JP2001248936A - 排熱吸収冷凍システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランニングコストおよびイニシャルコストの
いずれも安価にして冷熱を得る。 【解決手段】 130℃以上の水蒸気またはガスを熱源と
して吸収冷凍機を作動する。一方、高温排熱源からの排
気ガスによりアンモニア−水系の混合溶液の蒸気を発生
させ、その蒸気によって蒸気タービン２５を駆動し、蒸
気タービン２５に一体的に連動連結した圧縮機３１を駆
動する。この圧縮機３１により、冷凍装置などに設けた
直接膨張式蒸発器１５内の蒸気を吸引して直接膨張式蒸
発器１５内の圧力を吸収器１２内の圧力よりも低下さ
せ、直接膨張式蒸発器１５での蒸発に伴い、冷熱を発生
させて冷凍する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン、ガスエンジンなどのコージェネレーションシステム
における原動機や蒸気ボイラーなどから発生する排熱を
利用、回収し、アンモニア−水混合溶液などの非共沸混
合媒体を用いて低温あるいは極低温の冷熱を得るように
構成した排熱吸収冷凍システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の排熱吸収冷凍システムとしては、
図１０の従来例の概略構成図に示すようなものがあっ
た。この従来例によれば、ガスエンジン０１に、カップ
リング０２を介して発電機０３が連動連結されている。

【０００３】ガスエンジン０１の排ガス路０４に熱交換
器０５が介装され、その熱交換器０５に加熱管０６が通
されるとともに、加熱管０６に、アンモニア吸収冷凍機
を構成する再生器０７が設けられている。再生器０７に
は、アンモニアを冷媒とし、かつ、水を吸収剤としたア
ンモニア−水混合媒体が収容されている。これにより、
ガスエンジン０１からの排ガスとの熱交換によって発生
した 130℃以上の水蒸気とアンモニア−水混合媒体とを
熱交換するようになっている。

【０００４】再生器０７には、精留器０８を介して水を
分離したアンモニア蒸気を供給するように凝縮器０９が
連通接続され、かつ、再生器０７に第１の配管０１０を
介して吸収器０１１が接続されるとともに、凝縮器０９
に第２の配管０１２を介して蒸発器０１３が接続され、
更に、吸収器０１１と蒸発器０１３とが連通接続され、
アンモニア吸収冷凍機が構成されている。

【０００５】凝縮器０９では、再生器０７で蒸発したア
ンモニアを凝縮液化し、その液化したアンモニアを蒸発
器０１３に噴霧供給により戻すようになっている。ま
た、蒸発器０１３では、吸収器０１１における水による
アンモニアの吸収に伴い、アンモニアが蒸発するように
なっている。

【０００６】蒸発器０１３には、冷熱を取り出すブライ
ン配管０１４が付設され、図示しないが、ブライン配管
０１４にブライン搬送用のポンプが介装され、冷凍装置
などにブラインを供給するようになっている。

【０００７】再生器０７と吸収器０１１とにわたって、
溶液ポンプ０１５を介装した第３の配管０１６が接続さ
れ、この第３の配管０１６と第１の配管０１０との間に
熱交換器０１７が設けられ、再生器０７に戻す液化した
アンモニア−水混合媒体を、再生器０７から吸収器０１
１に流すアンモニア−水混合媒体によって加熱するよう
になっている。

【０００８】上記構成により、ガスエンジン０１から発
生する排熱蒸気を利用して、蒸発器０１３でのアンモニ
アの蒸発に伴い、冷熱を得るようになっている。

【０００９】ところが、アンモニアだけでなく、ＬｉＢ
ｒ（リチウムブロマイド）などの吸収式冷凍機では、吸
収プロセスや蒸発プロセスが入るために、電動型圧縮機
によって冷媒を強制的に圧縮・膨張する冷媒回路を備え
た冷凍機に比べ、成績係数が低くなる傾向にある。

【００１０】そのため、従来より、吸収式冷凍機の成績
係数を高くする方法が種々検討され、その一つとして、
蒸発器０１３と吸収器０１１との間に電動型圧縮機を設
け、蒸発器０１３内の蒸気を吸引し、その吸引した蒸気
を吸収器０１１に加圧供給するようなプロセスが提案さ
れている。

