JP5434207B2

JP5434207B2 - 冷凍装置

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Publication number: JP5434207B2
Application number: JP2009093086A
Authority: JP
Inventors: 満嗣河合; 啓介谷本; 忠史西村
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2009-04-07
Filing date: 2009-04-07
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-04-07
Also published as: JP2010243083A

Description

本願発明は、蒸気圧縮式冷凍機に吸収式冷凍機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。

蒸気圧縮式冷凍機においてその性能を改善する手法の一つとして、該蒸気圧縮式冷凍機に吸収式冷凍機を組合せ、該吸収式冷凍機をガスエンジンやその他の排熱を熱源として駆動し、ここで得られる冷熱によって上記蒸気圧縮式冷凍機の冷媒を過冷却する方法や、得られる冷熱によって蒸気圧縮式冷凍機の圧縮後の冷媒を冷却することによって該冷媒の凝縮温度を低下させてその性能を改善するようにした冷凍装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、蒸気圧縮式冷凍機に吸収式冷凍機を組合せてなる冷凍装置において、特許文献１に示される冷凍装置よりもさらに性能向上を図る手法として、吸収式冷凍機の駆動熱源として、ガスエンジンやその他の排熱に加えて、蒸気圧縮式冷凍機の排熱を利用する技術も提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−２８３７４号公報特開２００６−１７３５０号公報

しかし、特許文献２に示される技術では、蒸気圧縮式冷凍機の排熱量が少なく且つ排熱温度も低いことから、この排熱を吸収式冷凍機の駆動熱源として利用したとしてもその効果が限定され、大きくないこと、上記排熱を利用するための吸収式冷凍機を組み合せる等に多大な費用がかかる等コスト面での課題より、実用性は限定されたものであると言える。

このような特許文献２に示される冷凍装置については、該冷凍装置では冷房運転時における性能向上のみに着目し、暖房運転時における性能向上を考慮していない点にも一因があり、冷房運転時と暖房運転時の双方において性能改善が図れるならば、トータル的にみて、その実用性は高まるものと考えられる。

そこで、蒸気圧縮式冷凍機と吸収式冷凍機を組み合せるに関しては、基本構成は、特許文献２に記載の冷凍装置に類似するものであるが、特許文献２に記載の吸収式冷凍機は水冷方式であるが、吸収式冷凍機は空冷方式を基本構成とし、これに四路切換弁を設けて冷房運転及び暖房運転が可能となるように構成した冷凍装置を従来方式として想定し、その一例として、図８にその回路図を示している。

図８において、符号Ｘは蒸気圧縮式冷凍機、Ｙは吸収式冷凍機である。上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘは、圧縮機１と四路切換弁２と利用側熱交換器３と膨張弁４と熱源側熱交換器７及びアキュームレーター５を備えて構成される。また、上記吸収式冷凍機Ｙは、発生器１１と吸収器１２と蒸発器１３と凝縮器１４と過冷却熱交換器１５と溶液熱交換器１６及び溶液ポンプ１７を備えて構成される。

そして、この冷凍装置では、吸収式冷凍機Ｙの蒸発器１３において上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を過冷却するために、上記利用側熱交換器３と熱源側熱交換器７の間の管路５４を上記吸収式冷凍機Ｙの上記蒸発器１３の熱交換器１３ａに接続するとともに、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒の排熱を上記吸収式冷凍機Ｙの発生器１１においてその駆動熱源として利用するために該蒸気圧縮式冷凍機Ｘの上記熱源側熱交換器７と上記四路切換弁２の間の管路５８を上記発生器１１内に配置された熱交換器１１ｂに接続している。

係る構成とすることで、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記圧縮機１で圧縮された後の冷媒が上記発生器１１に導入され、ここで該発生器１１内の溶液との間での熱交換によって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒熱が該溶液側に回収され、該発生器１１の駆動熱源として利用される。また、上記熱源側熱交換器７によって蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒が大気によって冷却されて凝縮し、熱源側熱交換器７を出た冷媒は、上記蒸発器１３に流入しここで過冷却され冷媒温度が低下することで、上記利用側熱交換器３における冷媒の入口の比エンタルピーが低下し、上記利用側熱交換器３の冷房能力が向上する。即ち、冷房運転時においては、蒸気圧縮式冷凍機Ｘに吸収式冷凍機Ｙを組み合わせた構成による本来的な目的が達せられる。しかしながら、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒が発生器１１内で回収出来る熱量は、吸収式冷凍機Ｙがサイクルを形成出来る発生器１１内の溶液温度によって限定されるため、その回収熱量は非常に少なく、従って、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を大気で冷却するための熱源側の熱交換器７を必要とすることである。

一方、暖房運転時には、上記四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させるが、上記圧縮機１で圧縮された後の冷媒が上記利用側熱交換器３で熱交換され、上記吸収式冷凍機Ｙの蒸発器１３内の熱交換器１３ａから管路５４を経て、熱源側熱交換器７で大気より吸熱し、発生器１１に流入する。例えば、上記吸収式冷凍機Ｙの凝縮器１４及び過冷却熱交換器１５の運転を停止し、管路６０から供給されるガスエンジンやその他の排熱によって駆動される発生器１１内の溶液から、上記発生器１１内の蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒が吸熱し、４路切換弁２を経て圧縮機１に戻るが、上記溶液ポンプ１７によって循環させたとしても、該発生器１１内に上記熱交換器１１ｂが配置されていることから、該熱交換器１１ｂを介して行なわれる該発生器１１内の溶液と上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒蒸気との間における熱交換効率は非常に悪く、溶液温度によって冷媒を加熱して該冷媒の蒸発温度を高める効果は少なく、結果的に、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの性能向上に寄与するところは少ないものとなる。また、十分にその効果を得ようと、発生器１１内の熱交換器１１ｂを大きくした場合は、その効果に見合う熱交換器のコスト高より実用的ではない。

従って、暖房運転時においては、熱源側熱交換器７にて大気より吸熱する必要があり、大気の温度によっては、熱源側熱交換器７のフィンの着霜が避けられず、暖房能力の低下や、実用上の課題となっている。

このように、特許文献２に示されるように蒸気圧縮式冷凍機と吸収式冷凍機を組合せて冷凍装置において、冷房運転及び暖房運転が可能となるように図８の如く構成したとしても、冷房運転時と暖房運転時の双方において大きな性能改善効果を期待することはできず、従って、依然として実用性に乏しいものとなる。

ところが、近年のエネルギーコストの上昇とか、自然冷媒を利用した空気調和機の開発の進行等を背景に、蒸気圧縮式冷凍機の性能改善と該蒸気圧縮式冷凍機の排熱利用の促進という課題が再注目され、ガスエンジンやその他の排熱を利用するに止まらず、蒸気圧縮式冷凍機の排熱も利用して冷熱に変換して冷房運転時の性能向上を図ると同時に、暖房運転時においても蒸気圧縮式冷凍機の排熱を有効に利用してさらなる性能改善を図る技術の開発が要請されるに至った。

このように暖房運転時に吸収式冷凍機を用いて蒸気圧縮式冷凍機の性能改善を図る場合に問題となるのが、吸収式冷凍機において利用可能な排熱量であって、排熱量が十分ある場合のみならず、排熱量が少ない場合であっても、何らかの手法で蒸気圧縮式冷凍機の性能改善を図ることが要求される。

