JP2003307360A - 吸収式と圧縮式とを組合せた冷凍装置 - Google Patents

吸収式と圧縮式とを組合せた冷凍装置

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JP2003307360A
JP2003307360A JP2002111625A JP2002111625A JP2003307360A JP 2003307360 A JP2003307360 A JP 2003307360A JP 2002111625 A JP2002111625 A JP 2002111625A JP 2002111625 A JP2002111625 A JP 2002111625A JP 2003307360 A JP2003307360 A JP 2003307360A
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refrigerator
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compression
evaporator
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JP2002111625A
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English (en)
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Osayuki Inoue
修行 井上
Izumi Hashimoto
泉 橋本
Kiichi Irie
毅一 入江
Tetsuya Endo
哲也 遠藤
Atsushi Aoyama
淳 青山
Tomoyuki Uchimura
知行 内村
Yukihiro Fukuzumi
幸大 福住
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Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収式単独でも圧縮冷凍機の冷凍能力が出
せ、圧縮機を運転している時でも、吸収冷凍効果を発揮
できる吸収式と圧縮式とを組合せた冷凍装置を提供す
る。 【解決手段】 蒸発器Eを有する吸収冷凍機と、圧縮機
Mc、外気又は冷却水で冷却する第一凝縮器Cc1、前
記吸収冷凍機の蒸発器Eと熱交換関係に接続した第二凝
縮器Cc2及び冷凍効果を発揮する蒸発器Ecを有する
圧縮冷凍機とを組合せた冷凍装置であって、前記Cc1
をMcの吐出側に接続すると共に、前記Cc2をMcの
吸込側に接続することとしたものであり、前記冷凍装置
は、圧縮冷凍機の冷媒の流れに沿って、Cc1の後に過
冷却器Scを接続することができ、また、Mcの後にC
c1を直列に接続すると共に、圧縮冷凍機の蒸発器Ec
に対し、McとCc2とを並列に接続することができ
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、空気調和装置に用
いることができる冷凍装置に係り、特に、エンジン、タ
ービン、各種プラント等からの排熱を熱源とする吸収冷
凍機又は吸収冷温水機からの冷凍効果を、圧縮冷凍機と
組合せて有効利用する冷凍装置に関する。
【0002】
【従来の技術】コージェネレーションシステムでは、電
気と共に、比較的温度の低い温水が供給される。この温
水は、温度があまり高くなく、低ポテンシャルエネルギ
に分類され、給湯又は暖房に利用されることが多く、ま
た最近は、吸収冷凍機の熱源として冷房に利用されるこ
とも多くなってきている。コージェネレーションシステ
ムの中で、この温水は、エンジンの冷却(ジャケット温
水)あるいはエンジン排ガスからの熱回収、あるいはガ
スタービンの排ガスからの熱回収で得られる。なお、排
ガスを温水に変換せず、直接吸収冷凍機の熱源とするこ
ともある。低ポテンシャルエネルギ単独で、吸収冷凍機
を運転する場合もあるが、複合冷房装置として、高ポテ
ンシャルエネルギと共に用い、必要とする高ポテンシャ