【００１１】この構成によれば、吸収器０１１内での圧
力は低下しないため、前述のような電動型圧縮機によっ
て冷媒を強制的に圧縮・膨張する冷媒回路を備えた冷凍
機の場合と同様に低温の冷熱を取り出すことができる。
また、性能面においても、電動型圧縮機に使用する電力
を除いた場合の成績係数を 1.2倍以上に高めることがで
きる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動型
圧縮機の場合、電動モータと圧縮機とを連動連結し、伝
動軸の軸受部に対して潤滑と漏洩に対するシールをしな
ければならず、例えば、アンモニア吸収冷凍機に適用し
た場合、潤滑油が系内に混入するとアンモニアの蒸発が
阻害されるなど、冷媒への伝熱に弊害を及ぼすなど、潤
滑油と漏洩の問題が、開発を阻害する大きな要因になっ
ていた。

【００１３】また、同時に、電動型圧縮機の駆動に必要
な電力が大きくてランニングコストが増大する問題があ
った。もちろん、潤滑油や漏洩の問題だけであれば、密
閉式のキャンドモータを用いることも可能であるが、ラ
ンニングコストやイニシャルコストが増大する欠点があ
った。

【００１４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、ランニングコ
ストおよびイニシャルコストのいずれも安価にして冷熱
を得られるようにすることを目的とし、請求項２に係る
発明は、ランニングコストおよびイニシャルコストのい
ずれも安価にして極低温の冷熱を得られるようにするこ
とを目的とし、請求項３に係る発明は、軸受部に対する
潤滑と漏洩に対するシールを安価にして良好に行えるよ
うにすることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の排
熱吸収冷凍システムは、上述のような目的を達成するた
めに、130℃よりも低い温度の排熱を発生する低温排熱
源と、130℃以上の温度の排熱を発生する高温排熱源
と、再生器(8) と吸収器(12)と凝縮器(10)と直接膨張式
蒸発器(15)とから成る吸収冷凍機と、前記低温排熱源か
らの排熱を熱源とするように前記低温排熱源と前記再生
器(8) とにわたって接続される循環配管(52)と、前記低
温排熱源からの排熱によって蒸発可能な冷媒を含む非共
沸混合媒体を前記吸収器(12)から前記再生器(8) に供給
する配管(20)と、前記配管(20)の途中に接続されて非共
沸混合媒体を取り出す分岐配管(23)と、前記高温排熱源
に接続されて前記高温排熱源からの排気ガスを取り出す
ガス配管(4) と、前記ガス配管(4) と前記分岐配管(23)
との間に設けられて、前記高温排熱源からの排気ガスに
より非共沸混合媒体を加熱して蒸発させる熱交換器(24)
と、前記分岐配管(23)に設けられて、前記熱交換器(24)
で蒸発した非共沸混合媒体の蒸気によって駆動する蒸気
タービン(25)と、前記直接膨張式蒸発器(15)と前記吸収
器(12)とを連通接続する蒸気路(16)と、前記蒸気路(16)
に設けられるとともに前記蒸気タービン(25)に一体的に
連動連結されて前記直接膨張式蒸発器(15)内の蒸気を吸
引して前記吸収器(12)との間に圧力差を発生させる圧縮
機(31)と、を備えて構成する。

【００１６】なお、例えば、排気ガスの熱を高温部と低
温部の複数の熱交換器を用いて、 130℃よりも高い温度
の排熱と 130℃よりも低い温度の排熱とを取り出して使
用する場合も、それぞれ高温排熱源および低温排熱源と
みなす。

【００１７】また、請求項２に係る発明の排熱吸収冷凍
システムは、前述のような目的を達成するために、130
℃以上の温度の排熱を発生する高温排熱源と、再生器
(8) と吸収器(12)と凝縮器(10)と直接膨張式蒸発器(15)
とから成る吸収冷凍機と、130℃以上の水蒸気またはガ
スを前記再生器(8) に供給する配管(6) と、130℃以上
の水蒸気またはガスによって蒸発可能な冷媒を含む非共
沸混合媒体を前記吸収器(12)から前記再生器(8) に供給
する配管(20)と、前記配管(20)の途中に接続されて非共
沸混合媒体を取り出す分岐配管(23)と、高温排熱源に接
続されて前記高温排熱源からの排気ガスを取り出すガス
配管(4) と、前記ガス配管(4) と前記分岐配管(23)との
間に設けられて、前記高温排熱源からの排気ガスにより
非共沸混合媒体を加熱して蒸発させる熱交換器(24)と、
前記分岐配管(23)に設けられて、前記熱交換器(24)で蒸
発した非共沸混合媒体の蒸気によって駆動する蒸気ター
ビン(25)と、前記直接膨張式蒸発器(15)と前記吸収器(1
2)とを連通接続する蒸気路(16)と、前記蒸気路(16)に設
けられるとともに前記蒸気タービン(25)に一体的に連動
連結されて前記直接膨張式蒸発器(15)内の蒸気を吸引し
て前記吸収器(12)との間に圧力差を発生させる圧縮機(3
1)と、を備えて構成する。

