JPH08145496A

JPH08145496A - 冷凍機

Info

Publication number: JPH08145496A
Application number: JP28531394A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nomura; 和雄野村; Shigeru Murayama; 茂村山; Tomonori Tamura; 智徳田村; Kazuhiko Harima; 和彦播磨; Tomohiko Katou; 具彦加藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】吸収式冷凍機と圧縮式冷凍機を合わせた冷凍機
を作り、冷凍機全体としての効率を高める。【構成】アンモニア冷媒は蒸発器２、吸収器４、発生器
８、および凝縮器１０を流れることで吸収式冷凍機を構
成すると共に、発生器８、圧縮機１４、および凝縮器１
０を流れることで圧縮式冷凍機を構成する。圧縮式冷凍
機の圧縮機１４を駆動する原動機からの暖まった冷却水
または廃棄ガスの排熱を、吸収式冷凍機の発生器８へ導
いて熱源に用いることで、熱エネルギーの無駄を少なく
できる。また、アンモニア冷媒、蒸発器２、および凝縮
器１０などを共有でき、装置全体の無駄を少なくでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、吸収式冷凍機と圧縮
式冷凍機を組み合わせた冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍機には、吸収式冷凍機や圧縮
式冷凍機などがある。圧縮式冷凍機は、気化した冷媒を
圧縮機により圧縮し、凝縮器で液化した後に、蒸発器で
蒸発し周囲から熱を奪う。

【０００３】吸収式冷凍機は、例えば第一種ヒートポン
プ型であれば、蒸発器からの気化した冷媒を吸収器で吸
収液に吸収させ、この溶液を発生器へ送り加熱して吸収
液から冷媒を分離して発生させる。発生した冷媒は、凝
縮器に送られて冷やされ凝縮する。このようにして得ら
れた液化（凝縮）した冷媒は蒸発器に送られて蒸発し周
囲から熱を奪う。

【０００４】このような吸収式冷凍機において、必要と
される主なエネルギーは発生器における加熱のためのエ
ネルギーであるが、このエネルギーには種々の熱が利用
される。例えば特開平２−９５７５７号公報では、発電
機のタービンから出る排熱を利用している。また特開昭
６４−６３７６２号公報では燃料電池からの排熱を利用
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、吸収式冷凍機
の発生器における加熱のために、圧縮式冷凍機に用いら
れる圧縮機を駆動するための原動機からの排熱を利用す
るものが存在しなかった。そして仮に、そのような原動
機からの排熱を利用しようとしても、吸収式冷凍機と圧
縮式冷凍機を単に並存させるだけでは装置に無駄が生じ
てしまうものであった。

【０００６】この発明は、以上の問題点を解決するため
に成されたもので圧縮式冷凍機の原動機からの排熱を熱
源に用いる吸収式冷凍機であって、装置に無駄のない冷
凍機を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、アンモニア冷媒と吸収液を用
いる吸収式冷凍機と、原動機を駆動源とする圧縮機によ
ってアンモニア冷媒を循環させる圧縮式冷凍機とを備
え、両冷凍機はアンモニア冷媒、蒸発器、および凝縮器
を共有し、原動機からの暖まった冷却水または排気ガス
の排熱を吸収式冷凍機の熱源に用いることを特徴とす
る。

【０００８】請求項２の発明は、更に、吸収式冷凍機は
第一種ヒートポンプ型であり、吸収式冷凍機のデューリ
ング線図のサイクルにおいて圧縮機は並列に設けられる
事を特徴とする。

【０００９】請求項３の発明は、更に、吸収式冷凍機は
ハイブリッドサイクル型であり、吸収式冷凍機のデュー
リング線図のサイクルにおいて圧縮機は並列に設けられ
る事を特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、更に、吸収式冷凍機は
第二種ヒートポンプ型であり、吸収式冷凍機のデューリ
ング線図のサイクルにおいて圧縮機は直列に設けられる
事を特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１、２、３、または４の発明では、アン
モニア冷媒は吸収式冷凍機を構成する蒸発器、吸収器、
発生器、および凝縮器を流れるのみならず、圧縮機をも
流れる。この圧縮機は、前記蒸発器および凝縮器と共に
圧縮式冷凍機を構成する。両冷凍機は、それぞれアンモ
ニア冷媒を冷媒として冷凍を行い、圧縮式冷凍機に用い
られる圧縮機を駆動するための原動機からの排熱は、吸
収式冷凍機の発生器などにおける熱源として用いられ
る。

【００１２】請求項２の発明では、更に、デューリング
線図で蒸発器、吸収器、発生器、および凝縮器を結んで
得られるサイクルにおいて、圧縮機はサイクルの一部に
対し並列に設けられ、気化したアンモニア冷媒を圧縮す
る。

