JP4186245B2

JP4186245B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP4186245B2
Application number: JP02248698A
Authority: JP
Inventors: 裕司渡部; 和生米本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2018-02-04
Also published as: JPH11223412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本願発明は、圧縮式冷凍システムと吸収式冷凍システムとを組み合わせて構成される冷凍装置に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
近年、資源の有効利用等の観点から、例えばコージェネレーション設備等からの排熱（例えば、７５℃程度の低温排熱）を有効に利用するための技術開発が行われており、かかる傾向は冷凍装置においても同様である（例えば、特開平８−９３５５３号公報参照）。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来一般的な冷凍装置である冷媒蒸気圧縮式の冷凍装置においては、排熱を熱源として７℃程度の冷熱を生成することは、その構造上からして不可能である。
【０００５】
これに対して、冷媒蒸気を吸収した濃吸収溶液を加熱することで駆動される吸収式の冷凍装置においては、低温排熱を発生器の熱源として利用することは可能である。ところが、かかる吸収式冷凍装置においては、発生器における吸収溶液の温度が低くなるとそれに対応して吸収溶液の濃度幅が狭くなり冷凍能力が低下する特性があり、しかも冷媒の蒸発温度が下がれば濃度幅が狭くなるので、この蒸発温度を冷房が可能な温度まで下げることは、濃度幅が確保できず、その実現は困難である。また、敢えて、蒸発温度を低く設定した場合には、発生器温度を十分に高めて吸収溶液の濃度幅を大きくとり高い冷凍能力を維持するためには、上記発生器の熱源温度を高くすることが必要であるが、通常、排熱は７５℃程度であるため、その実現は極めて困難である。
【０００６】
そこで、本願発明は、圧縮式冷凍システムと吸収式冷凍システムとを組み合わせてこれら両者の利点を利用することで高い冷凍能力の確保を可能とした冷凍装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明ではかかる課題を解決するための具体的手段として次のような構成を採用している。
【０００８】
本願の第１の発明にかかる冷凍装置は、圧縮機１と熱源側熱交換器２と利用側熱交換器３と減圧機構４とを備えた圧縮式冷凍システムＺａと、上記圧縮機１から吐出される吐出ガスの吐出ガス熱を熱源とした発生器１１と凝縮器１２と蒸発器１３と吸収器 1 ４と減圧機構１５とを備えた吸収式冷凍システムＺｂとを備え、上記吸収式冷凍システムＺｂの上記蒸発器１３に、上記圧縮式冷凍システムＺａの上記熱源側熱交換器２からの液冷媒を導いてこれを該蒸発器１３における蒸発熱によって過冷却するように構成するとともに、上記圧縮式冷凍システムＺａの上記利用側熱交換器３側から上記圧縮機１に吸入される冷媒蒸気によって上記吸収器 1 ４内の冷媒蒸気Ｇｂ２及び濃吸収溶液Ｌｃｌを冷却することを特徴としている。
【０００９】
本願の第２の発明では、上記第１の発明にかかる冷凍装置において、上記吸収式冷凍システムＺｂにおける冷媒として、フルオロカーボン系冷媒を用いたことを特徴としている。
【００１０】
本願の第３の発明では、上記第１又は第２の発明にかかる冷凍装置において、上記圧縮式冷凍システムＺａにおける冷媒として、上記吸収式冷凍システムＺｂにおける冷媒と同一の冷媒を用いたことを特徴としている。
【００１１】
本願の第４の発明では、上記第１、第２又は第３の発明にかかる冷凍装置において、暖房時に上記利用側熱交換器３が凝縮器として機能し、上記熱源側熱交換器２が蒸発器として機能する如く構成するとともに、上記利用側熱交換器３を冷凍サイクル内を循環する冷媒と外部から導入される被加熱流体との間で熱交換を行う構成とし、暖房時には上記被加熱流体を外部からの外部排熱によって加熱することを特徴としている。
【００１２】
本願の第５の発明では、上記第１、第２又は第３の発明にかかる冷凍装置において、暖房時に上記利用側熱交換器３が凝縮器として機能し、上記熱源側熱交換器２が蒸発器として機能する如く構成するとともに、暖房時には上記利用側熱交換器３からの液冷媒の一部を外部排熱によって加熱し、これによって発生した冷媒蒸気を上記圧縮機１に吸入させるようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明ではかかる構成とすることにより次のような効果が得られる。
