特許 7604976 エジェクタ冷凍装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】エジェクタ冷凍装置

(51)【国際特許分類】

   F25B 1/00 20060101AFI20241217BHJP

   F25B 27/02 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

F25B1/00 389A

F25B1/00 371B

F25B27/02 N

【請求項の数】 29

(21)【出願番号】P 2021049072

(22)【出願日】2021-03-23

(65)【公開番号】P2022028592

(43)【公開日】2022-02-16

【審査請求日】2024-02-14

(31)【優先権主張番号】P 2020131421

(32)【優先日】2020-08-03

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2021004706

(32)【優先日】2021-01-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】安嶋 賢哲

(72)【発明者】

【氏名】横山 康弘

(72)【発明者】

【氏名】大西 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】吉田 時空

(72)【発明者】

【氏名】森 泰二

【審査官】庭月野 恭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１９０５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１７２３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１８０９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０７７０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０２４１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２３８１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６９８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３３１２０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４１７３９９４（ＵＳ，Ａ）

【文献】米国特許第０４３２１８０１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２５Ｂ １／００－４９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液冷媒を昇圧するポンプと、熱源により冷媒を加熱し駆動流を発生させる蒸気生成器と、液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駆動流と混合した冷媒を液化冷却する凝縮器とを有するエジェクタ冷凍装置において、
前記蒸気生成器の冷媒入口側及び冷媒出口側にそれぞれ開閉制御弁を設け、
装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止し、運転開始条件を満足する場合に、前記ポンプを駆動するとともに前記開閉制御弁を開にして装置を起動する制御部を備えることを特徴とするエジェクタ冷凍装置。

【請求項2】

液冷媒を昇圧するポンプと、熱源により冷媒を加熱し駆動流を発生させる蒸気生成器と、液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駆動流と混合した冷媒を液化冷却する凝縮器とを有するエジェクタ冷凍装置において、
前記蒸気生成器の冷媒入口側に逆止弁を設け、
前記蒸気生成器の冷媒出口側に開閉制御弁を設け、
装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止し、運転開始条件を満足する場合に、前記ポンプを駆動するとともに前記開閉制御弁を開にして装置を起動する制御部を備えることを特徴とするエジェクタ冷凍装置。

【請求項3】

液冷媒を昇圧するポンプと、熱源により冷媒を加熱し駆動流を発生させる蒸気生成器と、液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駆動流と混合した冷媒を液化冷却する凝縮器とを有するエジェクタ冷凍装置において、
前記蒸気生成器の冷媒入口側及び冷媒出口側にそれぞれ逆止弁を設け、
装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止し、運転開始条件を満足する場合に、前記ポンプを駆動して装置を起動する制御部を備えることを特徴とするエジェクタ冷凍装置。

【請求項4】

前記蒸気生成器の冷媒出口側に設けられた逆止弁のクラッキング圧は、前記蒸気生成器の冷媒入口側に設けられた逆止弁のクラッキング圧よりも高いことを特徴とする請求項３に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項5】

前記運転開始条件は、前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が所定過熱度を超えることであることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項6】

前記蒸気生成器の冷媒出口側の冷媒温度を検出する冷媒温度センサと、
前記蒸気生成器の冷媒出口側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサとを備え、
前記制御部は、前記冷媒温度センサが検出する冷媒温度と前記冷媒圧力センサが検出する冷媒圧力とを用いて前記過熱度を求めることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項7】

前記蒸気生成器の冷媒出口側の冷媒温度を検出する冷媒温度センサと、
前記蒸気生成器の冷媒出口側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサとを備え、
前記制御部は、運転開始条件の前記所定過熱度に替えて、前記冷媒温度センサが検出する冷媒温度の予め設定された冷媒温度設定値、又は、前記冷媒圧力センサが検出する冷媒圧力の予め設定された冷媒圧力設定値を用いることを特徴とする請求項５に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項8】

前記蒸気生成器に供給される熱源の熱源温度を検出する熱源温度センサを備え、
前記制御部は、運転開始条件の前記所定過熱度に替えて、前記熱源温度センサが検出する熱源温度の予め設定された熱源温度設定値を用いることを特徴とする請求項５に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項9】

前記制御部は、予め前記熱源の間欠運転周期を計測しておき、間欠運転開始時の所定時間前に前記ポンプを駆動し、前記運転開始条件を満足する場合に、前記ポンプを駆動して装置を起動し、一定時間経過しても前記運転開始条件を満足しない場合、前記ポンプの停止を含む運転停止処理を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項10】

前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に冷媒移動用開閉制御弁を設け、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記冷媒移動用開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する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凍装置。

【請求項11】

前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に冷媒移動用逆止弁を設け、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する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凍装置。

【請求項12】

前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に、冷媒移動用開閉制御弁を設けるとともに、前記ポンプの吸込み口と前記凝縮器の冷媒出口との間の差圧を検出する差圧検出部を設け、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記差圧検出部が検出した差圧に対応するヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、前記ヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなった場合、前記冷媒移動用開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する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凍装置。

【請求項13】

前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に冷媒移動用逆止弁を設けるとともに、前記ポンプの吸込み口と前記凝縮器の冷媒出口との間の差圧を検出する差圧検出部を設け、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記差圧検出部が検出した差圧に対応するヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、前記ヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなった場合、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する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凍装置。

【請求項14】

前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に、冷媒移動用開閉制御弁を設けるとともに、前記ポンプの吸込み口と前記凝縮器の冷媒出口との間の差圧を検出する差圧検出部を設け、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記差圧検出部が検出した差圧に対応するヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、前記ヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなった場合、前記冷媒移動用開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項３～９のいずれか一つに記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項15】

前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に冷媒移動用逆止弁を設けるとともに、前記ポンプの吸込み口と前記凝縮器の冷媒出口との間の差圧を検出する差圧検出部を設け、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記差圧検出部が検出した差圧に対応するヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、前記ヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなった場合、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項３～９のいずれか一つに記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項16】

前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、
前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、
前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁とを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にし、さらに前記第２開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する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凍装置。

【請求項17】

前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にし、さらに前記第２開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項１６に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項18】

前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、
前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、
前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁とを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にし、さらに前記第２開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項３～９のいずれか一つに記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項19】

前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にし、さらに前記第２開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項１８に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項20】

前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、
前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、
前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁と、
前記膨張弁と前記蒸発器とを接続する管路と、前記凝縮器と前記貯留タンクとを接続する管路との間を接続する貯留タンク接続管路と、
前記貯留タンク接続管路に設けられた第３開閉制御弁とを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を開にし、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止し、さらに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する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凍装置。

【請求項21】

前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を開にし、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止し、さらに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項２０に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項22】

前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、
前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、
前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁と、
前記膨張弁と前記蒸発器とを接続する管路と、前記凝縮器と前記貯留タンクとを接続する管路との間を接続する貯留タンク接続管路と、
前記貯留タンク接続管路に設けられた第３開閉制御弁とを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を開にし、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項３～９のいずれか一つに記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項23】

前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を開にし、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項２２に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項24】

前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、
前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、
前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁と、
前記膨張弁と前記蒸発器とを接続する管路と、前記第２開閉制御弁と前記凝縮器とを接続する管路との間を接続する凝縮器接続管路と、
前記凝縮器接続管路に設けられた第４開閉制御弁とを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を開にし、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止し、さらに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する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凍装置。

【請求項25】

前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を開にし、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止し、さらに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項２４に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項26】

前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、
前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、
前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁と、
前記膨張弁と前記蒸発器とを接続する管路と、前記第２開閉制御弁と前記凝縮器とを接続する管路との間を接続する凝縮器接続管路と、
前記凝縮器接続管路に設けられた第４開閉制御弁とを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を開にし、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項３～９のいずれか一つに記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項27】

前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、
前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を開にし、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする請求項２６に記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項28】

前記ポンプは、前記貯留タンクの下端よりも下方に位置し、前記貯留タンクと前記ポンプとの間を接続する管路は、前記貯留タンクの冷媒出口から前記ポンプの吸込み口までの全域で前記ポンプの吸込み口に向けて傾斜していることを特徴とする請求項１６～２７のいずれか一つに記載のエジェクタ冷凍装置。

【請求項29】

前記凝縮器の冷媒出口又は前記凝縮器の下流側に配置される貯留タンクの冷媒出口は、前記蒸気生成器の冷媒出口よりも鉛直上方に配置されることを特徴とする請求項１～２８のいずれか一つに記載のエジェクタ冷凍装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、簡易な構成で、装置起動時間を短縮できるとともに外部熱源のエネルギー利用効率の低下を防止することができるエジェクタ冷凍装置に関する。