そこで本願発明は、蒸気圧縮式冷凍機と吸収式冷凍機を組合せて構成される冷凍装置において、冷房運転時と暖房運転時の双方において性能改善効果を得ることを主たる目的としてなされたものである。

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。

本願の第１の発明では、蒸気圧縮式冷凍機Ｘとエンジン等の排熱で駆動される吸収式冷凍機Ｙを備えて構成される冷凍装置において、上記吸収式冷凍機Ｙの吸収器１２に流入する溶液を空冷式の過冷却熱交換器１５によって過冷却して上記吸収器１２へ流入させる一方、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒と、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の出口から溶液ポンプ１７を経て溶液熱交換器１６に至る管路６７から分岐した溶液との間で熱交換を行なう熱回収熱交換器６を設け、該熱回収熱交換器６での熱交換後の上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒は上記吸収式冷凍機Ｙの上記蒸発器１３へ、上記吸収式冷凍機Ｙの溶液は上記発生器１１にそれぞれ流入させるとともに、上記溶液ポンプ１７の出口から熱回収熱交換器６に至る管路６７に電磁弁４１を設け、該電磁弁４１を、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には開弁する一方、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、溶液ポンプ１７と過冷却熱交換器用ファン２０を運転し、上記蒸発器１３における上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒温度が設定冷媒温度以上のとき閉弁し、該設定冷媒温度未満のとき開弁し、又は上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却器１５の出口側の溶液温度が設定冷媒温度以上のとき閉弁し、該設定溶液温度未満のとき開弁するように構成したことを特徴としている。

本願の第２の発明では、上記第１の発明に係る冷凍装置において、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６と上記蒸発器１３の冷媒入口側の管路６２を、電磁弁４３を備えた管路７３によって接続し、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には上記電磁弁４３を閉弁し、暖房運転時には上記電磁弁４３を開弁するように構成したことを特徴としている。

本願の第３の発明では、上記第１の発明に係る冷凍装置において、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６を、電磁弁４３を備えた管路７４を介して上記蒸発器１３に接続し、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には上記電磁弁４３を閉弁し、暖房運転時には上記電磁弁４３を開弁するように構成したことを特徴としている。

本願の第４の発明では、上記第１、第２又は第３の発明に係る冷凍装置において、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６に電磁弁４４を設け、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には上記電磁弁４４を開弁し、暖房運転時には上記電磁弁４４を閉弁するように構成したことを特徴としている。

本願の第５の発明では、上記第１、第２、第３又は第４の発明に係る冷凍装置において、上記発生器１１の排熱入口側の管路６０に電磁弁４５を設け、冷房運転時には上記電磁弁４５を開弁する一方、暖房運転時には上記発生器１１の溶液温度が設定溶液温度以上のとき上記電磁弁４５を閉弁し、該設定溶液温度未満のとき上記電磁弁４５を開弁させるように構成したことを特徴としている。

本願の第６の発明では、上記第３又は第４の発明に係る冷凍装置において、上記蒸発器１３における溶液散布用の散布器と冷媒液散布用の散布器を、別体構成又は共用可能な一体構成としたことを特徴としている。

本願の第７の発明では、上記第１、第２、第３、第４、第５又は第６の発明に係る冷凍装置において、上記蒸発器１３を、冷媒液が一過性で該蒸発器１３の伝熱面を流れ、未蒸発の冷媒液は上記吸収器１２側へ移動して該吸収器１２側の溶液に吸収されるように構成したことを特徴としている。

本願の第８の発明では、上記第１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の発明に係る冷凍装置において、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘを複数台設置するとともに該各蒸気圧縮式冷凍機Ｘのそれぞれに上記熱回収熱交換器６を設けて該各蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒の排熱をそれぞれ回収し、該各熱回収熱交換器６で回収された排熱を一台の吸収式冷凍機Ｙの上記発生器１１に供給するように構成したことを特徴としている。

本願発明では次のような効果が得られる。

（ａ）本願の第１の発明
本願の第１の発明では、図１に例示するように、蒸気圧縮式冷凍機Ｘとエンジン等の排熱で駆動される吸収式冷凍機Ｙとを備えて構成される冷凍装置において、上記吸収式冷凍機Ｙの吸収器１２に流入する溶液を空冷式の過冷却熱交換器１５によって過冷却して上記吸収器１２へ流入させる一方、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒と、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の出口から溶液ポンプ１７を経て溶液熱交換器１６に至る管路６７から分岐した溶液との間で熱交換を行なう熱回収熱交換器６を設け、該熱回収熱交換器６での熱交換後の上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒は上記吸収式冷凍機Ｙの上記蒸発器１３へ、上記吸収式冷凍機Ｙの溶液は上記発生器１１にそれぞれ流入させるとともに、上記管路６７に電磁弁４１を設け、該電磁弁４１を、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には開弁する一方、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、溶液ポンプ１７と過冷却熱交換器用ファン２０を運転し、上記蒸発器１３における上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒温度が設定冷媒温度以上のとき閉弁し、該設定冷媒温度未満のとき開弁し、又は上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却器１５の出口側の溶液温度が設定冷媒温度以上のとき閉弁し、該設定溶液温度未満のとき開弁するように構成している。

従って、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時と暖房運転時においてそれぞれ以下の作用効果が得られる。
（ａ−１）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記電磁弁４１が開弁される。従って、上記熱回収熱交換器６において上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの圧縮機１で圧縮された後の冷媒と上記吸収式冷凍機Ｙの吸収器１２を出た溶液との間で熱交換を行い、熱交換で温度が上昇した後の溶液が上記吸収式冷凍機Ｙの発生器１１に流入することで、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒排熱が上記発生器１１の駆動熱源に利用され、該発生器１１をエンジン等の排熱のみで駆動する場合に比して、排熱の有効利用が促進される。

また、上記熱回収熱交換器６で熱交換した後の上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を上記吸収式冷凍機Ｙの蒸発器１３において該吸収式冷凍機Ｙの凝縮器１４からの冷媒によって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を過冷却することで、利用側熱交換器３における蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒の入口の比エンタルピーが低下し、これによって蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房性能が改善される。

さらに、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒の過冷却を上記吸収式冷凍機Ｙの上記蒸発器１３において該吸収式冷凍機Ｙの冷媒の蒸発熱を利用して行なうことで、換言すれば、上記吸収式冷凍機Ｙ側の冷媒の蒸発を上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒によって行なうことで、例えば、該蒸発器１３における吸収式冷凍機Ｙ該の冷媒の蒸発を冷水によって行なう従来構造に場合に比して、該蒸発器１３での上記冷媒の蒸発温度を高くすることができ、その結果、上記吸収式冷凍機Ｙが小型化され、該吸収式冷凍機Ｙにおける冷熱の有効利用が促進される。

（ａ−２）一方、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、上記四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、上記吸収式冷凍機Ｙの溶液ポンプ１７と過冷却熱交換器用ファン２０が運転され、該過冷却熱交換器１５と吸収器１２の間を循環する溶液との熱交換によって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒が外気より熱を吸熱するが、この場合、上記電磁弁４１は、上記蒸発器１３における蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒温度に基づいて、又は上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却器１５の出口側の溶液温度に基づいて、開閉弁される。