【００１４】
（１）本願の第１の発明にかかる冷凍装置によれば、圧縮機１と熱源側熱交換器２と利用側熱交換器３と減圧機構４とを備えた圧縮式冷凍システムＺａと、発生器１１と凝縮器１２と蒸発器１３と吸収器1４と減圧機構１５とを備えた吸収式冷凍システムＺｂとを備えるとともに、上記吸収式冷凍システムＺｂの上記蒸発器１３に、上記圧縮式冷凍システムＺａの上記熱源側熱交換器２からの液冷媒を導いてこれを該蒸発器１３における蒸発熱によって過冷却するように構成しているので、上記圧縮式冷凍システムＺａにおいては液冷媒が過冷却されることでその液冷媒のエンタルピが低下しそれだけ冷凍能力が向上することになる。また、上記吸収式冷凍システムＺｂにおいては、その液冷媒によって上記圧縮式冷凍システムＺａ側の液冷媒を過冷却できれば十分であって、例えば吸収式冷凍システムＺｂによって直接冷熱を取り出す場合に比して、液冷媒の蒸発温度を高く設定することができ、それだけ発生器における吸収溶液の冷媒濃度が高くなり、低温排熱によって十分な冷凍能力を実現することが可能となる。これら両者の相乗効果として、冷凍装置全体としての冷凍能力が高められ、且つその省エネ運転が実現されるものである。
【００１５】
また、この発明では、上記吸収式冷凍システムＺｂにおける上記発生器１１の熱源として、上記圧縮式冷凍システムＺａの上記圧縮機１から吐出される吐出ガスの吐出ガス熱（即ち、冷媒蒸気の蒸気熱）を用いるようにしている、即ち、上記圧縮式冷凍システムＺａの系内において発生し且つ有効に利用されていなかった熱源を利用するようにしているので、例えば上記発生器１１に系外の熱源からエネルギーを投入する場合に比して、省エネ運転がよりー層促進されることになる。
【００１６】
さらに、上記吸収式冷凍システムＺｂの系内における放熱の少なくとも一部を、上記圧縮式冷凍システムＺａの上記利用側熱交換器３側から上記圧縮機１に吸入される冷媒蒸気によって冷却するようにしているので、上記吸収式冷凍システムＺｂにおいては上記吸収器1４に導入される冷媒蒸気あるいは吸収溶液が上記圧縮式冷凍システムＺａの冷媒蒸気によって冷却されることとなり、その結果、上記吸収器１４における上記吸収溶液への冷媒蒸気の吸収作用が促進され、より高い冷凍能力が得られることになる。
【００１７】
また、上記圧縮式冷凍システムＺａ側の冷媒蒸気は、上記吸収式冷凍システムＺｂ側の放熱を冷却することで、逆に過熱され、その過熱熱量だけ上記圧縮機１からの吐出ガスの熱量が増加し、延いては上記吸収式冷凍システムＺｂにおける上記発生器１１の加熱熱量の増加によって吸収式冷凍システムＺｂにおける冷凍能力がさらに向上することになる。
（２）本願の第２の発明にかかる冷凍装置によれば、上記（１）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられるものである。即ち、この発明では、上記吸収式冷凍システムＺｂにおける冷媒として、フルオロカーボン系冷媒を用いるようにしているので、該フルオロカーボン系冷媒の性状として、冷媒蒸気の高圧化が可能で且つ系内の腐食の心配もないことから、装置の低コスト化あるいはコンパクト化が容易に実現できることになる。
（３）本願の第３の発明にかかる冷凍装置によれば、上記（１）又は（２）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられるものである。即ち、この発明では、上記圧縮式冷凍システムＺａにおける冷媒として、上記吸収式冷凍システムＺｂにおける冷媒と同一の冷媒を用いるようにしているので、冷凍装置のサービス時において両システムＺａ,Ｚｂの冷媒を区別する必要がなく、それだけサービス性が良好となるものである。
（４）本願の第４の発明にかかる冷凍装置によれば、上記（１）、（２）又は（３）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられるものである。即ち、この発明では、暖房時に上記利用側熱交換器３が凝縮器として機能し、上記熱源側熱交換器２が蒸発器として機能する如く構成するとともに、上記利用側熱交換器３を冷凍サイクル内を循環する冷媒と外部から導入される被加熱流体との間で熱交換を行う構成とし、暖房時には上記被加熱流体を外部からの外部排熱によって加熱するように構成しているので、暖房時にも排熱を有効に利用し得るシステムを簡単な構成により容易に構築することができるものである。