【背景技術】

【0002】

エジェクタ冷凍装置としては、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。このエジェクタ冷凍装置は、冷媒が循環される循環経路において冷媒加熱手段としての蒸気生成器と凝縮器との間にエジェクタが設けられ、蒸気生成器から吐出された冷媒が駆動流体としてエジェクタに供給される一方、エジェクタから吐出された冷媒が凝縮器に供給されるものである。循環経路において凝縮器からポンプまでの間に位置する部分には、分岐経路が設けられている。分岐経路は、膨張弁及び蒸発器を備え、蒸発器を通過した後の冷媒を吸引流体としてエジェクタに供給するものである。このエジェクタ冷凍装置では、蒸気生成器に排温水等の熱源を供給するとともに、蒸発器に被冷却水を供給すれば、蒸発器において冷却された冷水を得ることが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１４－１９０５８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、蒸気生成器に供給される熱源は、省エネルギー目的で工場内の蒸気利用装置や生産ラインなどの排熱などを利用する場合、装置の運転状況により、排熱の熱量が変動する。このような供給熱量が変動する場合、大きなバッファタンクを設ければ一定熱量の供給を確保することが可能になるが、装置が大型化してしまう。

【0005】

ここで、大きなバッファタンクを設けない場合、外部装置から供給される熱量が少なくなると、冷媒を循環するポンプを停止する。そして、ポンプは、蒸気生成器や凝縮器よりも下部に配置されるとともに、ポンプ吸い込み口におけるキャビテーションの発生を防止するために、装置の最下部に配置される。このため、ポンプが停止すると、蒸気生成器内の冷媒が逆流し、凝縮器における冷媒蒸気の凝縮による冷媒の吸引が生じるため、蒸気生成器内の液冷媒量が減少する。この結果、エジェクタ冷凍装置を再起動する場合、ポンプを運転して冷媒を蒸気生成器に供給するまでの時間がかかり、エジェクタ冷凍装置の起動が遅れてしまうとともに、外部の熱源のエネルギー利用効率が低下するという課題があった。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、装置起動時間を短縮できるとともに外部熱源のエネルギー利用効率の低下を防止することができるエジェクタ冷凍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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明は、液冷媒を昇圧するポンプと、熱源により冷媒を加熱し駆動流を発生させる蒸気生成器と、液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駆動流と混合した冷媒を液化冷却する凝縮器とを有するエジェクタ冷凍装置において、前記蒸気生成器の冷媒入口側及び冷媒出口側にそれぞれ開閉制御弁を設け、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止し、運転開始条件を満足する場合に、前記ポンプを駆動するとともに前記開閉制御弁を開にして装置を起動する制御部を備えることを特徴とする。

【0008】

また、本発明は、液冷媒を昇圧するポンプと、熱源により冷媒を加熱し駆動流を発生させる蒸気生成器と、液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駆動流と混合した冷媒を液化冷却する凝縮器とを有するエジェクタ冷凍装置において、前記蒸気生成器の冷媒入口側に逆止弁を設け、前記蒸気生成器の冷媒出口側に開閉制御弁を設け、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止し、運転開始条件を満足する場合に、前記ポンプを駆動するとともに前記開閉制御弁を開にして装置を起動する制御部を備えることを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、液冷媒を昇圧するポンプと、熱源により冷媒を加熱し駆動流を発生させる蒸気生成器と、液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駆動流と混合した冷媒を液化冷却する凝縮器とを有するエジェクタ冷凍装置において、前記蒸気生成器の冷媒入口側及び冷媒出口側にそれぞれ逆止弁を設け、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止し、運転開始条件を満足する場合に、前記ポンプを駆動して装置を起動する制御部を備えることを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、上記発明において、前記蒸気生成器の冷媒出口側に設けられた逆止弁のクラッキング圧は、前記蒸気生成器の冷媒入口側に設けられた逆止弁のクラッキング圧よりも高いことを特徴とする。

【0011】

また、本発明は、上記発明において、前記運転開始条件は、前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が所定過熱度を超えることであることを特徴とする。

【0012】

また、本発明は、上記発明において、前記蒸気生成器の冷媒出口側の冷媒温度を検出する冷媒温度センサと、前記蒸気生成器の冷媒出口側の冷媒圧力を検出する冷媒圧力センサとを備え、前記制御部は、前記冷媒温度センサが検出する冷媒温度と前記冷媒圧力センサが検出する冷媒圧力とを用いて前記過熱度を求めることを特徴とする。

【0013】

また、本発明は、上記発明において、前記制御部は、運転開始条件の前記所定過熱度に替えて、前記冷媒温度センサが検出する冷媒温度の予め設定された冷媒温度設定値、又は、前記冷媒圧力センサが検出する冷媒圧力の予め設定された冷媒圧力設定値を用いることを特徴とする。

【0014】

また、本発明は、上記発明において、前記蒸気生成器に供給される熱源の熱源温度を検出する熱源温度センサを備え、前記制御部は、運転開始条件の前記所定過熱度に替えて、前記熱源温度センサが検出する熱源温度の予め設定された熱源温度設定値を用いることを特徴とする。

【0015】

また、本発明は、上記発明において、前記制御部は、予め前記熱源の間欠運転周期を計測しておき、間欠運転開始時の所定時間前に前記ポンプを駆動し、前記運転開始条件を満足する場合に、前記ポンプを駆動して装置を起動し、一定時間経過しても前記運転開始条件を満足しない場合、前記ポンプの停止を含む運転停止処理を行うことを特徴とする。

【0016】

また、本発明は、上記発明において、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に冷媒移動用開閉制御弁を設け、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記冷媒移動用開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0017】

また、本発明は、上記発明において、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に冷媒移動用逆止弁を設け、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0018】

また、本発明は、上記発明において、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に、冷媒移動用開閉制御弁を設けるとともに、前記ポンプの吸込み口と前記凝縮器の冷媒出口との間の差圧を検出する差圧検出部を設け、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記差圧検出部が検出した差圧に対応するヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、前記ヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなった場合、前記冷媒移動用開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0019】

また、本発明は、上記発明において、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に冷媒移動用逆止弁を設けるとともに、前記ポンプの吸込み口と前記凝縮器の冷媒出口との間の差圧を検出する差圧検出部を設け、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記差圧検出部が検出した差圧に対応するヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、前記ヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなった場合、前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0020】

また、本発明は、上記発明において、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に、冷媒移動用開閉制御弁を設けるとともに、前記ポンプの吸込み口と前記凝縮器の冷媒出口との間の差圧を検出する差圧検出部を設け、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記差圧検出部が検出した差圧に対応するヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、前記ヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなった場合、前記冷媒移動用開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0021】

また、本発明は、上記発明において、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に冷媒移動用逆止弁を設けるとともに、前記ポンプの吸込み口と前記凝縮器の冷媒出口との間の差圧を検出する差圧検出部を設け、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記差圧検出部が検出した差圧に対応するヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、前記ヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなった場合、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0022】

また、本発明は、上記発明において、前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁とを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にし、さらに前記第２開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0023】

また、本発明は、上記発明において、前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にし、さらに前記第２開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止するとともに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0024】

また、本発明は、上記発明において、前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁とを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にし、さらに前記第２開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0025】

また、本発明は、上記発明において、前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にし、さらに前記第２開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0026】

また、本発明は、上記発明において、前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁と、前記膨張弁と前記蒸発器とを接続する管路と、前記凝縮器と前記貯留タンクとを接続する管路との間を接続する貯留タンク接続管路と、前記貯留タンク接続管路に設けられた第３開閉制御弁とを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を開にし、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止し、さらに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0027】

また、本発明は、上記発明において、前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁と、前記膨張弁と前記蒸発器とを接続する管路と、前記凝縮器と前記貯留タンクとを接続する管路との間を接続する貯留タンク接続管路と、前記貯留タンク接続管路に設けられた第３開閉制御弁とを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を開にし、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0028】

また、本発明は、上記発明において、前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を開にし、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第３開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0029】

また、本発明は、上記発明において、前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁と、前記膨張弁と前記蒸発器とを接続する管路と、前記第２開閉制御弁と前記凝縮器とを接続する管路との間を接続する凝縮器接続管路と、前記凝縮器接続管路に設けられた第４開閉制御弁とを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を開にし、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止し、さらに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0030】

また、本発明は、上記発明において、前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を開にし、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を閉にして前記ポンプを停止し、さらに前記開閉制御弁を閉にする運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0031】

