記エジェクタの吸引入口に流動させるエジェクタモードに切り替え、前記圧力比が前記第１閾値以上、かつ、第２閾値未満である場合、前記圧縮機をオンにするとともに前記開閉弁を開にして前記切替機構を介して前記圧縮機からの冷媒を前記エジェクタの吐出口に流動させる並列ハイブリッドモードに切り替え、前記圧力比が前記第２閾値以上の場合、前記圧縮機をオンにするとともに前記開閉弁を閉にして前記切替機構を介して前記圧縮機からの冷媒を前記エジェクタの吸引入口に流動させる直列ハイブリッドモードに切り替える運転モード制御を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、装置起動時、前記圧縮機をオンにするとともに前記ポンプをオフにし、前記開閉弁を閉にして前記切替機構を介して前記圧縮機からの冷媒を前記エジェクタの吐出口に流動させる圧縮式モードに切り替え、前記ポンプ圧力をもとに飽和温度を求め、前記ポンプ温度が前記飽和温度から所定過冷却度、減算した温度以下である場合に前記ポンプを起動して前記運転モード制御を行うことを特徴とするエジェクタ冷却装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記ポンプ温度が前記飽和温度から所定過冷却度、減算した温度以下でない場合、前記圧縮機の回転数を所定値増加させる処理を繰り返すことを特徴とする請求項１に記載のエジェクタ冷却装置。

【請求項3】

前記蒸気生成器に供給される前記熱源水の温度を検出する熱源水温度センサを備え、
前記制御部は、前記熱源水の温度が所定閾値温度未満である場合、前記圧縮式モードに切り替えて前記運転モード制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のエジェクタ冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エジェクタ冷凍サイクルに圧縮機を導入したハイブリッド形式の冷凍サイクルを適用したエジェクタ冷却装置の装置起動時におけるポンプのキャビテーション発生を簡易な構成で回避することができるエジェクタ冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エジェクタ冷却装置としては、例えば特許文献１に記載されたものが既に提供されている。このエジェクタ冷却装置のエジェクタ冷凍サイクルはポンプのみで駆動できるため、圧縮機を用いた圧縮式冷凍サイクルに比較して消費電力を抑えることができる。しかし、凝縮器を流れる冷却水の温度が高いとエジェクタの背圧が上昇し、冷凍能力及び装置効率が大幅に低下してしまうことがある。

【0003】

このため、特許文献２では、圧縮機を導入したエジェクタ冷却装置が提案されている。その１つは、圧縮機とエジェクタとを直列に連結し、エジェクタにより圧縮機の吐出圧力を低減することにより、圧縮機の消費電力を低減するようにしている。また、他の１つとして、圧縮機とエジェクタとを並列に配置するものが提案されている。

【0004】

また、特許文献３には、最下部へのポンプ設置、凝縮器や貯留タンク内冷媒の液位ヘッドの確保、貯留タンクへの冷媒回収運転などによるポンプのキャビテーション回避手段をもつエジェクタ冷却装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－１９０５８７号公報