（５）本願の第５の発明にかかる冷凍装置によれば、上記（１）、（２）又は（３）に記載の効果に加えて次のような特有の効果が奏せられるものである。即ち、この発明では、暖房時に上記利用側熱交換器３が凝縮器として機能し、上記熱源側熱交換器２が蒸発器として機能する如く構成するとともに、暖房時には上記利用側熱交換器３からの液冷媒の一部を外部排熱によって加熱し、これによって発生した冷媒蒸気を上記圧縮機１に吸入させるようにしているので、暖房時にも排熱を有効に利用し得るシステムを簡単な構成により容易に構築することができるものである。
【発明の実施の形態】
【００１８】
以下、本願発明を好適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
【００１９】
第１の実施形態
図１には、本願発明の第１の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１を示している。この冷凍装置Ｚ１は、冷媒を圧縮することで駆動される圧縮式冷凍システムＺａと、冷媒を吸収した吸収溶液を加熱再生することで駆動される吸収式冷凍システムＺｂとを組み合わせて構成されている。
【００２０】
圧縮式冷凍システムＺａ
上記圧縮式冷凍システムＺａは、圧縮機１と凝縮器として機能する熱源側熱交換器２と減圧機構４と蒸発器として機能する利用側熱交換器３とを、流路４１,流路４２及び流路４３により接続して構成されている。そして、この圧縮式冷凍システムＺａにおいては、上記圧縮機１で圧縮された高温・高圧の冷媒蒸気Ｇａ１が流路４１を介して上記熱源側熱交換器２に導入され且つここで凝縮して液冷媒Ｌａとされるとともに、この液冷媒Ｌａは上記流路４２に設けた上記減圧機構４において減圧された後、上記利用側熱交換器３に導入され且つここで蒸発して低温・低圧の冷媒蒸気Ｇａ２となり、さらに上記流路４３を介して上記圧縮機１に吸入されることで圧縮式の冷凍サイクルが構成されるものである。
【００２１】
尚、この実施形態においては、上記流路４２の上記熱源側熱交換器２と減圧機構４の中間位置に、次述する吸収式冷凍システムＺｂの蒸発器１３を介在させ、上記利用側熱交換器３側に導入される液冷媒Ｌａを、上記吸収式冷凍システムＺｂ側の液冷媒Ｌｂを減圧して蒸発させることでこれを過冷却するようになっているが、この過冷却に関しては後に詳述する。
【００２２】
また、この実施形態においては、この圧縮式冷凍システムＺａにおける冷媒として「フルオロカーボン系冷媒」を採用している。
【００２３】
吸収式冷凍システムＺｂ
上記吸収式冷凍システムＺｂは、発生器１１と凝縮器１２と減圧機構２２と蒸発器１３と吸収器１４と減圧機構１５と溶液ポンプ１６と溶液熱交換器１７とを備えて構成される。そして、この吸収式冷凍システムＺｂにおいては、上記発生器１１内に貯留された吸収液（例えば、冷凍機油）と冷媒（例えば、フルオロカーボン系冷媒）とが混合した吸収溶液Ｌｃを加熱し、該吸収溶液Ｌｃから冷媒蒸気Ｇｂ１を発生させる。この冷媒蒸気Ｇｂ１は、流路４４を介して上記凝縮器１２に導入され且つここで凝縮されて液冷媒Ｌｂとされるとともに、この液冷凍機Ｌｂは流路４５中に設けた上記減圧機構２２で減圧された後、上記蒸発器１３において上記圧縮式冷凍システムＺａ側の液冷媒Ｌａとの熱交換により蒸発され、冷媒蒸気Ｇｂ２となって上記吸収器1４側に導入される。一方、上記吸収器1４には、上記発生器１１側から上記流路４７を介して且つ上記減圧機構１５によって減圧された状態で濃吸収溶液Ｌｃ１が導入されており、該吸収器1４においては、上記発生器１１側からの濃吸収溶液Ｌｃ１中に、上記蒸発器１３側からの上記冷媒蒸気Ｇｂ２が吸収され、該濃吸収溶液Ｌｃ１は希吸収溶液Ｌｃ２となり、上記溶液ポンプ１６により上記発生器１１側に還流される。かかる冷媒の流れと吸収溶液の流れとにより、吸収式の冷凍サイクルが構成される。
【００２４】
また、この吸収式冷凍システムＺｂは、上記発生器１１を加熱することで駆動されるものであるが、この実施形態においては、該発生器１１内に配置したコイル３１に排熱を導入し、この排熱によって吸収溶液Ｌｃを加熱するようにしている（即ち、排熱を熱源としている）。そして、この熱源として利用される排熱としては、例えば、上記圧縮機１をエンジン、タービン等の燃焼を伴う駆動源によって駆動する場合には該エンジン等により生成される排熱を熱源として利用することができ、またその外に、例えばエンジン、タービンあるいは燃料電池等を用いた発電設備とかコージェネレーション設備から放出される外部排熱を熱源として利用することもできる。
【００２５】