また、本発明は、上記発明において、前記凝縮器の下流側に設けられ前記凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクと、前記蒸発器の冷媒出口側と前記エジェクタの冷媒吸引口との間に設けられた第１開閉制御弁と、前記エジェクタの吐出口と前記凝縮器の冷媒入口との間に設けられた第２開閉制御弁と、前記膨張弁と前記蒸発器とを接続する管路と、前記第２開閉制御弁と前記凝縮器とを接続する管路との間を接続する凝縮器接続管路と、前記凝縮器接続管路に設けられた第４開閉制御弁とを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を開にし、前記ポンプを所定時間、駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0032】

また、本発明は、上記発明において、前記貯留タンクの液面を検知する液面検知センサを備え、前記制御部は、装置運転中に前記蒸気生成器の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、前記膨張弁を閉にした後、前記第２開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を開にし、前記ポンプの位置から前記液面検知センサが検知する液面位置までのヘッド差が前記ポンプの必要吸込みヘッドより大きくなるまで前記ポンプを駆動し続け、その後、前記第１開閉制御弁を閉にするとともに前記第４開閉制御弁を閉にし、前記ポンプを停止する運転停止処理を行って装置を停止することを特徴とする。

【0033】

また、本発明は、上記発明において、前記ポンプは、前記貯留タンクの下端よりも下方に位置し、前記貯留タンクと前記ポンプとの間を接続する管路は、前記貯留タンクの冷媒出口から前記ポンプの吸込み口までの全域で前記ポンプの吸込み口に向けて傾斜していることを特徴とする。

【0034】

また、本発明は、上記発明において、前記凝縮器の冷媒出口又は前記凝縮器の下流側に配置される貯留タンクの冷媒出口は、前記蒸気生成器の冷媒出口よりも鉛直上方に配置されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0035】

本発明によれば、簡易な構成で、装置起動時間を短縮できるとともに外部熱源のエネルギー利用効率の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

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

【図2】図２は、図１に示したエジェクタ冷凍装置の制御部による装置の停止起動制御処理手順を示すフローチャートである。

【図3】図３は、変形例１であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図4】図４は、変形例１の制御部による装置の停止起動制御処理手順を示すフローチャートである。

【図5】図５は、変形例２であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図6】図６は、変形例３の制御部による装置の停止起動制御処理手順を示すフローチャートである。

【図7】図７は、本発明の実施の形態２であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図8】図８は、図７に示したエジェクタ冷凍装置の制御部による運転停止処理手順を示すフローチャートである。

【図9】図９は、変形例４であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図10】図１０は、変形例５であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図11】図１１は、図１０に示したエジェクタ冷凍装置の制御部による運転停止処理手順を示すフローチャートである。

【図12】図１２は、本発明の実施の形態３であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図13】図１３は、図１２に示したエジェクタ冷凍装置の制御部による運転停止処理手順を示すフローチャートである。

【図14】図１４は、変形例６であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図15】図１５は、図１４に示したエジェクタ冷凍装置の制御部による運転停止処理手順を示すフローチャートである。

【図16】図１６は、変形例７であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図17】図１７は、変形例８であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図18】図１８は、図１７に示したエジェクタ冷凍装置の制御部による運転停止処理手順を示すフローチャートである。

【図19】図１９は、変形例９であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図20】図２０は、図１９に示したエジェクタ冷凍装置の制御部による運転停止処理手順を示すフローチャートである。

【図21】図２１は、本発明の実施の形態４であるエジェクタ冷凍装置の構成を示す回路図である。

【図22】図２２は、エジェクタ冷凍装置の運転停止時であって蒸気生成器の熱交換が不十分な場合における液相冷媒の状態を示す模式図である。

【図23】図２３は、エジェクタ冷凍装置の運転開始時であって蒸気生成器の熱交換が不十分な場合における液相冷媒の状態を示す模式図である。

【図24】図２４は、図２１に示したエジェクタ冷凍装置の制御部による運転制御処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0037】

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。

【0038】

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１であるエジェクタ冷凍装置１１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凍装置１１は、工場排水や使用済み冷却水等の排温水から排熱を回収して被冷却媒体を冷却するものであり、循環経路Ｌ１上に順次接続されたエジェクタ１、凝縮器２、ポンプ３、蒸気生成器４を有する。また、エジェクタ冷凍装置１１には、分岐経路Ｌ２が設けてある。分岐経路Ｌ２は、循環経路Ｌ１の凝縮器２と蒸気生成器４との間においてポンプ３よりも上流となる部分から分岐し、循環経路Ｌ１を流通する冷媒の一部を吸引流体としてエジェクタ１に供給するものである。被冷却媒体としては、水や油、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１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凍装置を例示している。

【0039】

ポンプ３は、循環経路Ｌ１において冷媒の循環供給を行うものである。より詳細に説明すると、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。本実施の形態１のポンプ３は、後述する制御部Ｃ１から与えられる駆動信号に従った回転数で駆動されるものである。蒸気生成器４は、蒸気生成器４に供給される排温水などの熱源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ものである。エジェクタ１は、蒸気生成器４を通過した気相の冷媒である駆動流によって、蒸発器６から供給される気相の冷媒を吸引し、混合し、昇圧して下流に吐出するものである。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、循環経路Ｌ１の冷媒を凝縮させるものである。

【0040】

分岐経路Ｌ２には、膨張弁５及び蒸発器６が設けてある。膨張弁５は、凝縮器２を通過して分岐供給された冷媒を膨張させて減圧するものである。蒸発器６は、膨張弁５を通過した後の液相または気液二相の冷媒と、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。

【0041】

蒸気生成器４の冷媒入口側には、開閉制御弁２０が設けられる。また、蒸気生成器４の冷媒出口側には、開閉制御弁２１が設けられる。開閉制御弁２０は、例えば電磁弁であり、ポンプ３の吐出口と蒸気生成器４の冷媒入口との間に設けられる。開閉制御弁２１は、例えば電磁弁であり、蒸気生成器４の冷媒出口と、エジェクタ１との間に設けられる。

【0042】

蒸気生成器４と開閉制御弁２１との間には、蒸気生成器４の出口側の冷媒温度Ｔ１を検出する冷媒温度センサ２２、及び、冷媒圧力Ｐ１を検出する冷媒圧力センサ２３が設けられる。また、蒸気生成器４に供給される熱源の熱源温度Ｔ２を検出する熱源温度センサ２４を有する。

【0043】

制御部Ｃ１は、冷媒温度センサ２２、冷媒圧力センサ２３、熱源温度センサ２４からそれぞれ取得した冷媒温度Ｔ１、冷媒圧力Ｐ１、熱源温度Ｔ２をもとに、ポンプ３及び膨張弁５などを制御する。

【0044】

制御部Ｃ１は、装置運転中に蒸気生成器４の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、ポンプ３を停止するとともに開閉制御弁２０，２１を閉にして装置を停止する運転停止処理を行い、運転開始条件を満足する場合に、ポンプ３を駆動するとともに開閉制御弁２０，２１を開にして装置を起動する。運転開始条件は、蒸気生成器４の冷媒出口側の過熱度が所定過熱度を超えることである。なお、過熱度は、冷媒温度Ｔ１と冷媒圧力Ｐ１とを用いて求められる。過熱度は、ある圧力のもとで、そのガスの飽和温度より高いガスになっている場合の温度上昇の度合であり、所定過熱度は、例えば０（Ｋ）である。

【0045】

運転開始条件は、所定過熱度に限らず、冷媒温度センサ２２が検出する冷媒温度Ｔ１の予め設定された冷媒温度設定値、冷媒圧力センサ２３が検出する冷媒圧力の予め設定された冷媒圧力設定値、あるいは、熱源温度センサ２４が検出する熱源温度Ｔ２の予め設定された熱源温度設定値を用いてもよい。運転開始条件は、エジェクタ冷凍装置１１が運転可能な状態、具体的にはエジェクタ１が駆動可能な圧力状態に達するための条件である。なお、本実施の形態では、熱源の熱量が運転開始あるいは運転維持に必要な量であるか否かを、熱源温度Ｔ２をもとに判定するが、熱量は熱源温度Ｔ２のみならず、流量センサなどを用いて熱源の流量を求めて熱量が十分であるか否かを判定するようにしてもよい。