ルエネルギの量を減らそうという使い方も提案され採用
され出している。
【0003】低ポテンシャルエネルギ単独で吸収冷温水
機を運転する場合、冷暖負荷に対応した負荷能力を取出
すことは、排熱の供給量が少なかったり、不安定であっ
たりして困難であり、また、これを解決するために、吸
収冷凍機の冷熱を圧縮冷凍機の放熱源として用いて循環
冷媒を冷却する冷凍装置が知られている(特開平11−
223412号公報)。しかし、この冷凍装置において
は、圧縮冷凍機の熱源側熱交換器が空気による冷却と吸
収冷凍機による冷却を直列に設けており、圧縮冷凍機の
圧縮機を運転しない限り、吸収冷凍機の冷凍効果を利用
することができなかった。また、冷媒液を冷却している
だけであるので、吸収冷凍機の熱源熱量(温水熱量な
ど)が多くなっても、利用できる吸収冷凍効果の量を多
くすることができず、排熱供給や冷房負荷の増減に対し
ての対応が不充分であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消し、冷房負荷及び吸収冷凍効果の状態
に応じて圧縮冷凍機の運転状態を調節でき、経済的で効
率のよい運転ができる空気調和装置に用いることができ
る冷凍装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、蒸発器Eを有する吸収冷凍機と、圧縮
機、外気又は冷却水で冷却する第一凝縮器、前記吸収冷
凍機の蒸発器Eと熱交換関係に接続した第二凝縮器及び
冷凍効果を発揮する蒸発器Ecを有する圧縮冷凍機とを
組合せた冷凍装置であって、前記圧縮冷凍機は、第一凝
縮器を圧縮機の吐出側に接続すると共に、前記第二凝縮
器を圧縮機の吸込側に接続したことを特徴とする吸収式
と圧縮式とを組合せた冷凍装置としたものである。ま
た、本発明では、蒸発器Eを有する吸収冷凍機と、圧縮
機、外気又は冷却水で冷却する第一凝縮器、前記吸収冷
凍機の蒸発器Eと熱交換関係に接続した第二凝縮器、前
記吸収冷凍機の蒸発器Eと熱交換関係に接続した過冷却
器及び冷凍効果を発揮する蒸発器Ecを有する圧縮冷凍
機とを組合せた冷凍装置であって、前記圧縮冷凍機は、
第一凝縮器を圧縮機の吐出側に接続し、前記第二凝縮器
を圧縮機の吸込側に接続すると共に、前記圧縮冷凍機の
冷媒の流れに沿って、第一凝縮器の後に過冷却器を接続
したことを特徴とする吸収式と圧縮式とを組合せた冷凍
装置としたものである。前記冷凍装置において、圧縮冷
凍機は、冷媒の流れに沿って、圧縮機の後に第一凝縮器
を直列に接続すると共に、圧縮冷凍機の蒸発器Ecに対
し、圧縮機と第二凝縮器とを並列に接続することがで
き、また、前記圧縮冷凍機は、1台の吸収冷凍機に対
し、複数台接続することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明は、圧縮冷凍機の圧縮機を
運転せず、吸収冷凍効果単独でも圧縮冷凍機の冷凍能力
を出すことができ、また、圧縮機を運転している時で
も、吸収冷凍効果を充分に発揮できるようにしている。
次に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。図1〜図
3は、本発明の冷凍装置の圧縮冷凍機側の構成機器の接
続例を示すフロー構成図であり、図4〜図6は、本発明
の冷凍装置の吸収冷凍機と圧縮冷凍機とを組合せた接続
例を示すフロー構成図である。図において、Mcは圧縮
機、Ecは蒸発器、Cc1は第一凝縮器、Cc2は第二
凝縮器、Pcは冷媒ポンプ、Scは過冷却器、LSは気
液分離器を示す。
【0007】図1において、蒸発器Ecからの冷媒蒸気
は、圧縮機Mc停止中は、第二凝縮器Cc2に吸引さ
れ、圧縮機Mc運転中は、圧縮機Mc又は圧縮機Mcと
第二凝縮器Cc2に吸引される。第二凝縮器Cc2は、
吸収式からの熱媒体で冷却される。吸収式からの熱搬送
媒体の温度が低く、第二凝縮器Cc2で冷媒蒸気が凝縮
可能であれば、第二凝縮器Cc2に吸引され、第二凝縮
器Cc2にて凝縮する。吸収式からの熱搬送媒体の温度
が高く、第二凝縮器Cc2で冷媒蒸気が凝縮不能であれ