ところで、この実施形態の冷凍装置Ｚ１では、上述のように、上記蒸発器１３において上記圧縮式冷凍システムＺａの液冷媒Ｌａを、上記吸収式冷凍システムＺｂの液冷媒Ｌｂによって過冷却する構成を採用しており、かかる液冷媒Ｌａの過冷却により、冷凍装置Ｚ１全休としての冷凍能力の向上が実現されるものである。
【００２６】
即ち、上記吸収式冷凍システムＺｂの上記蒸発器１３に、上記圧縮式冷凍システムＺａの上記熱源側熱交換器２からの液冷媒Ｌａを導いてこれを該蒸発器１３における蒸発熱によって過冷却することで、上記圧縮式冷凍システムＺａにおいては該液冷媒Ｌａのエンタルピが低下し、それだけ冷凍能力が向上することになる。また、上記吸収式冷凍システムＺｂにおいては、その液冷媒Ｌｂによって上記圧縮式冷凍システムＺａ側の液冷媒Ｌａを過冷却できれば十分であって、例えば吸収式冷凍システムＺｂによって直接冷熱を取り出す場合に比して、液冷媒Ｌｂの蒸発温度を高く設定することができ、それだけ発生器における吸収溶液の冷媒濃度が高くなり、低温排熱によって十分な冷凍能力を実現することが可能となる。これら両者の相乗効果として、冷凍装置Ｚ１全休としての冷凍能力が高められ、且つその省エネ運転が実現されるものである。
【００２７】
さらに、この冷凍装置Ｚ１においては次のような特有の効果も得られる。即ち、例えば、上記発生器１１の熱源として、上記圧縮機１の駆動源を燃焼により発生する駆動力を利用する構成とし且つこの燃焼により発生した排熱を利用するように構成した場合には、かかる燃焼排熱はその熱量が比較的多く且つ安定的に供給されることから、上記吸収式冷凍システムＺｂにおいては高水準で且つ安定した冷凍能力が確保されることになる。これに対して、上記発生器１１の熱源として、エンジン、タービン、燃料電池等を駆動源とする発電設備とかコージェネレーション設備等から供給される外部排熱を用いた場合には、例えば冷凍装置に専用の熱源を設ける場合に比して、冷凍装置の低コスト化が促進されるとともに、外部熱源の有効利用が可能となる。
【００２８】
さらに、上記吸収式冷凍システムＺｂにおける冷媒として、フルオロカーボン系冷媒を用いているので、該フルオロカーボン系冷媒の性状として、冷媒蒸気の高圧化が可能で且つ系内の腐食の心配もないことから、装置の低コスト化あるいはコンパクト化が容易に実現できるものである。また、上記圧縮式冷凍システムＺａにおける冷媒にも上記吸収式冷凍システムＺｂにおける冷媒と同じフルオロカーボン系冷媒を用いるようにしているので、冷凍装置Ｚ１のサービス時において両システムＺａ、Ｚｂの冷媒を区別する必要がなく、それだけサービス性が良好となるものである。
【００２９】
第２の実施形態
図２には、本願発明の第２の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ２を示している。この冷凍装置Ｚ２は、上記第１の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１と基本構成を略同一とするものであって、該第１の実施形態の冷凍装置Ｚ１と異なる点は、該第１の実施形態の冷凍装置Ｚ１においては上記発生器１１の熱源として排熱を利用していたのに対して、この実施形態の冷凍装置Ｚ２においては上記圧結機１から流路４１側に吐出される吐出ガス（即ち、冷媒蒸気Ｇａ１）を該発生器１１内に配置したコイル３２に導き、この吐出ガス熱をその熱源として利用するようにした点である。
【００３０】
かかる構成によれば、上記圧縮式冷凍システムＺａの系内において発生し且つ有効に利用されていなかった熱源を有効に利用することになるので、例えば上記発生器１１に系外の熱源からエネルギーを投入する場合に比して、新たな投入エネルギーが不要である分だけ、冷凍装置Ｚ２の省エネ運転が促進されるものである。
【００３１】
尚、上記以外の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１の場合と同様であるので、ここでは、図２の各構成部材に図１の対応する構成部材と同一の符号を付するとともに、上記「第１の実施形態」における該当説明部分を援用することで重複した説明を省略する。
【００３２】
第３の実施形態
図３には、本願発明の第３の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ３を示している。この冷凍装置Ｚ３は、上記第２の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ２と基本構成を略同一とするものであって、該第２の実施形態の冷凍装置Ｚ２と異なる点は、該第２の実施形態の冷凍装置Ｚ２においては上記圧縮式冷凍システムＺａの利用側熱交換器３からの冷媒蒸気Ｇａ２を上記流路４３を介して上記圧縮機1側に直接吸人させるように構成していたのに対して、この実施形態の冷凍装置Ｚ３においては、上記流路４３を、上記吸収式冷凍システムＺｂの上記吸収器１４内に配置したコイル３３を経由させ、上記冷媒蒸気Ｇａ２をこのコイル３３に導き、これによって上記吸収器1４内の冷媒蒸気Ｇｂ２及び濃吸収溶液Ｌｃｌを冷却した後に上記圧縮機１に吸入させるようにした点である。