【0046】

本実施の形態１では、外部から供給される熱源の熱量が運転維持に十分でない場合、ポンプ３を停止するとともに、開閉制御弁２０，２１を閉にする運転停止処理の制御を行っている。したがって、蒸気生成器４内の冷媒が逆流せず、さらに、凝縮器２における冷媒蒸気の凝縮による冷媒の吸引が生じても、蒸気生成器４内の液冷媒量が減少しない。この結果、エジェクタ冷凍装置１１を再起動する場合、ポンプ３を運転して冷媒を蒸気生成器４に供給する時間が短縮され、高速な再起動を行うことができるとともに、エジェクタ冷凍装置１１の起動が遅れないため、外部の熱源のエネルギー利用効率が低下しない。

【0047】

＜停止起動制御＞
図２は、図１に示したエジェクタ冷凍装置１１の制御部Ｃ１による装置の停止起動制御処理手順を示すフローチャートである。まず、制御部Ｃ１は、自身のエジェクタ冷凍装置１１が運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。エジェクタ冷凍装置１１が運転中である場合（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、冷媒温度センサ２２、冷媒圧力センサ２３、熱源温度センサ２４がそれぞれ計測した冷媒温度Ｔ１、冷媒圧力Ｐ１、熱源温度Ｔ２を取得する（ステップＳ１２０）。そして、制御部Ｃ１は、熱源が停止したか否かを判定する（ステップＳ１３０）。ここでは、熱源が停止したか否かは、熱源温度Ｔ２が熱源温度設定値以下になったか否かで判定する。熱源が停止していない場合（ステップＳ１３０：Ｎｏ）には、ステップＳ１２０に移行して、冷媒温度Ｔ１、冷媒圧力Ｐ１、熱源温度Ｔ２の計測を繰り返す。

【0048】

一方、熱源が停止している場合（ステップＳ１３０：Ｙｅｓ）には、過熱度を演算する（ステップＳ１４０）。この過熱度は、冷媒温度Ｔ１及び冷媒圧力Ｐ１を用いて演算する。そして、制御部Ｃ１は、過熱度が所定過熱度以下であるか否かを判定する（ステップＳ１５０）。過熱度が所定過熱度以下でない場合（ステップＳ１５０：Ｎｏ）は、ステップＳ１２０に移行する。

【0049】

過熱度が所定過熱度以下である場合（ステップＳ１５０：Ｙｅｓ）には、運転を維持できないので、装置の運転停止処理を行う（ステップＳ１６０）。この運転停止処理では、ポンプ３を停止するとともに開閉制御弁２０，２１を閉にする。その後、制御部Ｃ１は、エジェクタ冷凍装置１１を停止して（ステップＳ１８０）、本処理を終了する。

【0050】

一方、エジェクタ冷凍装置１１が運転中でない場合（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、冷媒温度センサ２２、冷媒圧力センサ２３、熱源温度センサ２４がそれぞれ計測した冷媒温度Ｔ１、冷媒圧力Ｐ１、熱源温度Ｔ２を取得する（ステップＳ１９０）。ただし、本実施の形態では、運転開始条件として過熱度を用いず、冷媒圧力設定値を用いているため、冷媒圧力Ｐ１のみを取得すればよい。

【0051】

その後、制御部Ｃ１は、冷媒圧力Ｐ１が冷媒圧力設定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ２００）。冷媒圧力Ｐ１が冷媒圧力設定値を超えない場合（ステップＳ２００：Ｎｏ）には、ステップＳ１９０に移行して冷媒圧力Ｐ１を計測する。

【0052】

一方、冷媒圧力Ｐ１が冷媒圧力設定値を超える場合（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、運転開始条件を満足するので、装置の運転開始処理を行う（ステップＳ２１０）。この運転開始処理では、ポンプ３を運転し、開閉制御弁２０，２１を開にする。その後、エジェクタ冷凍装置１１を起動運転し（ステップＳ２３０）、本処理を終了する。なお、上記の処理は所定時間毎に繰り返し行う。

【0053】

＜変形例１＞
図３は、変形例１であるエジェクタ冷凍装置１２の構成を示す回路図である。このエジェクタ冷凍装置１２は、エジェクタ冷凍装置１１の開閉制御弁２０，２１に替えて、逆止弁３０，３１を配置している。その他の構成は、実施の形態１と同じである。逆止弁３０，３１は、それぞれ循環経路Ｌ１の冷媒の流れ方向への流れを許容するとともに、逆方向への流れを防止する。

【0054】

ここで、逆止弁３０は、ポンプ３の停止時に蒸気生成器４内の液冷媒の逆流を防止する。一方、逆止弁３１は、ポンプ３の停止後に凝縮器２の冷媒が液化し、この液化に伴って蒸気生成器４から冷媒が気化して流出してしまうのを防止する必要がある。このため、逆止弁３１のクラッキング圧は、蒸気生成器４の冷媒入口側に設けられた逆止弁３０のクラッキング圧よりも高く設定し、冷媒の流出を極力抑えるようにしている。逆止弁３１のクラッキング圧を高めるには、例えば、バネ等を用いて確保すればよい。

【0055】

本変形例１では、開閉制御弁２０，２１に替えて逆止弁３０，３１を用いているので、実施の形態１に比べて、コスト低減を図ることができるとともに、弁制御が不要になる。また、逆止弁３０，３１は、蒸気生成器４を密閉することがないので、リリーフ弁などを設ける必要がないため、構成が簡易なものとなる。

【0056】

図４は、変形例１の制御部Ｃ２による装置の停止起動制御処理手順を示すフローチャートである。なお、ステップＳ３１０～Ｓ３５０は、ステップＳ１１０～Ｓ１５０と同じである。

【0057】

制御部Ｃ２は、過熱度が所定過熱度以下である場合（ステップＳ３５０：Ｙｅｓ）には、運転を維持できないので、装置の運転停止処理を行う（ステップＳ３６０）。この運転停止処理では、ポンプ３を停止する。その後、エジェクタ冷凍装置１２を停止し（ステップＳ３７０）、本処理を終了する。

【0058】

一方、エジェクタ冷凍装置１２が運転中でない場合（ステップＳ３１０：Ｎｏ）、冷媒温度センサ２２、冷媒圧力センサ２３、熱源温度センサ２４がそれぞれ計測した冷媒温度Ｔ１、冷媒圧力Ｐ１、熱源温度Ｔ２を取得する（ステップＳ３８０）。ただし、本変形例１では、運転開始条件として過熱度を用いず、熱源温度設定値を用いているため、熱源温度Ｔ２のみを取得すればよい。

【0059】

その後、制御部Ｃ２は、熱源温度Ｔ２が冷媒温度設定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ３９０）。熱源温度Ｔ２が熱源温度設定値を超えない場合（ステップＳ３９０：Ｎｏ）には、ステップＳ３８０に移行して熱源温度Ｔ２を計測する。

【0060】

一方、熱源温度Ｔ２が熱源温度設定値を超える場合（ステップＳ３９０：Ｙｅｓ）、運転開始条件を満足するので、運転開始処理を行う（ステップＳ４００）。この運転開始処理では、ポンプ３を運転する。その後、エジェクタ冷凍装置１１を起動運転し（ステップＳ４１０）、本処理を終了する。なお、上記の処理は所定時間毎に繰り返し行う。

【0061】

＜変形例２＞
図５は、変形例２であるエジェクタ冷凍装置１３の構成を示す回路図である。このエジェクタ冷凍装置１３は、エジェクタ冷凍装置１１の開閉制御弁２０に替えて、逆止弁４０を配置するとともに、開閉制御弁２１に対応する開閉制御弁４１を設けている。その他の構成は、実施の形態と同じである。また、制御部Ｃ３による停止開始制御処理手順では、図２のステップＳ１６０，Ｓ２２０において、開閉制御弁４１のみの弁制御を行う。この開閉制御弁４１を設けることにより、ポンプ停止時における蒸気生成器４から冷媒が気化して流出するのを防止することができる。

【0062】

＜変形例３＞
本変形例３のエジェクタ冷凍装置１３は、変形例２のエジェクタ冷凍装置１２と同じであるが、制御部の制御処理が異なる。本変形例３では、予め熱源の間欠運転周期を計測しておき、間欠運転開始時の所定時間前にポンプ３を駆動する運転開始処理を行い、運転開始条件を満足する場合に、ポンプ３の駆動を維持したまま装置を起動し、一定時間経過しても運転開始条件を満足しない場合、ポンプを停止する運転停止処理を行うようにしている。

【0063】

図６は、変形例３の制御部Ｃ３による装置の停止起動制御処理手順を示すフローチャートである。なお、ステップＳ５１０～Ｓ５７０は、ステップＳ３１０～Ｓ３７０と同じである。まず、制御部Ｃ３は、前提として、熱源温度Ｔ２の連続的計測により、熱源の間欠運転周期を計測して求めておく。