【００１８】非共沸混合媒体としては、アンモニア−水
系の混合溶液、メタノール−水系の混合溶液等が使用で
きる。この非共沸混合媒体は、冷媒と吸収剤以外に、腐
食防止などのために若干の第三成分を含んでいてもよ
い。

【００１９】また、請求項３に係る発明の排熱吸収冷凍
システムは、前述のような目的を達成するために、請求
項１または請求項２のいずれかに係る発明の排熱吸収冷
凍システムにおける圧縮機(31)と蒸気タービン(25)とを
連動連結する伝動軸(30)を気体軸受(34)によって支持す
るとともに、前記気体軸受(34)と分岐配管(23)とを接続
し、熱交換器(24)で蒸発した非共沸混合媒体の蒸気を前
記気体軸受(34)に供給して潤滑するように構成する。

【００２０】

【作用】請求項１に係る発明の排熱吸収冷凍システムの
構成によれば、低温排熱源からの排熱を熱源として吸収
冷凍機を作動する。一方、高温排熱源からの排気ガスに
より非共沸混合媒体の蒸気を発生させ、その蒸気によっ
て蒸気タービン(25)を駆動し、蒸気タービン(25)に一体
的に連動連結した圧縮機(31)を駆動する。この圧縮機(3
1)により、直接膨張式蒸発器(15)内の蒸気を吸引して直
接膨張式蒸発器(15)内の圧力を吸収器(12)内の圧力より
も低下させ、直接膨張式蒸発器(15)での蒸発に伴い、冷
熱を取り出すことができる。

【００２１】また、請求項２に係る発明の排熱吸収冷凍
システムの構成によれば、 130℃以上の水蒸気またはガ
スを熱源として吸収冷凍機を作動する。一方、高温排熱
源からの排気ガスにより非共沸混合媒体の蒸気を発生さ
せ、その蒸気によって蒸気タービン(25)を駆動し、蒸気
タービン(25)に一体的に連動連結した圧縮機(31)を駆動
する。この圧縮機(31)により、直接膨張式蒸発器(15)内
の蒸気を吸引して直接膨張式蒸発器(15)内の圧力を吸収
器(12)内の圧力よりも低下させ、直接膨張式蒸発器(15)
での蒸発に伴い、極低温の冷熱を取り出すことができ
る。

【００２２】また、請求項３に係る発明の排熱吸収冷凍
システムの構成によれば、蒸気タービン(25)を作動する
ための、熱交換器(24)で蒸発した非共沸混合媒体の蒸気
自体を潤滑剤として気体軸受(34)に供給し、その気体軸
受(34)によって、圧縮機(31)と蒸気タービン(25)とを連
動連結する伝動軸(30)を支持する。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る排熱吸収
冷凍システムの第１実施例を示す概略構成図であり、原
動機としてのガスエンジン１に、カップリング２を介し
て発電機３が連動連結されている。

【００２４】高温排熱源としてのガスエンジン１の排気
管にガス配管４が接続され、そのガス配管４に、ＮＯｘ
成分を除去する脱硝装置５が付設されている。

【００２５】熱源からの 130℃以上の水蒸気またはガス
を供給する配管６に第１の流量調整弁７が介装されると
ともに、その配管６に、アンモニア吸収冷凍機を構成す
る再生器８が設けられている。熱源としては、都市ガ
ス、天然ガス、石油といった化石燃料など、各種の燃料
の燃焼によって水蒸気を発生させるボイラーとか高温ガ
スを発生させる熱風炉など、要するに、再生器８に供給
するときに腐食や耐圧の面でのトラブルを招かない水蒸
気またはガスを発生させるものであれば、各種の手段が
採用できる。

【００２６】再生器８には、非共沸混合媒体として、ア
ンモニアを冷媒とし、かつ、水を吸収剤としたアンモニ
ア−水系の混合溶液が収容されている。このアンモニア
−水系の混合溶液としては、腐食防止などのために若干
の第三成分を含むものであっても良い。

【００２７】再生器８には、精留器９を介して水を分離
したアンモニア蒸気を供給するように凝縮器１０が連通
接続され、再生器８に第１の配管１１を介して吸収器１
２が接続されるとともに、凝縮器１０に高圧受液器１３
を介装した第２の配管１４を介して直接膨張式蒸発器１
５が接続され、更に、吸収器１２と直接膨張式蒸発器１
５とが蒸気路１６を介して連通接続され、吸収冷凍機が
構成されている。