【００３３】
かかる構成とすることで、上記吸収式冷凍システムＺｂ側においては、上記吸収器1４に導入される冷媒蒸気Ｇｂ２あるいは濃吸収溶液Ｌｃ１が上記圧縮式冷凍システムＺａの冷媒蒸気Ｇａ２によって冷却されることで、上記吸収器1４における濃吸収溶液Ｌｃｌへの冷媒蒸気Ｇｂ２の吸収作用が促進され、より高い冷凍能力が得られることになる。また一方、上記圧縮式冷凍システムＺａ側の冷媒蒸気Ｇａ２は、上記吸収式冷凍システムＺｂ側の冷媒蒸気Ｇｂ２あるいは濃吸収溶液Ｌｃ１を冷却することで、逆に過熱されることになる。この結果、上記圧縮機１においては、上記冷媒蒸気Ｇａ２が過熱された分だけ吐出ガス、即ち、該圧縮機１から吐出される冷媒蒸気Ｇａ１の熱量が増加し、これに伴って該冷媒蒸気Ｇａ１による上記発生器１１の加熱熱量が増加し、結果的に上記吸収式冷凍システムＺbの冷凍能力がさらに向上することになる。
【００３４】
尚、上記以外の構成及び作用効果は、上記第１、第２の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１、Ｚ２の場合と同様であるので、ここでは、図３の各構成部材に図１、図２の対応する構成部材と同一の符号を付するとともに、上記「第１の実施形態」及び「第２の実施形態」における該当説明部分を援用することで重複した説明を省略する。
【００３５】
第４の実施形態
図４には、本願発明の第４の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ４を示している。この冷凍装置Ｚ４は、上記第３の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ３の展開例として位置付けられるものであって、該冷凍装置Ｚ３と同様に上記圧縮式冷凍システムＺａ側の冷媒蒸気Ｇａ２によって上記吸収式冷凍システムＺｂ側の放熱の一部を冷却するものである。そして、第３の実施形態の冷凍装置Ｚ３と異なる点は、該第３の実施形態の冷凍装置Ｚ３においては上記圧縮式冷凍システムＺａの利用側熱交換器３からの冷媒蒸気Ｇａ２を上記吸収式冷凍システムＺｂの上記吸収器１４側に導いてここで該吸収式冷凍システムＺｂ側の液冷媒Ｌｂ及び濃吸収溶液Ｌｃ１を冷却するようにしていたのに対して、この実施形態の冷凍装置Ｚ４においては上記凝縮器１２と蒸発器１３の間の流路４５中に熱交換器２５を設けるとともに、上記圧縮式冷凍システムＺａの利用側熱交換器３からの流路４３を該熱交換器２５に導き、該熱交換器２５において、上記凝縮器１２からの液冷媒Ｌｂを上記利用側熱交換器３からの冷媒蒸気Ｇａ２によって冷却するように構成した点である。
【００３６】
かかる構成とすることで、上記吸収式冷凍システムＺｂ側においては、上記凝縮器１２からの液冷媒Ｌｂが過冷却されることから、上記蒸発器１３における上記圧縮式冷凍システムＺａ側の液冷媒Ｌａの過冷却がさらに促進され、該液冷媒Ｌａのエンタルピがさらに低下され、より一層低温の冷熱を取り出すことが可能となる（即ち、冷凍能力のより一層の向上が図れる）。また、液冷媒Ｌｂの温度が低下することで、該液冷媒Ｌｂの上記蒸発器１３におけるエンタルピが低下し、その結果、冷凍能力が向上する。
【００３７】
さらに、上記圧縮式冷凍システムＺａ側の冷媒蒸気Ｇａ２は、上記吸収式冷凍システムＺｂ側の液冷媒Ｌｂを冷却することで、逆に過熱されることになる。この結果、上記圧縮機１においては、上記冷媒蒸気Ｇａ２が過熱された分だけ吐出ガス、即ち、該圧縮機１から吐出される冷媒蒸気Ｇａ１の熱量が増加し、これに伴って該冷媒蒸気Ｇａ１による上記発生器１１の加熱熱量が増加し、結果的に上記吸収式冷凍システムＺｂの冷凍能力がさらに向上することになる。
【００３８】
尚、上記以外の構成及び作用効果は、上記各実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１〜Ｚ３の場合と同様であるので、ここでは、図４の各構成部材に図１〜図３の対応する構成部材と同一の符号を付するとともに、上記各実施形態における該当説明部分を援用することで重複した説明を省略する。
【００３９】
第５の実施形態