【0064】

図６に示すように、制御部Ｃ３は、エジェクタ冷凍装置１３が運転中でない場合（ステップＳ５８０：Ｎｏ）、熱源間欠運転周期をもとに、熱源の間欠運転周期の所定周期時間ΔＴ前であるか否かを判定する（ステップＳ５８０）。ここで、間欠運転開始を時点ｔｓと予測すると、間欠運転開始前は、（ｔｓ－ΔＴ）の時点となる。

【0065】

熱源の間欠運転周期の所定周期時間ΔＴ前になっていない場合（ステップＳ５８０：Ｎｏ）には、ステップＳ５１０に移行する。一方、熱源の間欠運転周期の所定周期時間ΔＴ前になった場合（ステップＳ５８０：Ｙｅｓ）、運転開始を見込んで、運転開始処理を行う（ステップＳ５９０）。この運転開始処理では、ポンプ３を運転する。

【0066】

その後、制御部Ｃ３は、冷媒温度センサ２２、冷媒圧力センサ２３、熱源温度センサ２４がそれぞれ計測した冷媒温度Ｔ１、冷媒圧力Ｐ１、熱源温度Ｔ２を取得する（ステップＳ６００）。ただし、本変形例３では、運転開始条件として過熱度を用いず、熱源温度設定値を用いているため、熱源温度Ｔ２のみを取得すればよい。

【0067】

その後、制御部Ｃ３は、熱源温度Ｔ２が冷媒温度設定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ６１０）。熱源温度Ｔ２が熱源温度設定値を超えている場合（ステップＳ６１０：Ｙｅｓ）には、ポンプ３の運転を維持したまま、エジェクタ冷凍装置１２を起動して（ステップＳ６２０）、本処置を終了する。

【0068】

一方、熱源温度Ｔ２が熱源温度設定値を超えていない場合（ステップＳ６１０：Ｎｏ）には、さらに、ポンプ３の運転開始時から、一定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ６３０）。一定時間を経過していない場合（ステップＳ６３０：Ｎｏ）には、ステップＳ６００に移行し、一定時間を経過している場合（ステップＳ６３０：Ｙｅｓ）には、ポンプ３を停止する運転停止処理を行い（ステップＳ６４０）、本処理を終了する。なお、上記の処理は所定時間毎に繰り返し行う。

【0069】

本変形例３では、熱源の間欠運転周期を取得できる場合、間欠運転の運転開始時を予測して先にポンプ３を運転するようにしているので、運転開始時には蒸気生成器４内に冷媒が送り込まれているので、高速な再起動を行うことができるとともに、エジェクタ冷凍装置１２の起動が遅れないため、外部の熱源のエネルギー利用効率が低下しない。

【0070】

［実施の形態２］
ところで、エジェクタ冷却装置は運転時に、蒸気生成器４、蒸発器６では吸熱により熱交換器内で液相から気相に、凝縮器２では気相から液相に連続的に相変化している。ここで、装置停止後に回路の構成部品、主に熱交換器のような熱容量が大きい部品に残留する熱により、回路内に温度差が生じ、最も低温となる蒸発器６に冷媒が多く凝縮、滞留することになる。具体的な装置停止時の各熱交換器の温度は、蒸気生成器４が６０℃～８０℃、蒸発器６が５℃～２０℃、凝縮器２が１５℃～３０℃であり、蒸発器６の温度が最も低く、冷媒が凝縮、滞留しやすい。これにより、凝縮器２に保持しておくべき冷媒量が減少すると、ポンプ３の起動時に必要吸込みヘッドが不足し、ポンプ３の故障につながるキャビテーションが発生する。そこで、本実施の形態２では、装置停止時に、ポンプ３の必要吸込みヘッドを確保できるように、蒸発器６の冷媒を凝縮器２側に移動させ、ポンプ３の起動時におけるキャビテーションの発生を防止しようとするものである。

【0071】

図７は、本発明の実施の形態２であるエジェクタ冷凍装置５１の構成を示す回路図である。エジェクタ冷凍装置５１は、エジェクタ冷凍装置５１の蒸発器６の冷媒出口側とエジェクタ１の冷媒吸引口との間の分岐経路Ｌ２上に、開閉制御弁である冷媒移動用開閉制御弁Ｖ１を設けている。

【0072】

制御部Ｃ５１は、装置運転中に蒸気生成器４の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、膨張弁５を閉にした後、ポンプ３を所定時間、駆動し続け、エジェクタ１の吸引作用により、蒸発器６の冷媒を凝縮器２側に移動し、その後、冷媒移動用開閉制御弁Ｖ１を閉（全閉）にし、移動した冷媒の逆流を防止してポンプ３を停止するとともに開閉制御弁２０，２１を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する。このポンプ３の所定時間の駆動により、蒸発器６から凝縮器２への冷媒回収流路Ｒ１が形成され、蒸発器６の冷媒が凝縮器２側に移動する。

【0073】

ここで、ポンプ３の吸込み口と凝縮器２内の平均液面高さとのヘッド差（有効吸込みヘッドＮＰＳＨＡ）に相当する圧力がポンプ３の吸込み口に加わる。一般にポンプ３は、必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲよりも有効吸込みヘッドＮＰＳＨＡが大きくなる条件で動かすことにより、キャビテーションを防止する。なお、必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲはポンプ３の吸込み能力に依存し、有効吸込みヘッドＮＰＳＨＡは、ポンプ３に対する凝縮器２の高さ位置に依存する。したがって、所定時間は、ヘッド差が必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲよりも大きくなる冷媒量を凝縮器２に対して貯留する時間であり、予め実験等により求めて設定しておく。

【0074】

なお、冷媒移動用開閉制御弁Ｖ１の配置によって生じる吸引流の圧力損失は、直接冷却能力に影響するので、弁部の内径は分岐経路Ｌ２の配管径と同程度にして圧力損失を最小限にすることが好ましい。

【0075】

＜運転停止処理＞
図８は、図７に示したエジェクタ冷凍装置５１の制御部Ｃ５１による運転停止処理手順を示すフローチャートである。なお、この運転停止処理は、図２に示した運転停止処理（ステップＳ１６０）に対応するサブルーチンである。まず、制御部Ｃ５１は、膨張弁５を閉（全閉）にする（ステップＳ７１０）。その後、膨張弁５を閉にした後、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ７２０）。所定時間が経過しない場合（ステップＳ７２０：Ｎｏ）には、本判定処理を繰り返す。この所定時間を経過するまで、冷媒移動用開閉制御弁Ｖ１は開であり、エジェクタ１の吸引作用により、冷媒回収流路Ｒ１を介して蒸発器の６の冷媒が凝縮器２側に移動する。

【0076】

一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ７２０：Ｙｅｓ）には、冷媒移動用開閉制御弁Ｖ１を閉にし（ステップＳ７３０）、ポンプ３を停止する（ステップＳ７４０）。その後、制御部Ｃ５１は、開閉制御弁２０，２１を閉にして（ステップＳ７５０）、ステップＳ１８０にリターンする。

【0077】

＜変形例４＞
図９は、変形例４であるエジェクタ冷凍装置５２の構成を示す回路図である。上記の実施の形態２では、開閉制御弁として機能する冷媒移動用開閉制御弁Ｖ１を設けていたが、本変形例４では、冷媒移動用開閉制御弁Ｖ１に替えて逆止弁として機能する冷媒移動用逆止弁ＶＢ１を設けている。この冷媒移動用逆止弁ＶＢ１は、分岐経路Ｌ２における蒸発器６側からエジェクタ１への冷媒の流れ方向への流れを許容するとともに、逆方向への流れを防止する。この冷媒移動用逆止弁ＶＢ１は、制御部Ｃ５２による制御が不要となるため、制御が簡易なものとなる。

【0078】

すなわち、制御部Ｃ５２は、装置運転中に蒸気生成器４の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、膨張弁５を閉にした後、ポンプ３を所定時間、駆動し続け、その後、ポンプ３を停止するとともに開閉制御弁２０，２１を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する。この運転停止処理は、実施の形態２と同様に、ステップ１６０の運転制御処理に対応するサブルーチンである。

【0079】

なお、装置運転時には冷媒移動用逆止弁ＶＢ１が流路抵抗になる可能性がある。したがって、エジェクタ１の昇圧量（＝エジェクタ吐出圧力－エジェクタ吸引口圧力）に対して流路抵抗が十分小さくなるように設計する必要がある。