【特許文献2】特開２０１１－９４８１４号公報

【特許文献3】特開２０２２－２８５９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、圧縮機を導入したエジェクタ冷却装置では、装置起動時に電源をオンさせるとポンプと圧縮機とが同時に運転を開始するため、ポンプの吸込み圧力が冷媒の飽和圧力より低くなるキャビテーションが発生する。このキャビテーションの発生は、流量の急減や異常振動等による機器の破損の原因となるため回避する必要がある。なお、装置起動時に凝縮器に十分な液冷媒が無いためにポンプ吸い込み時に気相冷媒が混入し、同様の障害が発生する場合がある。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、エジェクタ冷凍サイクルに圧縮機を導入したハイブリッド形式の冷凍サイクルを適用したエジェクタ冷却装置の装置起動時におけるポンプのキャビテーション発生を簡易な構成で回避することができるエジェクタ冷却装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明は、冷媒を昇圧するポンプと、熱供給源から供給される熱源水により冷媒を加熱しエジェクタ駆動流を発生させる蒸気生成器と、冷媒を減圧する膨張弁と、前記膨張弁によって減圧された冷媒により被冷却媒体を冷却する蒸発器と、前記蒸気生成器からの冷媒のエジェクタ駆動流によって前記蒸発器により蒸発した冷媒を吸引するエジェクタと、前記エジェクタ内への吸引後に前記エジェクタ駆動流と混合した冷媒を冷却する凝縮器とを有するエジェクタ冷却装置であって、前記蒸発器と前記エジェクタとの間に配置されて前記蒸発器からの冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機の前記エジェクタの吸引入口への接続と前記圧縮機の前記エジェクタの吐出口への接続とを少なくとも切り替える切替機構と、前記圧縮機に並列接続される開閉弁と、前記圧縮機の吸引側の冷媒圧力である圧縮機圧力を検出する圧縮機圧力センサと、前記エジェクタの吐出側の冷媒圧力である背圧を検出する背圧センサと、前記ポンプの吸引側の冷媒温度であるポンプ温度を検出するポンプ温度センサと、前記ポンプの吸引側の冷媒圧力であるポンプ圧力を検出するポンプ圧力センサと、前記圧縮機圧力に対する背圧の圧力比が第１閾値未満の場合、前記圧縮機をオフにするとともに前記開閉弁を開にして前記切替機構を介して前記蒸発器からの冷媒を前記エジェクタの吸引入口に流動させるエジェクタモードに切り替え、前記圧力比が前記第１閾値以上、かつ、第２閾値未満である場合、前記圧縮機をオンにするとともに前記開閉弁を開にして前記切替機構を介して前記圧縮機からの冷媒を前記エジェクタの吐出口に流動させる並列ハイブリッドモードに切り替え、前記圧力比が前記第２閾値以上の場合、前記圧縮機をオンにするとともに前記開閉弁を閉にして前記切替機構を介して前記圧縮機からの冷媒を前記エジェクタの吸引入口に流動させる直列ハイブリッドモードに切り替える運転モード制御を行う制御部と、を備え、前記制御部は、装置起動時、前記圧縮機をオンにするとともに前記ポンプをオフにし、前記開閉弁を閉にして前記切替機構を介して前記圧縮機からの冷媒を前記エジェクタの吐出口に流動させる圧縮式モードに切り替え、前記ポンプ圧力をもとに飽和温度を求め、前記ポンプ温度が前記飽和温度から所定過冷却度、減算した温度以下である場合に前記ポンプを起動して前記運転モード制御を行うことを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、上記の発明において、前記制御部は、前記ポンプ温度が前記飽和温度から所定過冷却度、減算した温度以下でない場合、前記圧縮機の回転数を所定値増加させる処理を繰り返すことを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、上記の発明において、前記蒸気生成器に供給される前記熱源水の温度を検出する熱源水温度センサを備え、前記制御部は、前記熱源水の温度が所定閾値温度未満である場合、前記圧縮式モードに切り替えて前記運転モード制御を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、エジェクタ冷凍サイクルに圧縮機を導入したハイブリッド形式の冷凍サイクルを適用したエジェクタ冷却装置の装置起動時におけるポンプのキャビテーション発生を簡易な構成で回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の実施の形態であるエジェクタ冷却装置の構成を示す回路図である。

【図2】図２は、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）に対する運転モード効率及び冷凍能力の変化を示す図である。

【図3】図３は、運転モードに対する圧縮機、ポンプ、開閉弁の切替状態を示す図である。

【図4】図４は、運転モードにおける冷媒の流れを示す図である。

【図5】図５は、制御部による運転モード処理手順を示すフローチャートである。

【図6】図６は、図１に示したエジェクタ冷却装置の運転制御処理を示す全体フローチャートである。

【図7】図７は、図１に示したエジェクタ冷却装置の起動運転モード処理を示す詳細フローチャートである。

【図8】図８は、起動運転モード処理によってポンプで吸引できる冷媒が液相となってポンプの起動を可能にする状態変化を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

【0014】

＜全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態であるエジェクタ冷却装置の構成を示す回路図である。ここで例示するエジェクタ冷却装置は、工場排水や使用済み冷却水等の排温水からの排熱を熱源水として回収し、被冷却媒体を冷却した冷水を生成するものであり、エジェクタ冷凍サイクルに圧縮機７による圧縮式冷凍サイクルを適用したものである。なお、被冷却媒体としては、水や油、空気あるいはその他の冷媒を対象とすることができる。本実施の形態では、特に、排温水から回収した排熱により、被冷却水から冷水を生成するエジェクタ冷却装置を例示している。