【００２８】凝縮器１０では、再生器８で蒸発した冷媒
を凝縮液化し、その液化した冷媒を直接膨張式蒸発器１
５に戻すようになっている。直接膨張式蒸発器１５は、
膨張弁１７と蒸発器１８とから構成され、吸収器１２に
おける吸収剤による冷媒の吸収に伴い、蒸発器１８で冷
媒が蒸発するようになっている。

【００２９】再生器８と吸収器１２とにわたって、第１
の溶液ポンプ１９を介装した第３の配管２０が接続さ
れ、この第３の配管２０と第１の配管１１との間に第１
の熱交換器２１が設けられ、再生器８に戻す液化したア
ンモニア−水系の混合溶液を、再生器８から吸収器１２
に流すアンモニア−水系の混合溶液によって加熱するよ
うになっている。

【００３０】第３の配管２０の第１の溶液ポンプ１９と
第１の熱交換器２１との間に、第２の溶液ポンプ２２を
介装した分岐配管２３が接続され、この分岐配管２３と
ガス配管４とにわたって第２の熱交換器２４が設けら
れ、液化したアンモニア−水系の混合溶液をガスエンジ
ン１からの排気ガスとの伝熱により加熱し、高温高圧の
蒸気を発生させるように構成されている。

【００３１】分岐配管２３に蒸気タービン２５が接続さ
れるとともに、その蒸気タービン２５と吸収器１２とが
第４の配管２６を介して接続され、吸収冷凍機の作動媒
体であるアンモニア−水系の混合溶液の高温高圧の蒸気
によって蒸気タービン２５を駆動するとともに、蒸気タ
ービン２５から排出される蒸気を吸収器１２に戻すよう
に構成されている。

【００３２】第３の配管２０において、開閉弁２７を介
装したバイパス配管２８が第１の熱交換器２１と並列に
接続され、そのバイパス配管２８と第４の配管２６とに
わたって第３の熱交換器２９が設けられ、再生器８に戻
す液化したアンモニア−水系の混合溶液を、蒸気タービ
ン２５から排出されるアンモニア−水系の混合溶液の蒸
気によって加熱するようになっている。

【００３３】図２の断面図に示すように、蒸気タービン
２５に伝動軸３０を介して圧縮機３１が一体的に連動連
結され、蒸気タービン２５、伝動軸３０および圧縮機３
１が、パッキング３２を介してシールした状態で一体化
されたケーシング３３内に収容されるとともに、伝動軸
３０が気体軸受３４を介して回転自在に支持されてい
る。

【００３４】第２の配管１４の途中箇所に過冷却器３５
が設けられ、この過冷却器３５と吸収器１２との間に前
述の圧縮機３１が設けられ、圧縮機３１によって直接膨
張式蒸発器１５内の蒸気を吸引し、過冷却器３５で冷却
した後に圧縮してから吸収器１２に供給するようになっ
ている。

【００３５】分岐配管２３の第２の溶液ポンプ２２の上
流箇所と凝縮器１０とが、第２の流量調整弁３６を介装
した補助配管３７を介して接続され、第２の熱交換器２
４に供給するアンモニア溶液の量を調整し、蒸気タービ
ン２５の出力を向上できるように構成されている。上記
第２の流量調整弁３６に代えて、第２の溶液ポンプ２２
を吐出容量可変型のポンプで構成するようにしても良
い。

【００３６】直接膨張式蒸発器１５の蒸発器１８が、冷
凍倉庫や下水処理場内などの冷凍装置に直接設けられる
とともに、蒸発器１８に近接して膨張弁１７が設けら
れ、食品とか下水処理システムでの下水汚泥などの被冷
却物を冷却・冷凍するようになっている。凝縮器１０お
よび吸収器１２には、クーリングタワーからの冷却水を
供給する冷却管３８が通されている。

【００３７】気体軸受３４には、第２の熱交換器２４で
発生した高温高圧の蒸気が供給され、アンモニア吸収冷
凍機の作動媒体であるアンモニア−水系の混合溶液によ
って潤滑するように構成されている。この気体軸受３４
からの蒸気は、第４の配管２６を通じて吸収器１２に戻
されるようになっている。

【００３８】上記第１実施例では、気体軸受３４に、第
２の熱交換器２４で発生した高温高圧の蒸気を供給する
ように構成しているが、例えば、吸収器１２からのアン
モニア−水系の混合溶液を供給するなど、要するに、ア
ンモニア吸収冷凍機の作動媒体であるアンモニア−水系
の混合溶液によって潤滑するものであれば、各種の構成
が採用できる。