【0080】

＜変形例５＞
図１０は、変形例５であるエジェクタ冷凍装置５３の構成を示す回路図である。上記の実施の形態２及び変形例４では、運転停止処理として、膨張弁５を閉にした後、予め設定された所定時間、ポンプ３を駆動し続ける処理を行っていたが、本変形例５では、ポンプ３の吸込み口ＰＴ２と凝縮器の冷媒出口ＰＴ１との間の差圧ΔＰを検出する差圧検出部として機能する差圧センサＰＤを設けている。

【0081】

そして、制御部Ｃ５３は、所定時間に替えて、差圧センサＰＤが検出した差圧ΔＰに対応するヘッド差ｈがポンプ３の必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲより大きくなるまでポンプ３を駆動し続ける。

【0082】

＜運転停止処理＞
図１１は、図１０に示したエジェクタ冷凍装置５３の制御部Ｃ５３による運転停止処理手順を示すフローチャートである。なお、この運転停止処理は、図２に示した運転停止処理（ステップＳ１６０）に対応するサブルーチンである。まず、制御部Ｃ５３は、膨張弁５を閉（全閉）にする（ステップＳ８１０）。その後、差圧センサＰＤが検出した差圧ΔＰから求めたヘッド差ｈは、必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲより大きいか否かを判定する（ステップＳ８２０）。

【0083】

ヘッド差ｈが必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲより大きい場合（ステップＳ８２０：Ｙｅｓ）には、凝縮器２の貯留した冷媒量が十分であり、冷媒移動用開閉制御弁Ｖ１を開から閉にし（ステップＳ８３０）、ポンプ３を停止する（ステップＳ８４０）。その後、制御部Ｃ５３は、開閉制御弁２０，２１を閉にして（ステップＳ８５０）、ステップＳ１８０にリターンする。

【0084】

一方、ヘッド差ｈが必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲより大きくない場合（ステップＳ８２０：Ｎｏ）、一定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ８６０）。この一定時間は、例えば所定時間を超える時間であり、一定時間を経過した場合、装置が異常でない限り、凝縮器２に十分な冷媒量が貯留される時間である。

【0085】

一定時間を経過しない場合（ステップＳ８６０：Ｎｏ）、ステップＳ８２０に移行し、引き続きポンプ３を駆動し続け、ステップＳ８２０の判定処理を行う。一方、一定時間を経過した場合（ステップＳ８６０：Ｙｅｓ）には、装置が異常であることが考えられるため、装置外のアラーム装置に対してアラーム通知を行い（ステップＳ８７０）、ステップＳ１８０にリターンする。

【0086】

この差圧ΔＰを用いた凝縮器２の冷媒量判定を行うことによって、ポンプ３のキャビテーションを確実に防止できるとともに、運転停止処理時におけるポンプ３に対する運転時間を適切な時間とすることができる。

【0087】

なお、実施の形態２、変形例４，５を変形例２，３に適用する場合、上記の運転停止処理は、ステップ３６０、ステップＳ５６０，Ｓ６４０に対応するサブルーチンとなる。

【0088】

また、凝縮器２の下流側に、凝縮器２により凝縮された冷媒を貯留する貯留タンクを設けるようにしてもよい。この場合、蒸発器６から移動する冷媒は、貯留タンクに貯留されることになる。

【0089】

［実施の形態３］
本実施の形態３は、実施の形態２と同様に、装置停止時に、冷媒を凝縮器２側に移動させ、ポンプ３の必要吸込みヘッドを確保して、ポンプ３の起動時におけるキャビテーションの発生を防止しようとするものである。

【0090】

図１２は、本発明の実施の形態３であるエジェクタ冷凍装置６１の構成を示す回路図である。エジェクタ冷凍装置６１は、実施の形態１のエジェクタ冷凍装置１１に対し、さらに貯留タンク７、第１開閉制御弁Ｖ１１、第２開閉制御弁Ｖ１２を設けている。貯留タンク７は、凝縮器２の下流側に設けられ、凝縮器により凝縮された冷媒を貯留する。第１開閉制御弁Ｖ１１は、冷媒移動用開閉制御弁Ｖ１と同様に、蒸発器６の冷媒出口側とエジェクタ１の冷媒吸引口との間に設けられる。第２開閉制御弁Ｖ１２は、エジェクタ１の吐出口と凝縮器２の冷媒入口との間に設けられる。

【0091】

制御部Ｃ６１は、装置運転中に蒸気生成器４の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、膨張弁５を閉（全閉）にした後、ポンプ３を所定時間、駆動し続け、その後、第１開閉制御弁Ｖ１１を閉にし、さらに第２開閉制御弁Ｖ１２を閉にしてポンプ３を停止するとともに開閉制御弁２０，２１を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する。このポンプ３の所定時間の駆動により、循環経路Ｌ１が凝縮器２への冷媒回収流路Ｒ１１として機能し、冷媒が凝縮器２を介して貯留タンク７に貯留される。

【0092】

この所定時間は、実施の形態２と同様に、ヘッド差が必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲよりも大きくなる冷媒量を貯留タンク７に対して貯留する時間である。この所定時間は、冷媒回収流路Ｒ１１内の平均流速と冷媒回収流路Ｒ１１の流路長から推定演算が可能であるが、実験によって求めてもよい。

【0093】

＜運転停止処理＞
図１３は、図１２に示したエジェクタ冷凍装置６１の制御部Ｃ６１による運転停止処理手順を示すフローチャートである。なお、この運転停止処理は、図２に示した運転停止処理（ステップＳ１６０）に対応するサブルーチンである。まず、制御部Ｃ６１は、膨張弁５を閉（全閉）にする（ステップＳ９１０）。これにより、冷媒回収流路Ｒ１１が形成される。

【0094】

その後、膨張弁５を閉にした後、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ９２０）。所定時間が経過しない場合（ステップＳ９２０：Ｎｏ）には、本判定処理を繰り返す。この所定時間を経過するまで、第１開閉制御弁Ｖ１１は開であるが、冷媒回収流路Ｒ１１による冷媒移動により、冷媒が貯留タンク７に移動する。

【0095】

一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ９２０：Ｙｅｓ）には、第１開閉制御弁Ｖ１１を閉にし（ステップＳ９３０）、第２開閉制御弁Ｖ１２を閉にし（ステップｓ９４０）、ポンプ３を停止する（ステップＳ９５０）。その後、制御部Ｃ６１は、開閉制御弁２０，２１を閉にして（ステップＳ９６０）、ステップＳ１８０にリターンする。

【0096】

なお、本実施の形態３は、実施の形態２とは異なり、蒸気生成器４に熱源が供給されない場合、すなわち、エジェクタ１に駆動流が供給されない場合であっても、ポンプ３により冷媒回収流路Ｒ１１上で貯留タンク７に冷媒を移動することができる。

【0097】

＜変形例６＞
図１４は、変形例６であるエジェクタ冷凍装置６２の構成を示す回路図である。上記の実施の形態３では、運転停止処理として、膨張弁５を閉にした後、予め設定された所定時間、ポンプ３を駆動し続ける処理を行っていたが、本変形例６では、貯留タンク７の液面を検知する液面検知センサＳｈを設けている。

【0098】

そして、制御部Ｃ６２は、所定時間に替えて、ポンプ３の位置から液面検知センサＳｈが検知する液面位置までのヘッド差ｈがポンプ３の必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲより大きくなるまでポンプ３を駆動し続ける。

【0099】

＜運転停止処理＞
図１５は、図１４に示したエジェクタ冷凍装置６２の制御部Ｃ６２による運転停止処理手順を示すフローチャートである。なお、この運転停止処理は、図２に示した運転停止処理（ステップＳ１６０）に対応するサブルーチンである。まず、制御部Ｃ６２は、膨張弁５を閉（全閉）にする（ステップＳ９１０）。その後、液面検知センサＳｈの検出値をもとに、ポンプ３の位置から液面検知センサＳｈが検知する液面位置までのヘッド差ｈがポンプ３の必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲより大きいか否かを判定する（ステップＳ９２０）。

【0100】

ヘッド差ｈが必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲより大きい場合（ステップＳ９２０：Ｙｅｓ）には、貯留タンク７に貯留した冷媒量が十分であり、第１開閉制御弁Ｖ１１を開から閉にし（ステップＳ９３０）、第２開閉制御弁Ｖ１２を閉にし（ステップＳ９４０）、ポンプ３を停止する（ステップＳ９５０）。その後、制御部Ｃ６２は、開閉制御弁２０，２１を閉にして（ステップＳ９６０）、ステップＳ１８０にリターンする。第１開閉制御弁Ｖ１１及び第２開閉制御弁Ｖ１２を閉にするのは、凝縮器２の冷媒が蒸発器６側に逆流しないようにするためである。