【0015】

エジェクタ冷却装置は、エジェクタ１、凝縮器２、ポンプ３、蒸気生成器４を順次接続した循環経路を有する。また、エジェクタ冷却装置には、凝縮器２とポンプ３との間の分岐点Ｐ１において循環経路を流通する冷媒の一部を吸引流体としてエジェクタ１に供給する。

【0016】

分岐点Ｐ１から分岐した冷媒は、膨張弁５、蒸発器６を介してエジェクタ１側に供給される。蒸発器６の下流には、分岐点Ｐ２から圧縮機７及び逆止弁８が並列接続され、切替機構９に接続される。圧縮機７の吐出冷媒は、切替機構９により、エジェクタ１の吸引入口１ｂ又は吐出口１ｃに接続される。エジェクタ１の駆動流入口１ａには、蒸気生成器４から供給される冷媒が駆動流として入力され、この駆動流により吸引入口１ｂから冷媒が吸引流として吸引され吐出口１ｃから吐出する。

【0017】

ポンプ３は、循環経路において冷媒の循環供給を行うものである。ポンプ３は、例えば液相の可変容量ポンプであり、冷媒を昇圧してエジェクタ１に供給するものである。ポンプ３は、後述する制御部Ｃから与えられる駆動信号に従った回転数で駆動される。蒸気生成器４は、熱供給源２０から蒸気生成器４に供給される排温水などの熱源水との間で熱交換を行うことにより、ポンプ３から供給された冷媒を蒸発させる。

【0018】

凝縮器２は、エジェクタ１から吐出された気相の冷媒と、凝縮器２に供給される冷却水との間で熱交換し放熱を行うことにより、冷媒を凝縮させるものである。膨張弁５は、凝縮器２を通過して分岐点Ｐ１を介して分岐供給された冷媒を膨張させて減圧する。蒸発器６は、膨張弁５を通過した後の液相の冷媒と、蒸発器６に供給される被冷却水との間で熱交換を行うことにより、冷媒を蒸発させるとともに冷水を生成するものである。なお、膨張弁５としては電子膨張弁が好適であるが、用途や構成に応じて手動膨張弁、定圧膨張弁、温度膨張弁等のその他の形式の膨張弁を適宜選択しても良い。圧縮機７は、冷媒を圧縮できるものであればよい。

【0019】

切替機構９は、圧縮機７とエジェクタ１の吐出口１ｃとを接続する第１配管と、逆止弁８とエジェクタ１の吸引入口１ｂとを接続する第２配管と、第１配管の接続点９ａと第２配管の接続点９ｂとを接続する接続配管を有する。そして、接続点９ａとエジェクタ１の吐出口１ｃとの間に開閉弁Ｖ１が設けられ、接続配管には開閉弁Ｖ２が設けられる。

【0020】

本実施の形態では、圧縮機７、逆止弁８及び切替機構９により、エジェクタモード、並列ハイブリッドモード、直列ハイブリッドモード、圧縮式モードの４つの運転モードに切り替えられる（図３，図４参照）。エジェクタモードでは、圧縮機７がオフ、ポンプ３がオン、開閉弁Ｖ１が閉、開閉弁Ｖ２が閉となり、エジェクタ１のみによるエジェクタ冷凍サイクルとなる。このエジェクタモードは、圧縮機７を停止しているため、低消費電力で駆動することができるが、高背圧下では駆動することができない。

【0021】

並列ハイブリッドモードでは、圧縮機７がオン、ポンプ３がオン、開閉弁Ｖ１が開、開閉弁Ｖ２が閉となる。このモードでは、蒸発器６からの冷媒は、圧縮機７に吸引される冷媒と、逆止弁８を通りエジェクタ１の吸引入口１ｂに吸引される冷媒とに分岐される。圧縮機７により圧縮された冷媒とエジェクタ１で圧縮された冷媒とは、凝縮器２の上流にて合流し、凝縮器２に送られる。なお、凝縮器２の上流側に内部熱交換器などの放熱器を設けるようにしてもよい。この並列ハイブリッドモードは、圧縮機７により、エジェクタ１の冷凍能力低下分を補填することが可能であり、中背圧条件下で有効である。