【００１３】請求項３の発明では、更に、デューリング
線図で蒸発器、発生器、吸収器、および凝縮器を結んで
得られるサイクルにおいて、圧縮機はサイクルの一部に
対し並列に設けられ、気化したアンモニア冷媒を圧縮す
る。

【００１４】請求項４の発明では、更に、デューリング
線図で蒸発器、吸収器、発生器、および凝縮器を結んで
得られるサイクルにおいて、圧縮機はサイクルの一部に
対し直列に設けられ、気化したアンモニア冷媒を圧縮す
る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の第一実施例を、図１におい
て説明する。図１において吸収式冷凍機は、例えば第一
種ヒートポンプ型である。即ち、蒸発器２を出た気化し
たアンモニア冷媒（以下アンモニアガスという）は吸収
器４へ流れ込み、散布される吸収液に吸収される。この
とき吸収液やアンモニア冷媒は外部からの冷却水によっ
て冷却され、冷却水は空気調和機等に利用される。アン
モニアガスを吸収しアンモニア濃度が大きくなった濃吸
収液は、溶液ポンプ６により発生器８へ送られる。発生
器８の内部で濃吸収液は外部から導かれる蒸気などで加
熱され、冷媒ガスを分離し発生させる。このアンモニア
ガスは凝縮器１０へ流れ、外部からの冷却水によって冷
却されて凝縮し液体のアンモニアになる。ここで、冷却
水を利用しない場合は吸収式冷凍機は蒸発器から冷水を
供給する吸収冷凍機として運転される。

【００１６】前記発生器８でアンモニアガスを分離しア
ンモニア濃度が小さくなった稀吸収液は、吸収器４へ戻
される。このとき温度が高くなった稀吸収液と、温度の
低い濃吸収液は熱交換器１２において熱交換する。

【００１７】凝縮器１０を出た液体のアンモニア冷媒
は、予冷器と呼ばれる冷媒熱交換器（図示せず）で熱交
換を行う。即ち、蒸発器２を出る低温のアンモニアガス
により、凝縮器を出た液体のアンモニア冷媒を冷却する
ものである。冷却されたアンモニア冷媒は蒸発器２にお
いて気化膨脹し、周囲から熱を奪う。この蒸発器２には
熱媒体としての冷水が導かれ、より冷たい冷水となって
戻される。

【００１８】このようにしてデューリング線図でサイク
ルが形成される（図１）。このサイクルに対し、圧縮式
冷凍機を構成する圧縮機１４が並列に設けられる。並列
に設ける位置は、アンモニアガスが存在する２か所であ
ればいずれの場所でも良い。そして、圧力の低い場所か
ら高い場所へアンモニアガスを圧縮して送るように、圧
縮機１４が接続される。図では、吸収器４のアンモニア
ガスが存在する場所と、発生器８のアンモニアガスが存
在する場所との間で接続が行われる。

【００１９】圧縮機１４によって圧縮されたアンモニア
ガスは、圧力が高まり、高い圧力の発生器８内へ送り込
まれる。このアンモニアガスは、更に凝縮器１０へ送ら
れ、前記吸収式冷凍機の場合と同様に凝縮して液体のア
ンモニア冷媒となり、更に蒸発器２で気化膨脹し、周囲
から熱を奪って冷水の温度を更に下げる。そして、この
アンモニアガスは、吸収器４へ送られ再び圧縮機１４で
圧縮される。このようにして圧縮機１４、凝縮器１０、
および蒸発器２により圧縮式冷凍機が構成される。

【００２０】圧縮機１４を駆動する駆動源としての原動
機１６は、エンジンやモータなどが考えられる。この原
動機１６を冷却するための冷却水は、暖まった後に発生
器８へ送られる。また、原動機１６がエンジンの場合に
は、原動機１６からの排気ガスが発生器８へ送られる。
そして、発生器８において濃吸収液を加熱するための熱
源に用いられる。原動機１６がモータの場合に、このモ
ータを回すための電気を発生する発電機に用いられるエ
ンジンからの排気ガスや暖まった冷却水を発生器８に送
ってもよい。

【００２１】このように吸収式冷凍機と圧縮式冷凍機を
組み合わせた冷凍機の成績係数は次式（１）で表され
る。

【００２２】

【数１】

【００２３】この式においてεは成績係数、ＱA は吸収
器で冷却水によって奪われる熱量、Ｑc は凝縮器で冷却
水によって奪われる熱量、ＱE は蒸発器で周囲から奪う
熱量、ＱB は発生器で熱源であるガスバーナの加熱など
によって与えられる熱量、ＱGは圧縮機を駆動する原動
機を働かせるために必要な全体熱量、ｑは原動機から発
生器８へ導かれる排熱の熱量である。このように排熱の
熱量ｑは大きければ大きいほど成績係数εは大きくな
り、効率の良い冷凍機が得られることになる。