（ａ−２−１）上記電磁弁４１が、吸収式冷凍機Ｙの蒸発器１３における蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒温度に基づいて開閉弁される場合には、上記電磁弁４１は、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が設定冷媒温度以上のとき閉弁され、該設定冷媒温度未満のとき開弁される。

上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が設定冷媒温度以上のときは、上記蒸発器１３における上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換に供される上記吸収式冷凍機Ｙ側の上記過冷却熱交換器１５と上記吸収器１２の間を循環する溶液の温度も高く、上記吸収器１２を流れる上記溶液と上記蒸発器１３を循環する上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が良好に維持されるので、上記過冷却熱交換器１５側へ上記発生器１１側の溶液を循環させてその温度上昇を図る必要はなく、従って、上記電磁弁４１は閉弁される。

しかし、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が設定冷媒温度未満であるときは、上記蒸発器１３における上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換に供される上記吸収式冷凍機Ｙ側の上記過冷却熱交換器１５と上記吸収器１２の間を循環する溶液の温度が低下し、上記吸収器１２を流れる上記溶液と上記蒸発器１３を循環する上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が低下するとともに、上記過冷却熱交換器１５に着霜を生じるおそれもある。この場合、上記電磁弁４１が開弁されることで、上記過冷却熱交換器１５側へ上記発生器１１側の温度の高い溶液が循環し、これによって上記溶液温度が上昇し、上記蒸発器１３での熱交換性能が回復されるとともに、上記過冷却熱交換器１５での着霜の発生が未然に防止される。従って着霜時における暖房能力の低下がないのに加えて、着霜を除去するための不快な運転も発生しない。

即ち、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時及び暖房運転時の双方において、その性能改善効果が得られ、実用性に富む冷凍装置が得られることになる。

（ａ−２−２）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘが暖房運転される場合において、上記電磁弁４１が、吸収式冷凍機Ｙの過冷却器１５の出口側の溶液温度に基づいて開閉弁される場合には、上記電磁弁４１は、上記吸収式冷凍機Ｙの溶液温度が設定冷媒温度以上のとき閉弁され、該設定溶液温度未満のとき開弁される。

上記吸収式冷凍機Ｙの溶液温度が設定冷媒温度以上のときは、上記蒸発器１３における上記溶液と上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が良好に維持されるので、上記過冷却熱交換器１５側へ上記発生器１１側の溶液を循環させてその温度上昇を図る必要はなく、従って、上記電磁弁４１は閉弁される。

しかし、上記吸収式冷凍機Ｙの溶液温度が設定溶液温度未満であるときは、上記蒸発器１３における上記溶液と上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が低下するとともに、上記過冷却熱交換器１５に着霜を生じるおそれもある。この場合、上記電磁弁４１が開弁されることで、上記過冷却熱交換器１５側へ上記発生器１１側の温度の高い溶液が循環し、これによって上記溶液温度が上昇し、上記蒸発器１３での熱交換性能が回復されるとともに、上記過冷却熱交換器１５での着霜の発生が未然に防止される。従って着霜時における暖房能力の低下がないのに加えて、着霜を除去するための不快な運転もない。

即ち、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時と暖房運転時の双方において、その性能改善効果が得られ、実用性に富む冷凍装置が得られることになる。

（ａ−３）さらに、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、該蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒の凝縮が上記冷媒熱回収熱交換器６での熱回収によって行なわれ、上記暖房運転時には、該蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒の蒸発が上記冷媒熱回収熱交換器６での熱回収によって行なわれることから、従来の蒸気圧縮式冷凍機において必須の構成要素として備えられていた放熱側熱交換器が不要となり、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの構造の簡略化が図られる。

（ｂ）本願の第２の発明
本願の第２の発明に係る冷凍装置では、図２に例示するように、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６と上記蒸発器１３の冷媒入口側の管路６２を、電磁弁４３を備えた管路７３によって接続し、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には上記電磁弁４３を閉弁し、暖房運転時には上記四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、上記電磁弁４３を開弁するように構成している。

従って、この発明に係る冷凍装置Ｚによれば、上記（ａ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。

（ｂ−１）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記電磁弁４３が閉弁されることで、その回路構成は、上記第１の発明に係る冷凍装置の冷房運転時における回路構成と同様となり、これと同様の作用効果が得られる。

（ｂ−２）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、上記吸収式冷凍機Ｙの溶液ポンプ１７と過冷却熱交換器用ファン２０が運転される。この状態で、上記電磁弁４３が開弁されることで、上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却熱交換器１５と上記吸収器１２の間を循環する溶液の一部が上記蒸発器１３側に循環し、該蒸発器１３において上記溶液と上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との間で熱交換が行なわれ、上記吸収器１２を介して間接的に上記蒸発器１３で熱交換が行なわれる場合に比して、熱交換性能がさらに向上することになる。

（ｂ−３）上記（ｂ−１）及び（ｂ−２）の相乗効果として、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時と暖房運転時の双方において、その性能改善効果が得られ、実用性に富む冷凍装置が得られることになる。

（ｂ−４）一方、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６と上記蒸発器１３の冷媒入口側の管路６２を、電磁弁４３を備えた管路６９によって接続し、暖房運転時には上記管路６２を上記過冷却熱交換器１５から上記吸収器１２へ流れる溶液の管路として兼用しているので、別途に管路を設ける場合に比して、上記蒸発器１３の入口側の管路構成が簡略化される。

（ｃ）本願の第３の発明
本願の第３の発明に係る冷凍装置では、図３に例示するように、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６を、電磁弁４３を備えた管路７４を介して上記蒸発器１３に接続し、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には上記電磁弁４３を閉弁し、暖房運転時には上記四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、上記電磁弁４３を開弁するように構成している。

（ｃ−１）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記電磁弁４３が閉弁されることで、その回路構成は、上記第１の発明に係る冷凍装置の冷房運転時における回路構成と同様となり、これと同様の作用効果が得られる。

（ｃ−２）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、上記吸収式冷凍機Ｙの溶液ポンプ１７と過冷却熱交換器用ファン２０が運転される。この状態で、上記電磁弁４３が開弁されることで、上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却熱交換器１５と上記吸収器１２の間を循環する溶液の一部が上記蒸発器１３側に循環し、該蒸発器１３において上記溶液と上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との間で熱交換が行なわれ、上記吸収器１２を介して間接的に上記蒸発器１３で熱交換が行なわれる場合に比して、熱交換性能がさらに向上することになる。

（ｃ−３）上記（ｃ−１）及び（ｃ−２）の相乗効果として、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時と暖房運転時の双方において、その性能改善効果が得られ、実用性に富む冷凍装置が得られることになる。

（ｃ−４）一方、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６を、電磁弁４３を備えた管路７０を介して上記蒸発器１３に接続し、暖房運転時には上記管路７０を通して、上記過冷却熱交換器１５からの溶液を直接上記蒸発器１３側へ流入させるようにしているので、該管路７０の上記蒸発器１３側への接続構造を、該蒸発器１３での熱交換が効率良く行なわれるように独自に設定することができ、これによって上記蒸発器１３での熱交換性能の向上を図ることができる。