【0022】

直列ハイブリッドモードでは、圧縮機７がオン、ポンプ３がオン、開閉弁Ｖ１が閉、開閉弁Ｖ２が開となる。このモードでは、蒸発器６からの冷媒は、圧縮機７に吸引された後、エジェクタ１の吸引入口１ｂに吸引される。この直列ハイブリッドモードでは、エジェクタ１により圧縮機７の吐出圧力を下げることができるため、圧縮機７の消費電力が抑えられ、従来の圧縮式冷凍サイクルよりも高い効率（ＣＯＰ）を達成することができる。直列ハイブリッドモードは、中背圧から高背圧の条件下において有効である。

【0023】

圧縮式モードでは、圧縮機７がオン、ポンプ３がオフ、開閉弁Ｖ１が開、開閉弁Ｖ２が閉となる。このモードは、エジェクタ冷凍サイクルではなく、一般的な圧縮式冷凍サイクルとなる。圧縮式モードは、最も効率が低くなるが、排熱等の熱源水がなくても駆動することができる。すなわち、熱供給源２０から供給される熱源水の熱源が得られない場合であっても、本エジェクタ冷却装置を停止せずに安定して運転することが可能となる。

【0024】

なお、圧縮機圧力センサＳ１は、圧縮機７の吸引側の冷媒圧力である圧縮機圧力Ｐｓを検出する。また、背圧センサＳ２は、エジェクタ１の吐出側の冷媒圧力である背圧Ｐｄを検出する。さらに、熱源水温度センサＳ３は、蒸気生成器４に供給される熱源水の熱源水温度Ｔｗを検出する。また、ポンプ温度センサＳ４は、ポンプ３の吸引側（吸込み側）の冷媒温度であるポンプ温度Ｔｉを検出する。さらに、ポンプ圧力センサＳ５は、ポンプ３の吸引側（吸込み側）の冷媒圧力であるポンプ圧力Ｐｉを検出する。

【0025】

制御部Ｃは、冷媒の圧力や温度、熱源水の温度などを検出して、ポンプ３、膨張弁５、圧縮機７、切替機構９などを制御する。制御部Ｃは、特に、圧縮機圧力Ｐｓ、背圧Ｐｄ、熱源水温度Ｔｗを検出し、運転モードの切替制御を行う。制御部Ｃは、運転モードの切替制御の際、圧縮機圧力Ｐｓに対する背圧Ｐｄの圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）を用いる。また、制御部Ｃは、圧縮機７をオンにするとともにポンプ３をオフにし、圧縮機７を並列接続する開閉弁を閉にして圧縮機７からの冷媒をエジェクタの吐出口に流動させる圧縮式モードに切り替え、ポンプ圧力Ｐｉをもとに飽和温度Ｔｉｓを求め、ポンプ温度Ｔｉが飽和温度Ｔｉｓから所定過冷却度ΔＴｓｃ、減算した温度以下である場合にポンプ３を起動して運転モード制御を行う。

【0026】

＜運転モードに対する効率及び冷凍能力＞
図２は、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）に対する運転モード効率及び冷凍能力の変化を示す図である。図２に示すように、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が第１閾値Ｒ１２未満の低背圧の領域Ｅ１では、曲線Ｍ１が示すようにエジェクタモードの効率及び冷凍能力が高い。また、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が第１閾値Ｒ１２以上で第２閾値Ｒ２３未満の中背圧の領域Ｅ２では、曲線Ｍ２が示すように並列ハイブリッドモードの効率及び冷凍能力が高い。さらに、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が第２閾値Ｒ２３以上の高背圧の領域Ｅ３では、曲線Ｍ３，Ｍ４が示すように直列ハイブリッドモード及び圧縮式モードの効率及び冷凍能力が高い。したがって、制御部Ｃは、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が領域Ｅ１の場合、エジェクタモードに切り替え、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が領域Ｅ２の場合、並列ハイブリッドモードに切り替え、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が領域Ｅ３の場合、直列ハイブリッドモードに切り替える。なお、各運転モードに対する圧縮機７、ポンプ３、開閉弁Ｖ１、開閉弁Ｖ２の切替制御内容および冷媒の流れは、上記のように、図３及び図４に示すとおりである。