ば、冷媒蒸気の形で第二凝縮器Cc2に存在し、伝熱は
殆ど生じない。圧縮機Mcが1台の場合を示している
が、複数台で構成してもよい。また、複数台の場合、1
台をインバータによる制御、他を台数制御として、容量
を制御してもよい。圧縮冷凍機の蒸発器Ecと第二凝縮
器Cc2の位置関係によっては、冷媒ポンプPcが必要
になる。なお、圧縮冷凍機の蒸発器Ecの設置位置が、
第二凝縮器Cc2よりも数メートル下あるいはそれ以下
であれば、冷媒ポンプPcを省くことができる
【0008】図2では、第一凝縮器Cc1で凝縮した冷
媒液を過冷却器Scで過冷却させる。運転状態によって
は、過冷却器Scの上流にある膨張弁V1の制御で、冷
媒蒸気と冷媒液を混相状態で過冷却器Scに導くことも
できる。ここでは、過冷却器と称しているが、凝縮器と
なり得る。過冷却器Scは、第一凝縮器Cc1からの冷
媒と、第二凝縮器Cc2からの冷媒の合流点X以降に設
けても良い。図2では、第一凝縮器Cc1と合流点X間
に設けている。
【0009】図3では、蒸発器Ecからの冷媒蒸気は、
第二凝縮器Cc2を通り、凝縮できる温度であれば一部
あるいは全量が凝縮する。冷媒液は、気液分離器LSで
分離され、蒸発器Ecへの回路に導かれる。圧縮機Mc
を運転している場合は、冷媒蒸気が圧縮され第一凝縮器
Cc1で凝縮し、過冷却器Scへの回路に導かれる。運
転状態によっては、過冷却器Scの上流にある膨張弁V
1の制御で、冷媒蒸気と冷媒液を混相状態で過冷却器S
cに導くこともできる。過冷却器Scは、第一凝縮器C
c1からの冷媒と、第二凝縮器Cc2からの冷媒の合流
点X以降に設けても良い。
【0010】図4〜図6は、吸収冷凍機と圧縮冷凍機と
を組合せたフロー構成図であり、図4〜図6において、
Aは吸収器、Eは蒸発器、Gは再生器、Cは凝縮器、S
Pは吸収溶液ポンプ、RPは冷媒ポンプ、1は吸収冷凍
機、10は熱交換器、11〜14、16は溶液管路、1
5、17、18は冷媒管路、19は冷水循環路、20は
冷却水循環路、21は排熱源流路である。図4〜図6に
おいて、吸収冷凍機機では、冷媒を吸収した溶液は、吸
収器Aから吸収溶液ポンプSPにより熱交換器10の被
加熱側を通り、管路12から再生器Gへと導かれる。再
生器Gでは、溶液は、外部ガスタービン等からの排ガス
を熱源21として加熱されて冷媒を蒸発して濃縮され、
管路13から熱交換器10の加熱側を通り、吸収器Aへ
導入される。一方、再生器Gで発生した冷媒蒸気は、凝
縮器Cにおいて冷却水により凝縮した後蒸発器Eへと導
かれ、蒸発器Eでは、凝縮した冷媒が蒸発することで循
環路17、18又は19に冷熱の取り出しが可能とな
る。
【0011】図4では、吸収冷凍機の蒸発器Eと、熱交
換関係にある圧縮冷凍機の機器である第二凝縮器Cc
2、過冷却器Scとの間に、冷熱を搬送する際に、冷水
で冷熱を運ぶ(顕熱輸送)か、又は潜熱を利用する媒体
で熱移送する方式であり、潜熱を利用する媒体で熱移送
するには、熱輸送媒体は、吸収冷凍機の蒸発器Eで凝縮
し、圧縮冷凍機の第二凝縮器Cc2、過冷却器Scで蒸
発する。図5では、吸収冷凍機の蒸発器Eの冷媒液を熱
交換関係にある圧縮冷凍機の機器(第二凝縮器Cc2、
過冷却器Sc)に導き、吸収冷凍機に戻った冷媒液を蒸
発器Eで直接膨張させて、冷媒液を冷却して冷媒で熱を
運ぶ。図6では、圧縮冷凍機の第二凝縮器Cc2、過冷
却器Scを、吸収冷凍機の蒸発器E内に設け、散布する
吸収式の冷媒で直接冷却する。
【0012】吸収冷凍機は、単効用、二重効用、一二重
効用等、特に限定はなく、また吸収冷凍機の作動媒体に
よる限定もない。熱源の形態も、温水、水蒸気、燃料あ
るいは排ガスなど特に限定はない。また、排熱に限定せ
ず、安価な燃料などを熱源とする吸収冷凍機であっても
よい。1台の圧縮冷凍機を構成する各機器は、複数器で
あっても差支えない。圧縮冷凍機として説明している
が、配管切替でヒートポンプによる暖房運転とする形態
をとってもよい。そのとき、吸収冷凍機を冷温水機とし
て温熱をヒートポンプに与え、あるいは、排熱源を直接
ヒートポンプに与えても良い。
【0013】
【発明の効果】本発明は、圧縮冷凍機の圧縮機を運転せ