【００３９】また、上記第１実施例では、ガスエンジン
１によって発電機３を駆動して電力を取り出す、いわゆ
るコジェネレーションシステムを示したが、ガスエンジ
ン１によって各種の機械装置を駆動する場合にも適用で
きる。

【００４０】上記第１実施例のアンモニア吸収冷凍機
［能力１００ＲＴ（冷凍トン）］を用いるとともに、直
接膨張式蒸発器１５を食品冷凍装置に設けて排熱吸収冷
凍システムを構築し、−２０℃の食品を取り出したとこ
ろ、直接膨張式蒸発器１５のアンモニア蒸気の入口付近
温度が−２６℃で、出口付近温度が−１５℃であり、温
度の変動が少なく、食品の流量の変化が無ければ、安定
した冷凍を行えた。

【００４１】次に、上述第１実施例のアンモニア吸収冷
凍機として 100ＲＴ（冷凍トン）のものを用い、圧縮機
３１の能力を変えた場合の成績係数の計算例を図３のグ
ラフに示す。このグラフでは、圧縮機を用いない場合、
すなわち、圧縮比が１の場合の成績係数を 100％とし、
圧縮比を横軸に、そして、成績係数を縦軸にとって示し
ている。

【００４２】第１実施例のような蒸気タービン２５で駆
動する圧縮機３１の圧縮比としては、７程度までは十分
高めることができ、更に、最適詳細設計によって７を超
える高圧縮比のものが開発可能である。このため、前述
グラフから、圧縮比を３〜７まで高めることにより、成
績係数を 1.1〜1.5 倍以上にまで、更には、それ以上高
めることができることが明らかである。

【００４３】図４は、第２実施例を示す概略構成図であ
り、第１実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、ガス配管４の脱硝装置５と第２の熱交換器２４と
の間に、第５の熱交換器４１が設けられている。第５の
熱交換器４１に蒸気ブロワー４２を介装した外気導入管
４３が接続されるとともに、その蒸気導入管４３が再生
器８に導入され、再生器８の下流側において蒸気導入管
４３に第３の流量調整弁４４が設けられている。他の構
成は第１実施例と同じであり、同一図番を付すことによ
り、その説明は省略する。

【００４４】この第２実施例によれば、ガスエンジン１
からの排気ガスをアンモニア吸収冷凍機を作動する熱源
に利用しており、排熱の回収効率を向上できる利点を有
している。

【００４５】上記第２実施例の構成に第１実施例の構成
を付加し、例えば、ガスエンジン１からの排気ガスの供
給量が不足するような場合には、第１実施例の水蒸気ま
たはガスを再生器８に供給するなど、選択的にあるいは
合流させて再生器８に供給するように構成しても良い。

【００４６】上述第１および第２実施例では、第２の配
管１４の途中箇所に過冷却器３５を設け、その過冷却器
３５と吸収器１２との間に圧縮機３１を設け、蒸発器１
８から吸引される蒸気を冷却し、一部の蒸気を液化して
蒸発器１８に戻すことにより減圧し、その減圧された蒸
気を吸収器１２に加圧供給し、蒸発器１８内の圧力を吸
収器１２内の圧力よりも良好に低下できるように構成し
ているが、蒸発器１８と過冷却器３５との間に圧縮機３
１を設けても良く、また、過冷却器３５を設けなくても
良く、要するに、本発明としては、蒸発器１８と吸収器
１２と連通接続する蒸気路１６に圧縮機３１を設けて、
蒸発器１８内の圧力を吸収器１２内の圧力よりも低下す
るように構成するものであれば良い。このことは、後述
する実施例でも同様である。

【００４７】図５は、第３実施例を示す概略構成図であ
り、第１実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、ガスエンジン１の低温排熱源としてのエンジン冷
却部の出口と入口とにわたって、ジャケット冷却水を循
環するポンプ５１を介装した循環配管５２が接続されて
いる。循環配管５２に再生器８が設けられ、ガスエンジ
ン１からのジャケット冷却水（温度85〜95℃）によって
再生器８内のアンモニアを蒸発できるように構成されて
いる。他の構成は第１実施例と同じであり、同一図番を
付すことにより、その説明は省略する。

【００４８】図６は、第４実施例を示す概略構成図であ
り、第３実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、圧縮機３１からの蒸気路１６が再生器８に接続さ
れるとともに、再生器８を経て第１の配管１１に接続さ
れ、圧縮機３１から吐出されたガスを再生器８内の非共
沸混合媒体としてのアンモニア−水系の混合溶液と熱交
換させた後に吸収器１２に供給するように構成されてい
る。他の構成は第３実施例と同じであり、同一図番を付
してその説明は省略する。