（ｄ）本願の第４の発明
本願の第４の発明に係る冷凍装置では、図４又は図５に例示するように、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６に電磁弁４４を設け、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には上記電磁弁４４を開弁し、暖房運転時には上記四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、上記電磁弁４４を閉弁するように構成している。

従って、この発明に係る冷凍装置Ｚによれば、上記（ｂ）、又は（ｃ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。

（ｄ−１）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記電磁弁４４が開弁されることで、その回路構成は、上記第２又は第３の発明に係る冷凍装置の冷房運転時における回路構成と同様となり、これと同様の作用効果が得られる。

（ｄ−２）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、上記吸収式冷凍機Ｙの溶液ポンプと過冷却熱交換器用ファン２０が運転される。この状態で、上記電磁弁４４が閉弁されることで、上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却熱交換器１５からの溶液の全量が上記蒸発器１３側に循環し、該蒸発器１３において上記溶液と上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との間で熱交換が行なわれることから、例えば、上記過冷却熱交換器１５からの溶液の一部を上記蒸発器１３側に循環させて熱交換を行なわせる場合に比して、該蒸発器１３での熱交換性能がより一層向上することになる。

（ｄ−３）上記（ｄ−１）及び（ｄ−２）の相乗効果として、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時と暖房運転時の双方において、その性能改善効果が得られ、実用性に富む冷凍装置が得られることになる。

（ｅ）本願の第５の発明
本願の第５の発明に係る冷凍装置によれば、図６に例示するように、上記発生器１１の排熱入口側の管路６０に電磁弁４５を設け、冷房運転時には上記電磁弁４５を開弁する一方、暖房運転時には上記発生器１１の溶液温度が設定溶液温度以上のとき上記電磁弁４５を閉弁し、該設定溶液温度未満のとき上記電磁弁４５を開弁させるように構成している。

従って、この発明に係る冷凍装置Ｚによれば、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）又は（ｄ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。

（ｅ−１）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記電磁弁４５が開弁されるので、その回路構成は、上記第１、第２、第３又は第４の発明に係る冷凍装置の冷房運転時における回路構成と同様となり、これと同様の作用効果が得られる。

（ｅ−２）上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、上記四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、上記吸収式冷凍機Ｙの溶液ポンプ１７と過冷却熱交換器用ファン２０が運転され、該過冷却熱交換器１５と吸収器１２の間を循環する溶液との熱交換によって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒が熱交換して蒸発されるが、その一方で、上記電磁弁４５が、上記発生器１１の溶液温度が設定溶液温度以上のときには閉弁され、該設定溶液温度未満のときには開弁される。

従って、上記発生器１１の溶液温度が設定溶液温度以上のときには、上記電磁弁４５が閉弁され、上記発生器１１へのエンジン等の排熱の供給が停止されることで、上記発生器１１内の溶液温度が高くなり過ぎるのが防止される。この結果、上記冷媒熱回収熱交換器６での熱交換によって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が高くなり過ぎるのが抑制され、適正な暖房が実現される。

一方、上記発生器１１の溶液温度が設定溶液温度未満のときには、上記電磁弁４５が開弁され、上記発生器１１にエンジン等の排熱が供給されることで、上記発生器１１内の溶液温度が過度に低下するのが防止される。この結果、上記冷媒熱回収熱交換器６での熱交換によって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が低くなり過ぎるのが抑制され、適正な暖房が実現される。

このように、上記電磁弁４５を上記発生器１１の溶液温度に基づいて開閉弁することで、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘでの暖房運転が常時適正に行なわれ、その暖房性能が向上するものである。

以上のように、この冷凍装置Ｚは、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時と暖房運転時の双方においてその性能改善効果が得られることから、実用性に優れたものとなる。

（ｆ）本願の第６の発明
本願の第６の発明に係る冷凍装置では、上記（ｄ）、又は（ｅ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明に係る冷凍装置では、図５又は図６に例示するように、上記蒸発器１３における溶液散布用の散布器１８と冷媒液散布用の散布器１９を、別体構成又は共用可能な一体構成としている。

従って、上記溶液散布用の散布器１８と冷媒液散布用の散布器１９を別体構成とした場合には、本来的に設けられている冷媒散布用の上記散布器１９における上記蒸発器１３のコイルへの冷媒の適正な散布状態を維持したまま、上記蒸発器１３の熱交換器への溶液の散布が適正に行なわれるよう上記溶液散布用の散布器１８の構造あるいは設置位置を設定することができる。

また、上記溶液散布用の散布器１８と冷媒液散布用の散布器１９を一体構成とした場合には、散布器の配置スペースの狭小化によって、上記蒸発器１３のコンパクト化及び低コスト化が図れる。

（ｇ）本願の第７の発明
本願の第７の発明に係る冷凍装置によれば、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）又は（ｆ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明に係る冷凍装置によれば、上記蒸発器１３を、冷媒液が一過性で該蒸発器１３の伝熱面を流れ、未蒸発の冷媒液が上記吸収器１２側へ移動して該吸収器１２側の溶液に吸収されるように構成しているので、例えば、上記蒸発器１３を循環式とする場合に比して、該蒸発器１３及びこれに隣接設置される上記吸収器１２のコンパクト化が図れ、延いては蒸気圧縮式冷凍機Ｘと吸収式冷凍機Ｙを組み合わせて構成される冷凍装置のコンパクト化が図られる。

（ｈ）本願の第８の発明
本願の第８の発明に係る冷凍装置によれば、上記（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）又は（ｇ）に記載の効果に加えて以下のような特有の効果が得られる。即ち、この発明に係る冷凍装置によれば、図７に例示するように、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘを複数台設置するとともに該各蒸気圧縮式冷凍機Ｘのそれぞれに上記熱回収熱交換器６を設けて該各蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒の排熱をそれぞれ回収し、該各熱回収熱交換器６で回収された排熱を一台の吸収式冷凍機Ｙの上記発生器１１に供給するように構成しているので、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒側から上記吸収式冷凍機Ｙの発生器１１側への回収熱量が大きくなることから、エンジン等の排熱が少ない場合でも上記吸収式冷凍機Ｙを適正に運転させることができ、その結果、該吸収式冷凍機Ｙの蒸発器１３での熱交換によって蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を十分に過冷却することが可能となり、延いては上記冷凍装置全体としての性能改善効果を得ることができる。

本願発明の第１の実施の形態に係る冷凍装置の全体回路図である。本願発明の第２の実施の形態に係る冷凍装置の全体回路図である。本願発明の第３の実施の形態に係る冷凍装置の全体回路図である。本願発明の第４の実施の形態に係る冷凍装置の全体回路図である。本願発明の第５の実施の形態に係る冷凍装置の全体回路図である。本願発明の第６の実施の形態に係る冷凍装置の全体回路図である。本願発明の第７の実施の形態に係る冷凍装置の全体回路図である。従来の冷凍装置の全体回路図である。

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。

Ｉ：第１の実施形態
図１には、本願発明の第１の実施形態に係る冷凍装置Ｚの回路構成を示している。この冷凍装置Ｚは、次述の蒸気圧縮式冷凍機Ｘと吸収式冷凍機Ｙを組み合わせて構成され、室内の冷暖房に供せられる。