図５には、本願発明の第５の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ５を示している。この冷凍装置Ｚ５は、上記第1の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１と第2の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ２とを組み合わせた構成をもつものであって、これらと異なる点は、上記吸収式冷凍システムＺｂにおける上記発生器１１の熱源の構成のみである。即ち、上記発生器１１の熱源として、上記第１の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１においては排熱を利用し、第２の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ２においては上記圧縮機1の吐出ガス熱を利用していたのに対して、この実施形態の冷凍装置Ｚ５においては排熱と吐出ガス熱の双方を共に上記発生器１１の熱源として利用するようにしている。具体的には、上記発生器１１に排熱導入用のコイル３１と吐出ガス熱導入用のコイル３２とを併設している。
【００４０】
かかる構成とすることで、例えば、熱源として排熱のみを用いる場合、あるいは吐出ガス熱のみを用いる場合に比して、熱源の熱量が増加することになる。その結果、より多くの熱量が上記発生器１１に加えられることになり、該発生器１での冷媒蒸気の発生量が増加し、延いては吸収溶液の濃度幅の拡大によって上記吸収式冷凍システムＺｂの冷凍能力がより一層高められることになる。
【００４１】
尚、上記以外の構成及び作用効果は、上記第１及び第２の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１、Ｚ２の場合と同様であるので、ここでは、図５の各構成部材に図１、図２の対応する構成部材と同一の符号を付するとともに、上記各実施形態における該当説明部分を援用することで重複した説明を省略する。
【００４２】
第６の実施形態
図６には、本願発明の第６の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ６を示している。この冷凍装置Ｚ６は、上記第５の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ５の展開例であって、該第５の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ５においては単一の発生器１１に排熱導入用のコイル３１と吐出ガス熱導入用のコイル３２とを設けた構成としていたのに対して、この実施形態にかかる冷凍装置Ｚ６においては発生器として、排熱導入用のコイル３１を備えた発生器１１Ａと、吐出ガス熱導入用のコイル３２を備えた発生器１１Ｂとを設け、該各発生器１１Ａ,１１Ｂのそれぞれにおいて吸収溶液Ｌ０から冷媒蒸気Ｇｂ１を発生させてこれを、それぞれ流路４８，４９を介して上記凝縮器１２へ供給するように構成したものである。
【００４３】
かかる構成とすることで、例えば排熱として固体高分子型燃料電池からの排熱のように排熱温度があまり高くないものを使用した場合でも、排熱温度が高い吐出ガス熱によって熱源温度が比較的高く維持され、冷媒蒸気Ｇａ１の発生が促進され、その結果、低温排熱を有効に利用して上記吸収式冷凍システムＺｂ全休として冷凍能力を高水準に維持することができるものである。即ち、排熱温度が比較的低い場合に特に好適な加熱手段を提供するものである。
【００４４】
尚、上記以外の構成及び作用効果は、上記第５の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ５の場合と同様であるので、ここでは、図６の各構成部材に図５の対応する構成部材と同一の符号を付するとともに、第５の実施形態における該当説明部分を援用することで重複した説明を省略する。
【００４５】
第７の実施形態
図７には、本願発明の第7の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ７を示している。この冷凍装置Ｚ７は、上記第６の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ６の展開例である。即ち、上記第６の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ６においては二つの発生器１１Ａ、１１Ｂを設けるものの、吸収溶液の循環系はこれら両者で共用する構成としていたのに対して、この実施形態においては上記各発生器１１Ａ、１１Ｂのそれぞれに専用の吸収溶液循環系を設ける構成としており、かかる点が上記第６の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ６と異なる。