ず、吸収冷凍効果単独でも冷媒回路の冷凍能力(圧縮冷
凍機の冷凍能力)を出すことができ、また、圧縮機を運
転している時でも、吸収冷凍効果を充分に発揮できるよ
うにしている。また、吸収冷凍効果を優先的に用い、吸
収冷凍効果単独での運転を可能とし、電気によるバック
アップも可能にして、吸収冷凍効果を充分に利用、使い
きることができる空気調和装置として用いることができ
る冷凍装置である。
【0014】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の冷凍装置の圧縮冷凍機の一例を示すフ
ロー構成図。
【図2】本発明の冷凍装置の圧縮冷凍機の他の例を示す
フロー構成図。
【図3】本発明の冷凍装置の圧縮冷凍機の他の例を示す
フロー構成図。
【図4】本発明の冷凍装置の吸収冷凍機と圧縮冷凍機を
組合せた一例を示すフロー構成図。
【図5】本発明の冷凍装置の吸収冷凍機と圧縮冷凍機を
組合せた他の例を示すフロー構成図。
【図6】本発明の冷凍装置の吸収冷凍機と圧縮冷凍機を
組合せた別の例を示すフロー構成図。
【符号の説明】
Mc:圧縮機、Ec:蒸発器、Cc1:第一凝縮器、C
c2:第二凝縮器、Sc:過冷却器、Pc:冷媒ポン
プ、V1:膨張弁、X:合流点、LS:気液分離器、
A:吸収器、E:蒸発器、G:再生器、C:凝縮器、S
P:吸収溶液ポンプ、RP:冷媒ポンプ、1:吸収冷凍
機、10:熱交換器、11〜14、16:溶液管路、1
5、17、18:冷媒管路、19:冷水循環路、20:
冷却水循環路、21:排熱源流路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入江 毅一 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 遠藤 哲也 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 青山 淳 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 内村 知行 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 福住 幸大 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蒸発器Eを有する吸収冷凍機と、圧縮
    機、外気又は冷却水で冷却する第一凝縮器、前記吸収冷
    凍機の蒸発器Eと熱交換関係に接続した第二凝縮器及び
    冷凍効果を発揮する蒸発器Ecを有する圧縮冷凍機とを
    組合せた冷凍装置であって、前記圧縮冷凍機は、第一凝
    縮器を圧縮機の吐出側に接続すると共に、前記第二凝縮
    器を圧縮機の吸込側に接続したことを特徴とする吸収式
    と圧縮式とを組合せた冷凍装置。
  2. 【請求項2】 蒸発器Eを有する吸収冷凍機と、圧縮
    機、外気又は冷却水で冷却する第一凝縮器、前記吸収冷
    凍機の蒸発器Eと熱交換関係に接続した第二凝縮器、前
    記吸収冷凍機の蒸発器Eと熱交換関係に接続した過冷却
    器及び冷凍効果を発揮する蒸発器Ecを有する圧縮冷凍
    機とを組合せた冷凍装置であって、前記圧縮冷凍機は、
    第一凝縮器を圧縮機の吐出側に接続し、前記第二凝縮器
    を圧縮機の吸込側に接続すると共に、前記圧縮冷凍機の
    冷媒の流れに沿って、第一凝縮器の後に過冷却器を接続
    したことを特徴とする吸収式と圧縮式とを組合せた冷凍
    装置。
  3. 【請求項3】 前記圧縮冷凍機は、冷媒の流れに沿っ
    て、圧縮機の後に第一凝縮器を直列に接続すると共に、
    圧縮冷凍機の蒸発器Ecに対し、圧縮機と第二凝縮器と
    を並列に接続したことを特徴とする請求項1又は2に記
    載の冷凍装置。
  4. 【請求項4】 前記圧縮冷凍機は、1台の吸収冷凍機に
    対し、複数台接続することを特徴とする請求項1、2又
    は3に記載の冷凍装置。
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