Ｉ−１：蒸気圧縮式冷凍機Ｘの構成
上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘは、圧縮機１と四路切換弁２と利用側熱交換器３（即ち、室内機）と膨張弁４及びアキュームレーター５を、管路５１〜管路５７によって接続して構成され、上記四路切換弁２の切換操作によって冷房運転と暖房運転を選択的に実現するようになっている。即ち、上記圧縮機１の吐出側の管路５１には上記四路切換弁２が備えられており、該四路切換弁２の切換えによって上記管路５１は上記利用側熱交換器３に至る管路５２（暖房運転時）と上記アキュームレーター５に至る管路５６（冷房運転時）に選択的に切り換えられ、上記利用側熱交換器３は冷房運転時には冷媒の蒸発作用をなし、暖房運転時には冷媒の凝縮作用を為す。

Ｉ−２：吸収式冷凍機Ｙの構成
上記吸収式冷凍機Ｙは、例えば、臭化リチュム（ＬｉＢｒ）を吸収液、水を冷媒として該吸収液への冷媒の吸収及び放出（再生）作用を利用して冷凍作用を為すものであって、発生器１１と、空冷式の凝縮器１４と、隣接配置された吸収器１２と蒸発器１３と、空冷式の過冷却熱交換器１５と冷却ファン２０と、溶液熱交換器１６と溶液ポンプ１７を備え、これら各要素を管路６１〜管路６７によって接続して構成される。

上記発生器１１は、基本的にはエンジン等の排熱を駆動熱源として駆動されるものであって、排熱と溶液との間で熱交換を行なうために排熱用の熱交換器１１ａを内蔵している。また、この発生器１１には、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの排熱を駆動熱源として取り入れるために後述の熱回収熱交換器６の吐出側の管路５８が接続されている。

さらに、上記発生器１１の上部と上記凝縮器１４は管路６１によって接続され、上記発生器１１で発生した冷媒蒸気（水蒸気）を上記凝縮器１４に流入させるようになっている。

また、上記発生器１１には上記溶液ポンプ１７からの管路６７と後述の吸収器１２の出口側に接続される管路６３が備えられており、該発生器１１には上記溶液ポンプ１７によって上記吸収器１２から希溶液が流入されるとともに、該発生器１１内で濃縮された濃溶液が上記管路６３から上記吸収器１２の出口側へ送られるようになっている。

上記管路６７と上記管路６３の間には上記溶液熱交換器１６が備えられ、該溶液熱交換器１６においては上記管路６３を流れる濃溶液と上記管路６７を流れる希溶液の間で熱交換が行なわれ、該濃溶液側から希溶液側へ熱回収される。

上記吸収器１２は、次述の蒸発器１３で発生した冷媒蒸気を吸収させて希溶液とするものであって、該吸収器１２には管路６６から過冷却熱交換器１５によって過冷却された後の溶液が流入される。

上記蒸発器１３は、一過性の蒸発機能をもつもので、上記凝縮器１４で凝縮された液冷媒が管路６２から流入され、該冷媒を内蔵された熱交換器１３ａに接触させながら流下させることで、該熱交換器１３ａ内を流れる流体（この実施形態では、後述するように上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒）によってこれを加熱蒸発させて冷媒蒸気を発生させる。ここで発生された冷媒蒸気は、上記吸収器１２側へ移動し、該吸収器１２において溶液に吸収される。一方、上記蒸発器１３での未蒸発冷媒は、上記蒸発器１３の底部から上記吸収器１２の底部の液溜りに流入し、該吸収器１２側の溶液に吸収される。

Ｉ−３：特有の構成
ここで、この冷凍装置Ｚでは、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒と上記吸収式冷凍機Ｙの上記発生器１１へ還流される溶液の間での熱交換と、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒と上記吸収式冷凍機Ｙの上記蒸発器１３側の溶液の間での熱交換をそれぞれ実現するために、特有の構成を備えている。

即ち、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの管路５４を上記吸収式冷凍機Ｙの上記蒸発器１３の熱交換器１３ａに接続し、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒と上記吸収式冷凍機Ｙ側の溶液の間で熱交換を行なわせ、特に蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時においては上記蒸発器１３での熱交換によって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒を過冷却するようにしている。

また、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘと吸収式冷凍機Ｙの間に熱回収熱交換器６を設け、上記吸収式冷凍機Ｙの管路６７から分岐する管路７１を介して溶液を熱回収熱交換器６に流入させた後、上記管路５８を介して上記発生器１１に還流させるように構成するとともに、上記冷媒熱回収熱交換器６に内蔵の熱交換器６ａの一端を上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの管路５６に、他端を上記管路５４に接続し、上記冷媒熱回収熱交換器６内において上記吸収式冷凍機Ｙ側の溶液と上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒の間で熱交換を行なうようにしている。

さらに、上記溶液ポンプ１７の出口側と上記溶液熱交換器１６を経て上記発生器１１に至る管路６７に電磁弁４１を設けている。そして、この電磁弁４１の開閉特性を以下のように設定している。

即ち、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記電磁弁４１を開弁状態で保持する。

一方、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、上記四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、溶液ポンプ１７と過冷却熱交換器用ファン２０を運転し、上記電磁弁４１を、上記蒸発器１３における蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒温度、又は上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却器１５の出口側の溶液温度に基づいて、開閉するようにしている。即ち、上記冷媒温度を制御基準とする場合には、上記電磁弁４１を、上記冷媒温度が設定冷媒温度以上のときには閉弁させ、該設定冷媒温度未満のときには開弁させるようにする。また、上記溶液温度を制御基準とする場合には、上記電磁弁４１を、上記溶液温度が設定溶液温度以上のときには閉弁させ、該設定溶液温度未満のときには開弁させるようにする。

この電磁弁４１の制御基準となる「設定冷媒温度」又は「設定溶液温度」は、共に、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２及び蒸発器１３での熱交換が適正に行なわれる場合の最低温度に対応して設定される。また、後述するように、これら何れの制御基準を採用しても、結果として、同様の作用効果が得られるものであり、必要に応じて任意に選択設定できるものである。

Ｉ−４：冷凍装置Ｚの作動説明
Ｉ−４−ａ：冷房運転時
上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記電磁弁４１は開弁保持される。従って、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘと吸収式冷凍機Ｙの運転に伴い、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの上記圧縮機１において圧縮された後の高温冷媒（ガス冷媒）は、上記冷媒熱回収熱交換器６に流入する一方、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の出口側の溶液（希溶液）の一部は、上記電磁弁４１から管路６７及び管路７１を通って上記冷媒熱回収熱交換器６に流入し、該熱回収熱交換器６内の上記熱交換器６ａの外側を通ったのち、上記発生器１１側へ還流される。

この場合、上記冷媒熱回収熱交換器６においては、上記熱交換器６ａ内を流れる上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側のガス冷媒と該熱交換器６ａの外側を流れる溶液の間で熱交換が行なわれ、蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒熱が吸収式冷凍機Ｙの溶液側へ回収される。従って、上記発生器１１に流入する溶液で回収した熱量が、管路６０を通して供給されるエンジン等の排熱による熱量に加算され、駆動熱源として上記発生器１１が駆動される。