【００４６】
具体的には、次の通りである。即ち、上記発生器１１Ａには、流路５２及び流路５３を介して減圧機構２１、吸収器１８、溶液ポンプ２０及び溶液熱交換器１９が接続されるとともに、該吸収器１８には蒸発器１３Ａが接続され、これら各機器によって一方の吸収溶液循環系を構成している。上記発生器１１Ｂは、流路４６及び流路４７を介して減圧機構１５、吸収器１４、溶液ポンプ１６及び溶液熱交換器１７が接続されるとともに、該吸収器1４には蒸発器１３Ｂが接続され、これら各機器によって他方の吸収溶液循環系を構成している。尚、図７において、符号２２及び２３は減圧機構である。
【００４７】
かかる構成とすると、上記発生器１１Ａ側の循環系と発生器１１Ｂ側の循環系とが独立した構成となり、これら両循環系の蒸発器１３Ａ、１３Ｂのそれぞれにおいて上記圧縮式冷凍システムＺａ側の液冷媒Ｌａを過冷却することができることから、図８に示すデューリング線図のように、低温域では排熱による加熱と吐出ガス熱による加熱の双方によって冷媒蒸気Ｇａ１の発生が促進され、排熱温度よりも高温域においては吐出ガス熱による加熱で冷媒蒸気Ｇａ１が発生されることになる。この結果、より広い温度域において上記圧縮式冷凍システムＺａ側の液冷媒Ｌａに対する過冷却作用が確保され、冷凍装置Ｚ７の冷凍能力が高く維持されることになる。即ち、排熱温度が比較的低い場合に特に好適な加熱手段を提供するものである。
【００４８】
尚、上記以外の構成及び作用効果は、上記第６の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ６の場合と同様であるので、ここでは、図７の各構成部材に図６の対応する構成部材と同一の符号を付するとともに、第６の実施形態における該当説明部分を援用することで重複した説明を省略する。
【００４９】
第８の実施形態
図９には、本願発明の第８の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ８を示している。この冷凍装置Ｚ８は、上記第１の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１の構成を基本とし、かかる基本構成に加えて、四路切換弁５を設け、該四路切換弁５の切換操作によって冷房と暖房とを選択的に行えるようにしたヒートポンプ式冷凍装置である。そして、特に、この実施形態においては、上記利用側熱交換器３を、熱媒体として被加熱流体Ｌｄを導入する構成としたものである。即ち、上記利用側熱交換器３にコイル３４を設け、このコイル３４に流路５６を通して供給される被加熱流体Ｌｄを流すとともに、該被加熱流体Ｌｄを上記四路切換弁５を介して供給される冷媒蒸気Ｇａ１の凝縮熱によって加熱して温水とし、この温水によって室内の暖房を実現するものである。そして、この場合、排熱利用の観点から、上記被加熱流体Ｌｄの流路５６に、排熱導入用のコイル３５を備えた排熱熱交換器２４を配置し、排熱によって上記被加熱流体Ｌｄを加熱するようにしたものである。
【００５０】
かかる構成とすることで、簡単な構造により排熱を暖房に有効に利用することが可能となるものである。
【００５１】
尚、上記以外の構成及び作用効果は、上記第１の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１の場合と同様であるので、ここでは、図８の各構成部材に図１の対応する構成部材と同一の符号を付するとともに、第１の実施形態における該当説明部分を援用することで重複した説明を省略する。
【００５２】
第９の実施形態
図1０には、本願発明の第９の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ９を示している。この冷凍装置Ｚ９は、上記第８の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ８と同様に、上記第１の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１の構成を基本とし、かかる基本構成に加えて、四路切換弁５を設け、該四路切換弁５の切換操作によって冷房と暖房とを選択的に行えるようにしたヒートポンプ式冷凍装置である。そして、この第９の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ９が上記第８の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ８と異なる点は、該第８の実施形態の冷凍装置Ｚ８においては上記利用側熱交換器３が、被加熱流体Ｌｄを導入し該被加熱流体Ｌｄの熱によって暖房を行う構成とされていたのに対して、該利用側熱交換器３を通常の冷媒循環型とする一方、該利用側熱交換器３を出た液冷媒Ｌａの一部を流路５４側に分流させるとともに、この液冷媒Ｌａを、排熱導入用のコイル３５を備えた排熱熱交換器２４において加熱して蒸発させ、その冷媒蒸気Ｇａ２を上記圧縮機１にその圧縮過程の中間圧で吸入させるように構成した点である。