【0027】

＜運転モード処理＞
図５は、制御部Ｃによる運転モード処理手順を示すフローチャートである。図５に示すように、制御部Ｃは、まず、熱源水温度Ｔｗ、圧縮機圧力Ｐｓ、背圧Ｐｄを計測する（ステップＳ１０１）。その後、熱源水温度Ｔｗが所定閾値温度Ｔｔｈ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。熱源水温度Ｔｗが所定閾値温度Ｔｔｈ未満である場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、運転モードを圧縮式モードに切り替え（ステップＳ１０３）、本処理を終了する。

【0028】

一方、熱源水温度Ｔｗが所定閾値温度Ｔｔｈ未満でない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、さらに、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が第１閾値Ｒ１２未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が第１閾値Ｒ１２未満である場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、運転モードをエジェクタモードに切り替え（ステップＳ１０５）、本処理を終了する。

【0029】

圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が第１閾値Ｒ１２未満でない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、さらに、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が第２閾値Ｒ２３未満であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が第２閾値Ｒ２３未満である場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、運転モードを並列ハイブリッドモードに切り替え（ステップＳ１０７）、本処理を終了する。

【0030】

一方、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）が第２閾値Ｒ２３未満でない場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、運転モードを直列ハイブリッドモードに切り替え（ステップＳ１０８）、本処理を終了する。

【0031】

従来、直列ハイブリッド方式による冷凍サイクルでは、中背圧の領域において、圧縮機７が運転できずに効率及び冷凍能力が低下するが、本実施の形態ではこの中背圧の領域において並列ハイブリッドモードに切り替えることにより、効率及び冷凍能力の低下を抑えることができる。

【0032】

また、従来、並列ハイブリッド方式による冷凍サイクルでは、高背圧の領域において効率及び冷凍能力が低下するが、本実施の形態では、この高背圧の領域において直列ハイブリッドモードに切り替えることによって、効率及び冷凍能力の低下を抑えることができる。

【0033】

＜起動運転モード処理＞
図６は、図１に示したエジェクタ冷却装置の運転制御処理を示す全体フローチャートである。図６に示すように、エジェクタ冷却装置は、装置起動時にまず、起動運転モード処理を行った（ステップＳ２０１）後、上記の運転モード処理を行う（ステップＳ２０２）。起動運転モード処理は、装置起動時にポンプ３より先に圧縮機７を起動させてポンプ３のキャビテーション発生を回避する処理である。

【0034】

図７は、図１に示したエジェクタ冷却装置の起動運転モード処理を示す詳細フローチャートである。図７に示すように、まず制御部Ｃは、凝縮器２に供給される冷却水の送液ポンプを起動する（ステップＳ３０１）。なお、冷却水に替えて冷却ファンの起動であってもよい。その後、制御部Ｃは、蒸発器６に供給される冷却対象媒体の送液ポンプを起動する（ステップＳ３０２）。なお、冷却対象媒体の送液に替えて、冷却対象媒体を空気として冷風を送風する送風ファンの起動であってもよい。

【0035】

その後、開閉弁Ｖ１を開、開閉弁Ｖ２を閉とし（ステップＳ３０３）、圧縮機７を起動する（ステップＳ３０４）。すなわち、圧縮式モードで運転する。そして、制御部Ｃは、ポンプ温度Ｔｉおよびポンプ圧力Ｐｉを取得し、図８に示した飽和蒸気圧曲線の近似式等を用いてポンプ圧力Ｐｉに対する飽和温度Ｔｉｓを算出する（ステップＳ３０５）。

【0036】

その後、ポンプ温度Ｔｉが飽和温度Ｔｉｓから所定過冷却度ΔＴｓｃ、減算した温度以下（Ｔｉ≦Ｔｉｓ－ΔＴｓｃ）であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。ポンプ温度Ｔｉが飽和温度Ｔｉｓから所定過冷却度ΔＴｓｃ、減算した温度以下でない場合（ステップＳ３０６：Ｎｏ）には、圧縮機７の回転数ｆを増分回転数Δfだけ上昇させて（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０４に移行し、圧縮機７の運転を継続する。一方、ポンプ温度Ｔｉが飽和温度Ｔｉｓから所定過冷却度ΔＴｓｃ、減算した温度以下である場合（ステップＳ３０６：Ｙｅｓ）には、ポンプ３の起動を許容してステップＳ２０２の運転モード処理に移行する。