この結果、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒排熱の利用分だけ、上記発生器１１をエンジン等の排熱のみで駆動する場合に比して、排熱の有効利用が促進され、例えば、エンジン等の排熱量が減少した場合でも、何等支障無く上記吸収式冷凍機Ｙを運転することができる。

一方、上記冷媒熱回収熱交換器６に流入した蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側のガス冷媒は、該熱回収熱交換器６での上記吸収式冷凍機Ｙ側の溶液との熱交換による冷却作用によって凝縮されて液冷媒とされる。従って、冷媒の凝縮作用が上記冷媒熱回収熱交換器６において行なわれる結果、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側には、従来構成では必須の構成要素であった熱源側熱交換器を備える必要がなくなり、それだけ上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの構造の簡略化、低コスト化が図られることになる。

また、上記冷媒熱回収熱交換器６での熱交換によって凝縮された上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの液冷媒は、上記吸収式冷凍機Ｙの上記蒸発器１３側に流入し、該蒸発器１３の熱交換器１３ａを流れる際、該熱交換器１３ａの外側を流れる溶液中の冷媒（水）との熱交換によって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒が過冷却され、過冷却冷媒として、上記利用側熱交換器３に流入する。この場合、上記冷媒は、上記蒸発器１３での過冷却によって温度が低下しているため、上記利用側熱交換器３における入口の冷媒の比エンタルピーが低下し、これによって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房性能が改善される。

Ｉ−４−ｂ：暖房運転時
上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、上記四路切換弁２を切換え、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、上記吸収式冷凍機Ｙにおいては、上記凝縮器１４の運転は停止されるが、上記過冷却熱交換器用ファン２０と上記溶液ポンプ１７は運転される。また、上記発生器１１への排熱供給は継続される。

一方、上記管路６７に設けられた上記電磁弁４１は、上記蒸発器における蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒温度、又は上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却器の出口側の溶液温度に基づいて、開閉される。即ち、上記電磁弁４１は、上記冷媒温度を制御基準とする場合には該冷媒温度が設定冷媒温度以上のときには閉弁され、該設定冷媒温度未満のときには開弁される。また、上記溶液温度を制御基準とする場合には、上記溶液温度が設定溶液温度以上のときには閉弁され、該設定溶液温度未満のときには開弁される。

ここで、上記電磁弁４１を冷媒温度に基づいて開閉制御する場合を一例として、その作動状態を説明する。

上記電磁弁４１は、上述のように、上記蒸発器１３における蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が設定冷媒温度以上のとき閉弁され、該設定冷媒温度未満のとき開弁される。

上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が設定冷媒温度以上のときは、上記蒸発器１３における上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換に供される上記吸収式冷凍機Ｙ側の上記過冷却熱交換器１５と上記吸収器１２の間を循環する溶液の温度も高く、上記吸収器１２を流れる上記溶液と上記蒸発器１３を循環する上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が良好に維持され、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘは適正状態で暖房運転される。

しかし、上記蒸発器１３における蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が低下し、これが設定冷媒温度未満となると、上記蒸発器１３における上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換に供される上記吸収式冷凍機Ｙ側の上記過冷却熱交換器１５と上記吸収器１２の間を循環する溶液の温度も低下し、上記吸収器１２を流れる上記溶液と上記蒸発器１３を循環する上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が低下するとともに、上記過冷却熱交換器１５に着霜を生じるおそれもある。

この場合に、上記電磁弁４１が開弁されると、上記発生器１１側の温度の高い溶液が過冷却熱交換器１５側へ循環し、その結果、該過冷却熱交換器１５から上記吸収器１２側へ流れる溶液の温度が上昇し、上記蒸発器１３での上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が回復され、同時に、上記過冷却熱交換器１５での着霜の発生も未然に防止されることになる。従って着霜時における暖房能力の低下がないのに加えて着霜を除去するための不快な運転もない。

以上のように、この冷凍装置Ｚにおいては、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘに上記吸収式冷凍機Ｙを組み合わせることで、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時及び暖房運転時の双方において、その性能改善効果が得られ、実用性に富む冷凍装置が得られることになる。

さらに、この冷凍装置Ｚでは、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、該蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒の凝縮が上記冷媒熱回収熱交換器６での熱回収によって行なわれ、上記暖房運転時には、該蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒の蒸発が上記冷媒熱回収熱交換器６での熱回収によって行なわれることから、従来の蒸気圧縮式冷凍機において必須の構成要素として備えられていた放熱側熱交換器が不要となり、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの構造の簡略化が図られる。

ＩＩ：第２の実施形態
図２には、本願発明の第２の実施形態に係る冷凍装置Ｚの回路構成を示している。この冷凍装置Ｚは、上記第１の実施形態に係る冷凍装置Ｚの回路構成を基本とし、この基本回路において、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６と上記蒸発器１３の冷媒入口側の管路６２を、電磁弁４３を備えた管路７３によって接続したものである。そして、この電磁弁４３を、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には閉弁し、暖房運転時には開弁するように作動制御するようにしている。これ以外の構成については、上記第１の実施形態の冷凍装置Ｚと同様であるので、図２の各構成部材に、図１の各構成部材に対応させて符号を付すことで、その説明を省略する。

冷凍装置Ｚの作動説明
蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時
上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記電磁弁４３が閉弁されることで、その回路構成は、上記第１の実施形態に係る冷凍装置の冷房運転時における回路構成と同様となり、これと同様の作用効果が得られる。従って、上記第１の実施形態の該当説明を援用し、ここでの説明を省略する。

蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時
上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、上記吸収式冷凍機Ｙにおいては、上記凝縮器１４の運転は停止されるが、上記過冷却熱交換器用ファン２０と上記溶液ポンプ１７は運転される。また、上記発生器１１への排熱供給は継続される。

上記管路６７に設けられた上記電磁弁４１は、上記第１の実施形態の冷凍装置Ｚにおける電磁弁４１と同様に、上記蒸発器１３における蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒温度、又は上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却器１５の出口側の溶液温度に基づいて、開閉される。即ち、上記電磁弁４１は、上記冷媒温度を制御基準とする場合には該冷媒温度が設定冷媒温度以上のときには閉弁され、該設定冷媒温度未満のときには開弁される。また、上記溶液温度を制御基準とする場合には、上記溶液温度が設定溶液温度以上のときには閉弁され、該設定溶液温度未満のときには開弁されるが、ここでは上記電磁弁４１を冷媒温度に基づいて開閉制御する場合を例にとって説明する。さらに、この実施形態における特徴的な構成である上記管路６９に設けた電磁弁４３は、開弁される。

上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、上記電磁弁４３が開弁保持されることで、上記過冷却熱交換器１５からの溶液は、上記吸収器１２と上記蒸発器１３に分かれて流入する。

上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が設定冷媒温度以上のときは、上記蒸発器１３における上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換に供される上記吸収式冷凍機Ｙ側の上記過冷却熱交換器１５と上記吸収器１２及び上記蒸発器１３の間を循環する溶液の温度も高く、上記吸収器１２及び上記蒸発器１３を流れる上記溶液と上記蒸発器１３を循環する上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が良好に維持され、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘは適正状態で暖房運転される。