【００５３】
かかる構成とすることで、上記第８の実施形態における冷凍装置Ｚ８の場合と同様に、簡単な構造により排熱を暖房に有効に利用することが可能となるものである。
【００５４】
尚、上記以外の構成及び作用効果は、上記第１及び第８の実施形態にかかる冷凍装置Ｚ１、Ｚ８の場合と同様であるので、ここでは、図１０の各構成部材に図１及び図８の対応する構成部材と同一の符号を付するとともに、第１及び第８の実施形態における該当説明部分を援用することで重複した説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施形態にかかる冷凍装置のシステム構成図である。
【図２】本願発明の第２の実施形態にかかる冷凍装置のシステム構成図である。
【図３】本願発明の第３の実施形態にかかる冷凍装置のシステム構成図である。
【図４】本願発明の第４の実施形態にかかる冷凍装置のシステム構成図である。
【図５】本願発明の第５の実施形態にかかる冷凍装置のシスデム構成図である。
【図６】本願発明の第６の実施形態にかかる冷凍装置のシステム構成図である。
【図７】本願発明の第７の実施形態にかかる冷凍装置のシステム構成図である。
【図８】図７に示した冷凍装置におけるデューリング線図である。
【図９】本願発明の第８の実施形態にかかる冷凍装置のシステム構成図である。
【図１０】本願発明の第９の実施形態にかかる冷凍装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
１は圧縮機、２は熱源側熱交換器、３は蒸発器、４は減圧機構、５は四路切換弁、１１は発生器、１１Ａは発生器、１１Ｂは発生器、１２は凝縮器、１３は蒸発器、１３Ａは蒸発器、１３Ｂは蒸発器、１４は吸収器、１５は減圧機構、１６は溶液ポンプ、１７は溶液熱交換器、１８は吸収器、１９は溶液熱交換器、２０は溶液ポンプ、２１は減圧機構、２２は減圧機構、２３は減圧機構、２４は排熱熱交換器、２５は熱交換器、３１〜３５はコイル、４1〜５６は流路、Ｚａは圧縮式冷凍システム、Ｚｂは吸収式冷凍システム、Ｚ１〜Ｚ９は冷凍装置である。

Claims

圧縮機（１）と熱源側熱交換器（２）と利用側熱交換器（３）と減圧機構（４）とを備えた圧縮式冷凍システム（Ｚａ）と、上記圧縮機（１）から吐出される吐出ガスの吐出ガス熱を熱源とした発生器（１１）と凝縮器（１２）と蒸発器（１３）と吸収器（ 1 ４）と減圧機構（１５）とを備えた吸収式冷凍システム（Ｚｂ）とを備え、上記吸収式冷凍システム（Ｚｂ）の上記蒸発器（１３）に、上記圧縮式冷凍システム（Ｚａ）の上記熱源側熱交換器（２）からの液冷媒を導いてこれを該蒸発器（１３）における蒸発熱によって過冷却するように構成するとともに、
上記圧縮式冷凍システム（Ｚａ）の上記利用側熱交換器（３）側から上記圧縮機（１）に吸入される冷媒蒸気によって上記吸収器（ 1 ４）内の冷媒蒸気（Ｇｂ２）及び濃吸収溶液（Ｌｃｌ）を冷却することを特徴とする冷凍装置。
請求項１において、
上記吸収式冷凍システム（Ｚｂ）における冷媒として、フルオロカーボン系冷媒を用いたことを特徴とする冷凍装置。
請求項１又は２において、
上記圧縮式冷凍システム（Ｚａ）における冷媒として、上記吸収式冷凍システム（Ｚｂ）における冷媒と同一の冷媒を用いたことを特徴とする冷凍装置。
請求項１、２又は３において、
暖房時に上記利用側熱交換器（３）が凝縮器として機能し、上記熱源側熱交換器（２）が蒸発器として機能する如く構成するとともに、上記利用側熱交換器（３）を冷凍サイクル内を循環する冷媒と外部から導入される被加熱流体との間で熱交換を行う構成とし、暖房時には上記被加熱流体を外部からの外部排熱によって加熱することを特徴とする冷凍装置。
請求項１、２又は３において、
暖房時に上記利用側熱交換器（３）が凝縮器として機能し、上記熱源側熱交換器（２）が蒸発器として機能する如く構成するとともに、暖房時には上記利用側熱交換器（３）からの液冷媒の一部を外部排熱によって加熱し、これによって発生した冷媒蒸気を上記圧縮機（１）に吸入させるようにしたことを特徴とする冷凍装置。