【0101】

一方、ヘッド差ｈが必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲより大きくない場合（ステップＳ９２０：Ｎｏ）、一定時間を経過したか否かを判定する（ステップＳ９７０）。この一定時間は、例えば所定時間を超える時間であり、一定時間を経過した場合、装置が異常でない限り、貯留タンク７に十分な冷媒量が貯留される時間である。

【0102】

一定時間を経過しない場合（ステップＳ９７０：Ｎｏ）、ステップＳ８２０に移行し、引き続きポンプ３を駆動し続け、ステップＳ８２０の判定処理を行う。一方、一定時間を経過した場合（ステップＳ９７０：Ｙｅｓ）には、装置が異常であることが考えられるが、第１開閉制御弁Ｖ１１を開から閉にし（ステップＳ９８０）、第２開閉制御弁Ｖ１２を閉にし（ステップＳ９９０）、ポンプ３を停止する（ステップＳ１０００）。その後、制御部Ｃ６２は、開閉制御弁２０，２１を閉にして（ステップＳ１０１０）、装置外のアラーム装置に対してアラーム通知を行い（ステップＳ１０２０）、ステップＳ１８０にリターンする。

【0103】

この液面検知センサＳｈを用いて貯留タンク７の液面位置を検知することによってヘッド差ｈを求めることができ、これにより、ポンプ３のキャビテーションを確実に防止できるとともに、運転停止処理時におけるポンプ３に対する運転時間を適切な時間とすることができる。

【0104】

なお、変形例５と同様にし、液面検知センサＳｈに替えて、ポンプ３の吸込み口と貯留タンク７の冷媒出口との間の差圧ΔＰを検出する差圧検出部として機能する差圧センサＰＤを設けてヘッド差ｈを求めるようにしてもよい。

【0105】

＜変形例７＞
図１６は、変形例７であるエジェクタ冷凍装置６３の構成を示す回路図である。本変形例７では、ポンプ３は、貯留タンク７の下端よりも下方に位置し、貯留タンク７とポンプ３との間を接続する管路Ｌ１０が、貯留タンク７の冷媒出口からポンプ３の吸込み口までの全域で前記ポンプの吸込み口側に向けて傾斜させている。

【0106】

図１６では、管路Ｌ１０を略直線状に傾斜させている。これに限らず、管路Ｌ１０上で水平に対する傾斜が０度、すなわち水平部分がなければよく、惰行しても管路Ｌ１０が単調に下降していればよい。水平部分があるとこの位置に気泡が溜まってしまうからである。

【0107】

本変形例７では、貯留タンク７の冷媒出口からポンプ３の吸込み口までの全域で前記ポンプの吸込み口側に向けて傾斜させ、蒸発器６で凝縮しきれずにポンプ３の吸込み口に流入した気泡を貯留タンク７側に抜けるようにしているので、ポンプ３の起動時におけるキャビテーションを防止することができる。

【0108】

＜変形例８＞
図１７は、変形例８であるエジェクタ冷凍装置６４の構成を示す回路図である。エジェクタ冷凍装置６４は、図１２に示したエジェクタ冷凍装置６１に対し、膨張弁５と蒸発器６とを接続する管路と、凝縮器２と貯留タンク７とを接続する管路との間を接続する貯留タンク接続管路Ｌ１１と、貯留タンク接続管路Ｌ１１に設けられた第３開閉制御弁Ｖ１３とをさらに設けている。

【0109】

そして、制御部Ｃ６４は、装置運転中に蒸気生成器４の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、膨張弁５を閉にした後、第２開閉制御弁Ｖ１２を閉にするとともに第３開閉制御弁Ｖ１３を開にし、ポンプ３を所定時間、駆動し続け、その後、第１開閉制御弁Ｖ１１を閉にするとともに第３開閉制御弁Ｖ１３を閉にしてポンプ３を停止し、さらに開閉制御弁２０，２１を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する。このポンプ３の所定時間の駆動により、冷媒回収流路Ｒ１２が形成され、冷媒が貯留タンク７に貯留される。

【0110】

なお、蒸発器６の下端が貯留タンク７の上端より上方とすると、第１開閉制御弁Ｖ１１の開により、ポンプ３の運転がなくても重力により蒸発器６内の液冷媒を貯留タンク７に回収することが可能になる。

【0111】

＜運転停止処理＞
図１８は、図１７に示したエジェクタ冷凍装置６４の制御部Ｃ６４による運転停止処理手順を示すフローチャートである。なお、この運転停止処理は、図２に示した運転停止処理（ステップＳ１６０）に対応するサブルーチンである。まず、制御部Ｃ６４は、膨張弁５を閉（全閉）にする（ステップＳ１１１０）。さらに、第２開閉制御弁Ｖ１２を閉にするとともに第３開閉制御弁Ｖ１３を開にする（ステップＳ１１２０）。なお、この状態で、第１開閉制御弁Ｖ１１は、開となっている。この結果、第１開閉制御弁Ｖ１１、蒸発器６、第３開閉制御弁Ｖ１３を介して冷媒が貯留タンク７に回収される冷媒回収流路Ｒ１２が形成される。

【0112】

その後、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１１３０）。所定時間が経過しない場合（ステップＳ１１３０：Ｎｏ）には、本判定処理を繰り返す。この所定時間を経過するまで、冷媒回収流路Ｒ１２により冷媒が貯留タンク７に移動する。

【0113】

一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ１１３０：Ｙｅｓ）には、第１開閉制御弁Ｖ１１を閉にするとともに第３開閉制御弁Ｖ１３を閉にし（ステップＳ１１４０）、ポンプ３を停止する（ステップＳ１１５０）。その後、制御部Ｃ６４は、開閉制御弁２０，２１を閉にして（ステップＳ１１６０）、ステップＳ１８０にリターンする。

【0114】

＜変形例９＞
図１９は、変形例９であるエジェクタ冷凍装置６５の構成を示す回路図である。エジェクタ冷凍装置６５は、図１２に示したエジェクタ冷凍装置６１に対し、膨張弁５と蒸発器６とを接続する管路と、第２開閉制御弁Ｖ１２と凝縮器２とを接続する管路との間を接続する凝縮器接続管路Ｌ１２と、凝縮器接続管路Ｌ１２に設けられた第４開閉制御弁Ｖ１４とをさらに設けている。

【0115】

そして、制御部Ｃ６５は、装置運転中に蒸気生成器４の冷媒出口側の過熱度が予め設定された所定過熱度以下になった場合、膨張弁５を閉にした後、第２開閉制御弁Ｖ１２を閉にするとともに第４開閉制御弁を開にし、ポンプ３を所定時間、駆動し続け、その後、第１開閉制御弁Ｖ１１を閉にするとともに第４開閉制御弁Ｖ１４を閉にしてポンプ３を停止し、さらに開閉制御弁２０，２１を閉にする運転停止処理を行って装置を停止する。このポンプ３の所定時間の駆動により、冷媒回収流路Ｒ１３が形成され、冷媒が凝縮器２を介して貯留タンク７に貯留される。

【0116】

本変形例９では、蒸発器６を通過した冷媒がエジェクタ１と凝縮器２との間の管路を介して凝縮器２に流入し、凝縮器２において冷媒の放熱を行うようにしている。これにより、冷水生成された冷水を利用する装置側の負荷が装置の運転停止等で小さくなった場合、蒸発器６を通過した冷媒温度が冷媒の凝縮温度よりも高くなる状態が発生する可能性があるが、この場合、凝縮器２で放熱されるため、運転停止処理時の冷媒回収運転時に高温の冷媒が貯留タンク７内に直接流入し、貯留タンク７内の液相冷媒が蒸発してしまうことを防止することができる。

【0117】

＜運転停止処理＞
図２０は、図１９に示したエジェクタ冷凍装置６５の制御部Ｃ６５による運転停止処理手順を示すフローチャートである。なお、この運転停止処理は、図２に示した運転停止処理（ステップＳ１６０）に対応するサブルーチンである。まず、制御部Ｃ６５は、膨張弁５を閉（全閉）にする（ステップＳ１２１０）。さらに、第２開閉制御弁Ｖ１２を閉にするとともに第４開閉制御弁Ｖ１４を開にする（ステップＳ１２２０）。なお、この状態で、第１開閉制御弁Ｖ１１は、開となっている。この結果、第１開閉制御弁Ｖ１１、蒸発器６、第４開閉制御弁Ｖ１４、凝縮器２を介して冷媒が貯留タンク７に回収される冷媒回収流路Ｒ１３が形成される。