しかし、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が低下し、これが設定冷媒温度未満となると、上記蒸発器１３における上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換に供される上記吸収式冷凍機Ｙ側の上記過冷却熱交換器１５と上記吸収器１２及び上記蒸発器１３の間を循環する溶液の温度も低下し、上記蒸発器１３を循環する上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が低下するとともに、上記過冷却熱交換器１５に着霜を生じるおそれもある。

この場合に、上記電磁弁４１が開弁されると、上記発生器１１側の温度の高い溶液が過冷却熱交換器１５側へ循環し、その結果、該過冷却熱交換器１５から上記吸収器１２及び上記蒸発器１３側へ流れる溶液の温度が上昇し、上記蒸発器１３での上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との熱交換性能が回復され、同時に、上記過冷却熱交換器１５での着霜の発生も未然に防止されることになる。従って着霜時における暖房能力の低下がないのに加えて着霜を除去するための不快な運転もない。

この場合、上記過冷却熱交換器１５からの溶液の一部が上記蒸発器１３に流入することから、例えば、上記吸収器１２側のみに溶液が流入する構成の場合に比して、上記蒸発器１３での熱交換性能がさらに向上することになる。

ＩＩＩ：第３の実施形態
図３には、本願発明の第３の実施形態に係る冷凍装置Ｚの回路構成を示している。この冷凍装置Ｚは、上記第２の実施形態に係る冷凍装置Ｚの変形例として位置付けられるものであって、上記第２の実施形態では上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６と上記蒸発器１３の冷媒入口側の管路６２を、電磁弁４３を備えた管路７３によって接続し上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には閉弁し、暖房運転時には開弁するようにしていたのに対して、この実施形態では、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６を、電磁弁４３を備えた管路７１を介して上記蒸発器１３に接続し、該電磁弁４３を上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には上記電磁弁４３を閉弁し、暖房運転時には上記電磁弁４３を開弁するように構成したものである。

従って、この実施形態の冷凍装置Ｚでは、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時及び暖房運転時の双方において同様の作用効果が得られるものであり、ここでは上記第２の実施形態の該当説明を援用し、その説明を省略する。

また、この実施形態の冷凍装置Ｚに特有の効果は以下の通りである。即ち、上記電磁弁４３が開弁される上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時においては、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６を、電磁弁４３を備えた管路７４を介して上記蒸発器１３に接続し、上記過冷却熱交換器１５からの溶液を直接上記蒸発器１３側へ流入させるようにしているので、該管路７４の上記蒸発器１３側への接続構造を、該蒸発器１３での熱交換が効率良く行なわれるように独自に設定することができ、これによって上記蒸発器１３での熱交換性能の更なる向上を図ることができる。

尚、なお、この実施形態の冷凍装置Ｚにおいては、上記溶液散布用の散布器１８と冷媒液散布用の散布器１９を別体構成としているので、本来的に設けられている冷媒散布用の上記散布器１９における上記蒸発器１３の熱交換器への冷媒の適正な散布状態を維持したまま、上記蒸発器１３の熱交換器への溶液の散布が適正に行なわれるよう上記溶液散布用の散布器１８の構造あるいは設置位置を設定することができる。

ＩＶ：第４の実施形態
図４には、本願発明の第４の実施形態に係る冷凍装置Ｚの回路構成を示している。この冷凍装置Ｚは、上記第２の実施形態に係る冷凍装置Ｚを基本構成とし、この基本構成に加えて、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６に電磁弁４４を設け、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には上記電磁弁４４を閉弁し、暖房運転時には上記電磁弁４４を開弁するように構成したものである。

従って、上記電磁弁４４が開弁される上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時における作用効果は上記第２の実施形態の場合と同様であるので、その該当説明を援用し、ここでの説明を省略する。

一方、上記電磁弁４４が閉弁される上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、基本的には上記第２の実施形態の場合と同様であるが、この実施形態では上記電磁弁４４を設け且つこれを暖房運転時には閉弁させるようにしたことで、上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却熱交換器１５からの溶液の全量が上記蒸発器１３側に循環し、該蒸発器１３において上記溶液と上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との間で熱交換が行なわれる。この結果、例えば、上記過冷却熱交換器１５からの溶液の一部を上記蒸発器１３側に循環させて熱交換を行なわせる場合（第２の実施形態の場合）に比して、該蒸発器１３での熱交換性能がより一層向上することになる。

上記以外の、暖房運転時における作用効果については、上記第２の実施形態の該当説明を援用する。

Ｖ：第５の実施形態
図５には、本願発明の第５の実施形態に係る冷凍装置Ｚの回路構成を示している。この冷凍装置Ｚは、上記第３の実施形態に係る冷凍装置Ｚを基本構成とし、この基本構成に加えて、上記吸収式冷凍機Ｙの上記吸収器１２の入口側の管路６６に電磁弁４４を設け、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には上記電磁弁４４を閉弁し、暖房運転時には上記電磁弁４４を開弁するように構成したものである。

従って、上記電磁弁４４が開弁される上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時における作用効果は上記第３の実施形態の場合と同様であるので、その該当説明を援用し、ここでの説明を省略する。

一方、上記電磁弁４４が閉弁される上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの暖房運転時には、基本的には上記第３の実施形態の場合と同様であるが、この実施形態では上記電磁弁４４を設け且つこれを暖房運転時には閉弁させるようにしたことで、上記吸収式冷凍機Ｙの上記過冷却熱交換器１５からの溶液の全量が上記蒸発器１３側に直接流入し、該蒸発器１３において上記溶液と上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒との間で熱交換が行なわれる。

この結果、例えば、上記過冷却熱交換器１５からの溶液の一部を上記蒸発器１３側に循環させて熱交換を行なわせる場合（第３の実施形態の場合）に比して、該蒸発器１３での熱交換性能がより一層向上することになる。

上記以外の、暖房運転時における作用効果については、上記第３の実施形態の該当説明を援用する。

ＶＩ：第６の実施形態
図６には、本願発明の第６の実施形態に係る冷凍装置Ｚの回路構成を示している。この冷凍装置Ｚは、上記第５の実施形態に係る冷凍装置Ｚを基本構成とし、この基本構成に加えて、上記発生器１１の排熱入口側の管路６０に電磁弁４５を設け、冷房運転時には上記電磁弁４５を開弁する一方、暖房運転時には上記発生器１１の溶液温度が設定溶液温度以上のとき上記電磁弁４５を閉弁し、該設定溶液温度未満のとき上記電磁弁４５を開弁させるように構成したものである。

従って、上記電磁弁４５が開弁される上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時における作用効果は上記第５の実施形態の場合と同様であるので、その該当説明を援用し、ここでの説明を省略する。

一方、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷房運転時には、上記電磁弁４５は上記発生器１１の溶液温度に応じて開閉される。即ち、上記発生器１１の溶液温度が設定溶液温度以上のとき上記電磁弁４５を閉弁し、該設定溶液温度未満のとき上記電磁弁４５を開弁する。

これに対して、上記発生器１１の溶液温度が設定溶液温度未満のときには、上記電磁弁４５が開弁され、上記発生器１１にエンジン等の排熱が供給されることで、上記発生器１１内の溶液温度が過度に低下するのが防止される。この結果、上記冷媒熱回収熱交換器６での熱交換によって上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の冷媒温度が低くなり過ぎるのが抑制され、適正な暖房運転が実現される。