【0037】

図８は、起動運転モード処理によってポンプ３で吸引できる冷媒が液相となってポンプ３の起動を可能にする状態変化を説明する図である。図８に示すように、ステップＳ３０６による判定処理により、ポンプ温度Ｔｉが飽和温度Ｔｉｓから所定過冷却度ΔＴｓｃ、減算した温度以下（Ｔｉ≦Ｔｉｓ－ΔＴｓｃ）となる場合、ポンプ３の吸引側の冷媒は液相となり、ポンプ３のキャビテーション発生を回避することができる。なお、所定過冷却度ΔＴｓｃは、状態変化等に対して冷媒が液相になっているかを安定して判定するための余裕度である。

【0038】

本実施の形態では、ポンプ３と圧縮機７とを用いるハイブリッド式のエジェクタ冷却装置において、装置起動時、ポンプ３よりも圧縮機７を先に起動することにより、液冷媒の回収、あるいは圧縮機吐出圧力を上昇させ、ポンプ吸込み圧力を飽和蒸気圧以上に上昇させることによりポンプ３のキャビテーション発生を回避することができる。この結果、ポンプ保護とともに、エジェクタ冷却装置の安定的な起動を実現することができる。

【0039】

また、本実施の形態では、最下部へのポンプ設置、凝縮器や貯留タンク内冷媒の液位ヘッドの確保、貯留タンクへの冷媒回収運転などを行う必要がないので、簡易な構成で装置起動時におけるポンプのキャビテーション発生を回避することができる。

【0040】

さらに、本実施の形態では、圧縮機を導入したエジェクタ冷却装置において、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）の全領域に対して効率及び冷凍能力の高い運転モードに切り替えることができ、エジェクタ冷凍サイクルに圧縮機を導入したハイブリッド形式の冷凍サイクルを適用する場合に、冷凍能力及び装置効率の低下の発生を抑えることができる。

【0041】

なお、第１閾値Ｒ１２及び第２閾値Ｒ２３、さらに所定閾値温度Ｔｔｈは、エジェクタ冷却装置に対して事前に性能試験などを行って予め決定されるものである。この第１閾値Ｒ１２は、例えば、背圧上昇によりエジェクタ１のみによる効率が低下する点であり、第２閾値Ｒ２３は、例えば、背圧低下により圧縮機７が運転できなくなる点である。

【0042】

さらに、圧力比（Ｐｄ／Ｐｓ）に替えて、圧力差（Ｐｄ－Ｐｓ）をパラメータとして用いてもよい。また、圧縮機圧力Ｐｓに替えて圧縮機７と吸引入口１ｂとの間の圧力を用いてもよい。また、圧縮機圧力Ｐｓに替えて、蒸発器６の入口側、すなわち膨張弁５による膨張後の温度を間接的に用いてもよいし、背圧Ｐｄに替えて、凝縮器２による凝縮後の温度や冷却水の温度などを間接的に用いてもよい。さらに、熱源水温度Ｔｗに替えて、熱源水の流量であってもよい。

【0043】

また、逆止弁８は、制御部Ｃによって制御される電磁弁などの開閉弁であってもよい。なお、コスト面からは、逆止弁８とするとよい。

【0044】

なお、上記の実施の形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【符号の説明】

【0045】

１ エジェクタ
１ａ 駆動流入口
１ｂ 吸引入口
１ｃ 吐出口
２ 凝縮器
３ ポンプ
４ 蒸気生成器
５ 膨張弁
６ 蒸発器
７ 圧縮機
８ 逆止弁
９ 切替機構
９ａ，９ｂ 接続点
２０ 熱供給源
Ｃ 制御部
Ｅ１～Ｅ３ 領域
Ｍ１～Ｍ４ 曲線
Ｐ１，Ｐ２ 分岐点
Ｐｄ 背圧
Ｐｉ ポンプ圧力
Ｐｓ 圧縮機圧力
Ｒ１２ 第１閾値
Ｒ２３ 第２閾値
Ｓ１ 圧縮機圧力センサ
Ｓ２ 背圧センサ
Ｓ３ 熱源水温度センサ
Ｓ４ ポンプ温度センサ
Ｓ５ ポンプ圧力センサ
Ｔｉ ポンプ温度
Ｔｉｓ 飽和温度
Ｔｔｈ 所定閾値温度
Ｔｗ 熱源水温度
Ｖ１，Ｖ２ 開閉弁
ΔＴｓｃ 所定過冷却度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】