【0118】

その後、所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１２３０）。所定時間が経過しない場合（ステップＳ１２３０：Ｎｏ）には、本判定処理を繰り返す。この所定時間を経過するまで、冷媒回収流路Ｒ１３により冷媒が貯留タンク７に移動する。

【0119】

一方、所定時間が経過した場合（ステップＳ１２３０：Ｙｅｓ）には、第１開閉制御弁Ｖ１１を閉にするとともに第４開閉制御弁Ｖ１４を閉にし（ステップＳ１２４０）、ポンプ３を停止する（ステップＳ１２５０）。その後、制御部Ｃ６５は、開閉制御弁２０，２１を閉にして（ステップＳ１２６０）、ステップＳ１８０にリターンする。

【0120】

なお、実施の形態３、変形例６～９を変形例２，３に適用する場合、上記の運転停止処理は、ステップ３６０、ステップＳ５６０，Ｓ６４０に対応するサブルーチンとなる。

【0121】

また、実施の形態２，３及びこれらに対する変形例は、実施の形態１における蒸気生成器４の開閉制御弁２０，２１などの弁機構及び弁制御を構成しなくても、単独で運転停止処理を行うことができる。これにより、ポンプ起動時のキャビテーション発生を抑えることができる。

【0122】

［実施の形態４］
図２１は、本発明の実施の形態４であるエジェクタ冷凍装置７１の構成を示す回路図である。本実施の形態４は、凝縮器２の冷媒出口ＰＴ１又は凝縮器２の下流側に配置される貯留タンク７の冷媒出口ＰＴ７を、蒸気生成器４の冷媒出口ＰＴ４よりも鉛直上方に配置してポンプ３の必要吸込みヘッドを確保し、ポンプ３の起動時におけるキャビテーションの発生を防止しようとするものである。

【0123】

図２１では、ポンプ３の吸込み口ＰＴ２を基準として、貯留タンク７の冷媒出口ＰＴ７の高さｈｃｏが、蒸気生成器４の冷媒出口ＰＴ４の高さｈｇｏよりも上方となるように配置している。このとき、高さ（ヘッド差）ｈｃｏは、必要吸込みヘッドＮＰＳＨＲよりも大きくなるように配置される。

【0124】

図２２は、エジェクタ冷凍装置７１の運転停止時であって蒸気生成器４の熱交換が不十分な場合における液相冷媒の状態を示す模式図である。図２２に示すように、運転停止時には、貯留タンク７内の液相冷媒の液面、膨張弁５の上部の液相冷媒の液面、及び、蒸気生成器４の上部の液相冷媒の液面の各高さは等しい。

【0125】

図２３は、エジェクタ冷凍装置７１の運転開始時であって蒸気生成器４の熱交換が不十分な場合における液相冷媒の状態を示す模式図である。図２３に示すように、運転開始時において、蒸気生成器４の熱交換が不十分な状態である場合、蒸気生成器４側の液相冷媒は、液相のままエジェクタ１側に吐出され、さらには、凝縮器２を介して貯留タンク７側に吐出して一巡する場合がある。液相冷媒が一巡しない場合であっても、配管内容積は、蒸気生成器容積よりも十分小さいため、貯留タンク７のヘッド差ｈｃＬの低下は小さく無視できる。

【0126】

上記の図２１は、エジェクタ冷凍装置７１が蒸気生成器４の熱交換が十分な場合の定常運転状態における液相冷媒の状態を示している。蒸気生成器７では、十分な熱交換が行われ、冷媒が気相になってエジェクタ１側に吐出され、蒸気生成器７側のヘッド差は、低くなる。これにより、キャビテーション発生を防止できるとともに、ポンプ３の消費電力を低減することができる。

【0127】

なお、運転停止後、温度及び圧力が均一になる十分な時間が経過すると、再び、図２２に示した液相冷媒の状態に戻る。

【0128】

＜運転制御処理＞
図２４は、図２１に示したエジェクタ冷凍装置７１の制御部Ｃ７１による運転制御処理手順を示すフローチャートである。まず、制御部Ｃ７１は、冷却運転開始指示を受ける（ステップＳ１３１０）と、状態確認を行う（ステップＳ１３２０）。この状態確認は、異常検知などのセルフチェックである。その後、ポンプ３を起動する（ステップＳ１３３０）。なお、膨張弁５は運転停止時に閉じられ、このポンプ３の起動時、膨張弁５は閉止している。

【0129】

その後、蒸気生成器４の熱交換が十分であるか否かを確認するため、冷媒温度センサ２２の冷媒温度Ｔ１と冷媒圧力センサ２３の冷媒圧力Ｐ１とから算出される過熱度ΔＴｇを算出する（ステップＳ１３４０）。そして、過熱度ΔＴｇが所定過熱度ΔＴｇｏよりも大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１３５０）。過熱度ΔＴｇが所定過熱度ΔＴｇｏよりも大きくない場合（ステップＳ１３５０：Ｎｏ）には、ステップＳ１３４０に戻り、過熱度ΔＴｇが所定過熱度ΔＴｇｏよりも大きい場合（ステップＳ１３５０：Ｙｅｓ）には、膨張弁５の開度を最小開度Ｎｍｉｎまで開く（ステップＳ１３６０）。

【0130】

その後、蒸発器６の冷水出口の配管に設置した冷水温度センサ７０が検出する冷水温度ＴＷを取得し、冷水温度ＴＷから制御目標温度ＴＯを減算した差分が所定温度差ΔＴＷ以上であるか否かを判定する（ステップＳ１３７０）。差分が所定温度差ΔＴＷ以上である場合（ステップＳ１３７０：Ｙｅｓ）には、膨張弁５の開度をｎパルス分開き（ステップＳ１３８０）、ステップＳ１３７０に移行する。一方、差分が所定温度差ΔＴＷ以上でない場合（ステップＳ１３７０：Ｎｏ）には、差分が所定温度差ΔＴＷ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３９０）。差分が所定温度差ΔＴＷ未満である場合（ステップＳ１３９０：Ｙｅｓ）には、膨張弁５の開度をｎパルス分閉じ（ステップＳ１４００）、ステップＳ１３７０に移行する。

【0131】

一方、差分が所定温度差ΔＴＷ未満でない場合（ステップＳ１３９０：Ｎｏ）には、冷却運転停止指示を受けて（ステップＳ１４１０）、運転停止制御を行って（ステップＳ１４２０）、本処理を終了する。

【0132】

なお、実施の形態１～３における蒸気生成器４の開閉制御弁などの弁機構及び弁制御は省略している。また、これらの弁機構及び弁制御を構成しなくても、単独で運転を行うことができる。これにより、ポンプ起動時のキャビテーション発生を抑えることができるとともに、ポンプ３の消費電力を低減することができる。

【0133】

また、上記の実施の形態及び変形例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】

【0134】

１ エジェクタ
２ 凝縮器
３ ポンプ
４ 蒸気生成器
５ 膨張弁
６ 蒸発器
７ 貯留タンク
１１～１３，５１～５３，６１～６５，７１ エジェクタ冷凍装置
２０，２１，４１ 開閉制御弁
２２ 冷媒温度センサ
２３ 冷媒圧力センサ
２４ 熱源温度センサ
３０，３１，４０ 逆止弁
７０ 冷水温度センサ
Ｃ１～Ｃ３，Ｃ５１～Ｃ５３，Ｃ６１～Ｃ６５，Ｃ７１ 制御部
ｈ，ｈｃＬ ヘッド差
Ｌ１ 循環経路
Ｌ２ 分岐経路
Ｌ１０ 管路
Ｌ１１ 貯留タンク接続管路
Ｌ１２ 凝縮器接続管路
Ｎｍｉｎ 最小開度
Ｐ１ 冷媒圧力
ＰＤ 差圧センサ
ＰＴ１，ＰＴ４，ＰＴ７ 冷媒出口
ＰＴ２ 吸込み口
Ｒ１，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３ 冷媒回収流路
Ｓｈ 液面検知センサ
Ｔ１ 冷媒温度
Ｔ２ 熱源温度
ＴＯ 制御目標温度
ＴＷ 冷水温度
ｔｓ 時点
Ｖ１ 冷媒移動用開閉制御弁
Ｖ１１ 第１開閉制御弁
Ｖ１２ 第２開閉制御弁
Ｖ１３ 第３開閉制御弁
Ｖ１４ 第４開閉制御弁
ＶＢ１ 冷媒移動用逆止弁
ΔＰ 差圧
ΔＴ 所定周期時間
ΔＴＷ 所定温度差
ΔＴｇ 過熱度
ΔＴｇｏ 所定過熱度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】