なお、この実施形態の冷凍装置Ｚにおいては、上記吸収式冷凍機Ｙの上記蒸発器１３に備えられた溶液散布用の散布器１８を冷媒液散布用の散布器として共用できるように一体構成している。係る構成とすれば、散布器の配置スペースの狭小化によって、上記蒸発器１３のコンパクト化及び低コスト化が図れる。

ＶＩＩ：第７の実施形態
図７には、本願発明の第７の実施形態に係る冷凍装置Ｚの回路構成を示している。この冷凍装置Ｚは、上記第５の実施形態に係る冷凍装置Ｚの変形例として位置付けられるものである。即ち、上記第５の実施形態に係る冷凍装置Ｚでは一台の蒸気圧縮式冷凍機Ｘと一台の吸収式冷凍機Ｙで上記冷凍装置Ｚを構成していたのに対して、この第７の実施形態に係る冷凍装置Ｚでは、これを二台の蒸気圧縮式冷凍機Ｘと一台の吸収式冷凍機Ｙで構成するとともに、該蒸気圧縮式冷凍機Ｘの設置数の増加に対応して、該各蒸気圧縮式冷凍機Ｘのそれぞれに上記冷媒熱回収熱交換器６を備え、該各蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒の排熱をそれぞれ対応する熱回収熱交換器６において吸収式冷凍機Ｙの溶液側へ回収し、この回収された排熱を一台の上記吸収式冷凍機Ｙの上記発生器１１に供給するように構成したものである。

係る構成によれば、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒側から上記吸収式冷凍機Ｙの発生器１１側への回収熱量が大きくなることから、例えば、エンジン等の排熱が少ない場合でも、回収した冷媒排熱を有効に使って上記吸収式冷凍機Ｙを適正に運転させることができ、その結果、該吸収式冷凍機Ｙの蒸発器１３での熱交換によって上記各蒸気圧縮式冷凍機Ｘの冷媒を十分に過冷却することが可能となり、延いては上記冷凍装置Ｚ全体の性能改善効果を得ることができる。

なお、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの並置台数には制約は無く、必要に応じて並置台数を設定すれば良い。

１・・・圧縮機
２・・・四路切換弁
３・・・利用側熱交換器
４・・・膨張弁
５・・・アキュームレーター
６・・・熱回収熱交換器
７・・・熱源側熱交換器
１１・・・発生器
１２・・・吸収器
１３・・・蒸発器
１４・・・凝縮器
１５・・・過冷却熱交換器
１６・・・溶液熱交換器
１７・・・溶液ポンプ
１８、１９・・散布器
２０・・・ファン
４１・・・電磁弁
４３〜４５・・電磁弁
５１〜５７・・管路
６１〜６７・・管路
７１〜７４・・管路
Ｘ・・蒸気圧縮式冷凍機
Ｙ・・吸収式冷凍機
Ｚ・・冷凍装置

Claims

蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）とエンジン等の排熱で駆動される吸収式冷凍機（Ｙ）とを備えて構成される冷凍装置であって、
上記吸収式冷凍機（Ｙ）の吸収器（１２）に流入する溶液を空冷式の過冷却熱交換器（１５）によって過冷却して上記吸収器（１２）へ流入させる一方、
上記蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）の冷媒と、上記吸収式冷凍機（Ｙ）の上記吸収器（１２）の出口から溶液ポンプ（１７）を経て溶液熱交換器（１６）に至る管路（６７）から分岐した溶液との間で熱交換を行なう熱回収熱交換器（６）を設け、該熱回収熱交換器（６）での熱交換後の上記蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）の冷媒は上記吸収式冷凍機（Ｙ）の上記蒸発器（１３）へ、上記吸収式冷凍機（Ｙ）の溶液は上記発生器（１１）にそれぞれ流入させるとともに、上記溶液ポンプ（１７）の出口側から上記熱回収熱交換器（６）に至る上記管路（６７）に電磁弁（４１）を設け、該電磁弁（４１）を、上記蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）の冷房運転時には開弁する一方、上記蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）の暖房運転時には、四路切換弁（２）を切換え、蒸気圧縮式冷凍機の冷媒を冷房運転とは逆方向に流入させ、溶液ポンプ（１７）と過冷却熱交換器用ファン（２０）を運転し、上記蒸発器（１３）における上記蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）の冷媒温度が設定冷媒温度以上のとき閉弁し、該設定冷媒温度未満のとき開弁し、又は上記吸収式冷凍機（Ｙ）の上記過冷却熱交換器（１５）の出口側の溶液温度が設定冷媒温度以上のとき閉弁し、該設定溶液温度未満のとき開弁するように構成したことを特徴とする冷凍装置。
請求項１において、
上記吸収式冷凍機（Ｙ）の上記吸収器（１２）の入口側の管路（６６）と上記蒸発器（１３）の冷媒入口側の管路（６２）を、電磁弁（４３）を備えた管路（７３）によって接続し、
上記蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）の冷房運転時には上記電磁弁（４３）を閉弁し、暖房運転時には上記電磁弁（４３）を開弁するように構成したことを特徴とする冷凍装置。
請求項１において、
上記吸収式冷凍機（Ｙ）の上記吸収器（１２）の入口側の管路（６６）を、電磁弁（４３）を備えた管路（７４）を介して上記蒸発器（１３）に接続し、上記蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）の冷房運転時には上記電磁弁（４３）を閉弁し、暖房運転時には上記電磁弁（４３）を開弁するように構成したことを特徴とする冷凍装置。
請求項２又は３において、
上記吸収式冷凍機（Ｙ）の上記吸収器（１２）の入口側の管路（６６）に電磁弁（４４）を設け、上記蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）の冷房運転時には上記電磁弁（４４）を開弁し、暖房運転時には上記電磁弁（４４）を閉弁するように構成したことを特徴とする冷凍装置。
請求項１，２，３又は４において、
上記発生器（１１）の排熱入口側の管路（６０）に電磁弁（４５）を設け、冷房運転時には上記電磁弁（４５）を開弁する一方、暖房運転時には上記発生器（１１）の溶液温度が設定溶液温度以上のとき上記電磁弁（４５）を閉弁し、該設定溶液温度未満のとき上記電磁弁（４５）を開弁させるように構成したことを特徴とする冷凍装置。
請求項３又は４において、
上記蒸発器（１３）における溶液散布用の散布器と冷媒液散布用の散布器を、別体構成又は共用可能な一体構成としたことを特徴とする冷凍装置。
請求項１，２，３，４，５又は６において、
上記蒸発器（１３）は、冷媒液が一過性で該蒸発器（１３）の伝熱面を流れ、未蒸発の冷媒液は上記吸収器（１２）側へ移動して該吸収器（１２）側の溶液に吸収されるように構成したことを特徴とする冷凍装置。
請求項１，２，３，４，５，６又は７において、
上記蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）を複数台設置するとともに該各蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）のそれぞれに上記熱回収熱交換器（６）を設けて該各蒸気圧縮式冷凍機（Ｘ）の冷媒の排熱をそれぞれ回収し、該各熱回収熱交換器（６）で回収された排熱を一台の吸収式冷凍機（Ｙ）の上記発生器（１１）に供給するように構成したことを特徴とする冷凍装置。