【００４９】この第４実施例によれば、第３実施例のよ
うに、圧縮機３１から吐出されたガスを直接吸収器１２
に供給すると、圧縮機３１からのガスの熱（温度 150
℃) が吸収器１２の冷却管３８の冷却水に無駄に放出さ
れてしまうのに比べ、圧縮機３１から吐出されるガスの
熱を回収して、再生器８内のアンモニア−水系溶液の温
度を高くし、冷凍機の能力を向上できる利点がある。

【００５０】また、図７は、第５実施例を示す概略構成
図であり、第４実施例と異なるところは次の通りであ
る。すなわち、吸収器１２から再生器８にアンモニア−
水系の混合溶液を供給する第３の配管２０に、第１の熱
交換器２１と並列に第６の熱交換器６１を設けた第５の
配管６２が接続され、圧縮機３１からの蒸気路１６が第
６の熱交換器６１に接続されるとともに、第６の熱交換
器６１を経て吸収器１２に接続され、圧縮機３１から吐
出されたガスを吸収器１２から再生器８に供給される非
共沸混合媒体としてのアンモニア−水系の混合溶液と熱
交換させた後に吸収器１２に供給するように構成されて
いる。

【００５１】この第５実施例によれば、第４実施例と同
様に、圧縮機３１から吐出されるガスの熱を回収して、
再生器８内のアンモニア−水系の混合溶液の温度を高く
し、冷凍機の能力を向上できる利点がある。他の構成は
第４実施例と同じであり、同一図番を付してその説明は
省略する。

【００５２】また、図８は、第６実施例を示す概略構成
図であり、第４実施例と異なるところは次の通りであ
る。すなわち、圧縮機３１からの蒸気路が再生器８に接
続され、再生器８を経て第６の配管７１を介して吸収器
１２に供給するように構成され、第６の配管７１に給湯
用温水取り出し用の熱交換器７２が設けられるととも
に、その熱交換器７２に給湯管７３が接続され、圧縮機
３１から吐出されたガスを再生器８内の非共沸混合媒体
としてのアンモニア−水系の混合溶液と熱交換させた後
に、更に、給湯用温水の取り出しに利用するように構成
されている。

【００５３】この第６実施例によれば、第４実施例と同
様に、圧縮機３１から吐出されるガスの熱（例えば、温
度が 150℃) を回収し、再生器８内のアンモニア−水系
の混合溶液の温度を高くして冷凍機の能力を向上できる
のみならず、再生器８での熱交換後の凝縮液の熱（例え
ば、温度が80℃) を給湯用（通常の温度としては、60℃
程度である) としても回収し、排熱の回収効率を一層向
上できる利点がある。他の構成は第４実施例と同じであ
り、同一図番を付してその説明は省略する。

【００５４】上記第５実施例において、第５の熱交換器
６１と吸収器１２との間で、第５の配管６２に、第６実
施例と同様に、給湯用温水取り出し用の熱交換器と給湯
管とを設け、排熱の回収効率を一層向上できるように構
成しても良い。また、圧縮機３１から吐出されるガスの
熱を、給湯用温水取り出しのためだけに利用するように
構成するものでも良い。

【００５５】また、図９は、第７実施例を示す全体概略
構成図であり、第３実施例と異なるところは次の通りで
ある。すなわち、圧縮機３１から吐出されたガスが第４
の配管２６に供給されるように構成され、蒸気タービン
２５からの蒸気と合流され、第３の熱交換器２９を介し
て、吸収器１２から再生器８に供給される非共沸混合媒
体としてのアンモニア−水系の混合溶液と熱交換させた
後に吸収器１２に供給するように構成されている。他の
構成は第３実施例と同じであり、同一図番を付してその
説明は省略する。

【００５６】上述実施例では、凝縮器１０と直接膨張式
蒸発器１５の位置が離れていて、多量の非共沸混合媒体
を必要とする場合に容易に対応できるように高圧受液器
１３を設けているが、凝縮器１０自体を大きくするもの
でも良い。

【００５７】上述実施例のガスエンジン１としては、ミ
ラーサイクルガスエンジンやディーゼルエンジンやスタ
ーリングエンジンなど各種のガスエンジンを用いること
ができる。

【００５８】なお、わかりやすくするために、特許請求
の範囲、ならびに、課題を解決するための手段および作
用それぞれの欄において、構成部材に参照図番を付して
いるが、これに制限されるものでは無い。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明の排熱吸収冷凍システムによれば、低温排熱源からの
排熱を熱源として吸収冷凍機を作動しながら、高温排熱
源からの排熱により蒸気タービンを駆動して圧縮機を駆
動し、直接膨張式蒸発器内の圧力を吸収器内の圧力より
も低下させ、零度よりも低温の冷熱を取り出すから、低
温排熱源および高温排熱源からの排熱によって冷熱を取
り出すことができ、ランニングコストおよびイニシャル
コストのいずれも安価にして、零度よりも低温の冷熱を
得ることができる。すなわち、例えば、上述の圧縮機と
して電動型圧縮機を用いれば、圧縮機の駆動に電力を要
するためにランニングコストが増大する。本発明ではこ
のような駆動電力が不要である。しかも、ブライン方式
のようなブライン配管を介したりせずに、直接膨張式蒸
発器によって冷熱を取り出すから、冷凍プロセスなどに
利用するときに、冷凍装置内で蒸発させることができ、
ブラインとの間での熱交換に伴う熱損失を無くすことが
できるとともに、ブライン搬送用のポンプならびにそれ
を駆動する動力を不用にでき、この点でもランニングコ
ストおよびイニシャルコストのいずれも安価にして冷熱
を得ることができる。また、蒸気タービンを駆動する蒸
気と、直接膨張式蒸発器内の圧力を吸収器内の圧力より
も低下させるために圧縮機によって吸引する蒸気とが、
いずれも吸収冷凍機の作動媒体である非共沸混合媒体の
蒸気であり、また、軸受潤滑を同一媒体で行えることか
ら、蒸気タービンと圧縮機ならびにそれらを連動連結す
る伝動軸を同じケーシング内に収容することができ、電
動モータと圧縮機とを連動連結する伝動軸に対する軸受
部の潤滑と漏洩に対するシールに複雑な構成を採用した
り、密閉式のキャンドモータを用いたりする場合に比べ
てイニシャルコストを安価にできるのみならず、メンテ
ナンス性を著しく向上させる。

【００６０】また、請求項２に係る発明の排熱吸収冷凍
機によれば、 130℃以上の水蒸気またはガスを熱源とし
て吸収冷凍機を作動しながら、高温排熱源からの排熱に
より蒸気タービンを駆動して圧縮機を駆動し、直接膨張
式蒸発器内の圧力を吸収器内の圧力よりも低下させて冷
熱を取り出すから、成績係数に優れた高い効率で、高温
排熱源からの排熱によって極低温の冷熱を取り出すこと
ができ、ランニングコストおよびイニシャルコストのい
ずれも安価にして冷熱を得ることができる。すなわち、
例えば、上述の圧縮機として電動型圧縮機を用いれば、
圧縮機の駆動に電力を要するためにランニングコストが
増大する。本発明ではこのような駆動電力が不要であ
る。しかも、ブライン方式のようなブライン配管を介し
たりせずに、直接膨張式蒸発器によって冷熱を取り出す
から、冷凍プロセスなどに利用するときに、冷凍装置内
で蒸発させることができ、ブラインとの間での熱交換に
伴う熱損失を無くすことができるとともに、ブライン搬
送用のポンプならびにそれを駆動する動力を不用にで
き、この点でもランニングコストおよびイニシャルコス
トのいずれも安価にして冷熱を得ることができる。ま
た、蒸気タービンを駆動する蒸気と、直接膨張式蒸発器
内の圧力を吸収器内の圧力よりも低下させるために圧縮
機によって吸引する蒸気とが、いずれも吸収冷凍機の作
動媒体である非共沸混合媒体の蒸気であり、また、軸受
潤滑を同一媒体で行えることから、蒸気タービンと圧縮
機ならびにそれらを連動連結する伝動軸を同じケーシン
グ内に収容することができ、電動モータと圧縮機とを連
動連結する伝動軸に対する軸受部の潤滑と漏洩に対する
シールに複雑な構成を採用したり、密閉式のキャンドモ
ータを用いたりする場合に比べてイニシャルコストを安
価にできる。

【００６１】また、請求項３に係る発明の排熱吸収冷凍
機によれば、蒸気タービンと圧縮機とを連動連結する伝
動軸の気体軸受の潤滑を、蒸気タービンを作動する非共
沸混合媒体の蒸気自体によって行うから、その蒸気の一
部が軸受から漏洩しようとも異物にならず、潤滑油を用
いる場合のような高いシール構成を不要にでき、軸受部
に対する潤滑と漏洩に対するシールを、簡単な構成で安
価にして良好に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排熱吸収冷凍システムの第１実施
例を示す概略構成図である。

【図２】要部の断面図である。

【図３】圧縮比と成績係数との関係を示すグラフであ
る。

【図４】第２実施例を示す要部の概略構成図である。

【図５】第３実施例を示す要部の概略構成図である。

【図６】第４実施例を示す要部の概略構成図である。

【図７】第５実施例を示す全体概略構成図である。

【図８】第６実施例を示す要部の概略構成図である。

【図９】第７実施例を示す全体概略構成図である。

【図１０】従来例の概略構成図である。

【符号の説明】

１…高温排熱源としてのガスエンジン ４…ガス配管 ６…配管 ８…再生器 １０…凝縮器 １２…吸収器 １５…直接膨張式蒸発器 １６…蒸気路 ２０…第３の配管 ２３…分岐配管 ２４…第２の熱交換器 ２５…蒸気タービン ３０…伝動軸 ３１…圧縮機 ３４…気体軸受 ５２…循環配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｆ２５Ｂ 15/04 Ｆ２５Ｂ 15/04 (72)発明者 田中 啓一 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3L093 BB26 LL05 MM07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 130℃よりも低い温度の排熱を発生する低
   温排熱源と、 130℃以上の温度の排熱を発生する高温排熱源と、 再生器(8) と吸収器(12)と凝縮器(10)と直接膨張式蒸発
   器(15)とから成る吸収冷凍機と、 前記低温排熱源からの排熱を熱源とするように前記低温
   排熱源と前記再生器(8) とにわたって接続される循環配
   管(52)と、 前記低温排熱源からの排熱によって蒸発可能な冷媒を含
   む非共沸混合媒体を前記吸収器(12)から前記再生器(8)
   に供給する配管(20)と、 前記配管(20)の途中に接続されて非共沸混合媒体を取り
   出す分岐配管(23)と、 前記高温排熱源に接続されて前記高温排熱源からの排気
   ガスを取り出すガス配管(4) と、 前記ガス配管(4) と前記分岐配管(23)との間に設けられ
   て、前記高温排熱源からの排気ガスにより非共沸混合媒
   体を加熱して蒸発させる熱交換器(24)と、 前記分岐配管(23)に設けられて、前記熱交換器(24)で蒸
   発した非共沸混合媒体の蒸気によって駆動する蒸気ター
   ビン(25)と、 前記直接膨張式蒸発器(15)と前記吸収器(12)とを連通接
   続する蒸気路(16)と、 前記蒸気路(16)に設けられるとともに前記蒸気タービン
   (25)に一体的に連動連結されて前記直接膨張式蒸発器(1
   5)内の蒸気を吸引して前記吸収器(12)との間に圧力差を
   発生させる圧縮機(31)と、 を備えたことを特徴とする排熱吸収冷凍システム。
2. 【請求項２】 130℃以上の温度の排熱を発生する高温排
   熱源と、 再生器(8) と吸収器(12)と凝縮器(10)と直接膨張式蒸発
   器(15)とから成る吸収冷凍機と、 130℃以上の水蒸気またはガスを前記再生器(8) に供給
   する配管(6) と、 130℃以上の水蒸気またはガスによって蒸発可能な冷媒
   を含む非共沸混合媒体を前記吸収器(12)から前記再生器
   (8) に供給する配管(20)と、 前記配管(20)の途中に接続されて非共沸混合媒体を取り
   出す分岐配管(23)と、 高温排熱源に接続されて前記高温排熱源からの排気ガス
   を取り出すガス配管(4) と、 前記ガス配管(4) と前記分岐配管(23)との間に設けられ
   て、前記高温排熱源からの排気ガスにより非共沸混合媒
   体を加熱して蒸発させる熱交換器(24)と、 前記分岐配管(23)に設けられて、前記熱交換器(24)で蒸
   発した非共沸混合媒体の蒸気によって駆動する蒸気ター
   ビン(25)と、 前記直接膨張式蒸発器(15)と前記吸収器(12)とを連通接
   続する蒸気路(16)と、 前記蒸気路(16)に設けられるとともに前記蒸気タービン
   (25)に一体的に連動連結されて前記直接膨張式蒸発器(1
   5)内の蒸気を吸引して前記吸収器(12)との間に圧力差を
   発生させる圧縮機(31)と、 を備えたことを特徴とする排熱吸収冷凍システム。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の圧縮機(31)と蒸
   気タービン(25)とを連動連結する伝動軸(30)を気体軸受
   (34)によって支持するとともに、前記気体軸受(34)と分
   岐配管(23)とを接続し、熱交換器(24)で蒸発した非共沸
   混合媒体の蒸気を前記気体軸受(34)に供給して潤滑する
   ものである排熱吸収冷凍システム。