【００２４】なお、以上の実施例（図１）において、圧
縮機１４は吸収器４と発生器８の間で並列に用いられた
が、他の変形例においては凝縮器１０と蒸発器２の間で
並列に設けられても良い。更には発生器８と凝縮器１０
の間で並列に設け、または蒸発器２と吸収器４の間で並
列に設けても構わない。

【００２５】以上説明したように、この実施例よれば、
吸収式冷凍機と圧縮式冷凍機は、アンモニア冷媒、蒸発
器２、および凝縮器１０を共有することになり、この共
有により冷媒を通す配管が簡単になり、蒸発器２や凝縮
器１０を複数設ける必要がなくなり、結果として装置全
体の無駄をなくすことが可能となる。

【００２６】また、圧縮機１４の原動機から出る排熱を
発生器８における熱源として利用できるので、冷凍機と
しての効率を高めることが可能となる。

【００２７】なお、以上の実施例は吸収式冷凍機が第一
種ヒートポンプ型であったが、図２に示す第二実施例の
ように吸収式冷凍機がハイブリッドサイクル型であって
も良い。このハイブリッドサイクル型はＧ、Ａｌｆｅｌ
ｄとＳ、Ｄｅｍｍｅｌによって紹介されたものである。
このハイブリッドサイクル型は前記第一種ヒートポンプ
型（図１）に比べ発生器８と吸収器４の位置が逆になっ
ている。そして、凝縮器１０の凝縮熱が発生器８に導か
れて熱源に用いられる。また、吸収器４で発生する熱
が、高温水または蒸気として取り出される。このような
ハイブリッドサイクル型の吸収式冷凍機においても、圧
縮機１４を並列に設けることで原動機１６の排熱を発生
器８で利用でき、前記第一実施例と同様の効果を得るこ
とができる。

【００２８】このハイブリッドサイクル型の吸収式冷凍
機においても前記第一実施例と同様に予冷器（冷媒熱交
換器）が設けられるが、この予冷器の出口から出る低圧
のアンモニアガスを圧縮機１４で圧縮する。

【００２９】この図２においては圧縮機１４は発生器８
と吸収器４の間に設けられているが、他の実施例によっ
ては蒸発器２と発生器８の間、あるいは凝縮器１０と蒸
発器２の間に並列に設けることも可能である。このと
き、前記と同様に予冷器（冷媒熱交換器）を備えること
が考えられるが、この予冷器の出口から出た蒸発器２か
らの低圧アンモニアガスを圧縮して、圧縮を容易にする
ことができる。

【００３０】また、図３に示すように第三実施例のよう
に吸収式冷凍機が第二種ヒートポンプ型であるとするこ
とも可能である。この実施例では蒸発器２と吸収器４の
間に圧縮機１４が直列に設けられる。直列とすること
で、蒸発器２と吸収器４との間の配管を並列にする必要
がなく配管が簡単になる。図３の変形例として、圧縮機
１４を直列に設ける位置は、発生器８と凝縮器１０の間
であっても良い。

【００３１】なお、以上３つの実施例において、第一お
よび第二実施例（図１および図２）では圧縮機１４は並
列に設けられ、第三実施例（図３）では圧縮機１４は直
列に設けらりたが、必ずしもこれに限るものではなく、
逆に、第一および第二実施例においてはそれぞれ圧縮機
１４を直列に設けることが可能である。また、第三実施
例では圧縮機１４を並列に設けることも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１、２、
３、４の発明によれば、アンモニア冷媒を用いることで
吸収式冷凍機と圧縮式冷凍機を組み合わせた冷凍機を得
ることができ、少なくとも蒸発器および凝縮器を共有で
き装置の無駄を省くことができる。

【００３３】また、圧縮式冷凍機の圧縮機を駆動する原
動機からの排熱を吸収式冷凍機の熱源に用いることで、
冷凍機全体としての効率を高めることができる。

【００３４】請求項４の発明では、更に、デューリング
線図のサイクルおいて圧縮機を直列に設けることで、並
列に設ける場合に比べ配管など簡単にすることができ、
装置の無駄をより少なくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】第二実施例を示す回路図である。

【図３】第三実施例を示す回路図である。

【符号の説明】

２蒸発器４吸収器６溶液ポンプ８発生器１０凝縮器１２熱交換器１４圧縮機１６原動機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者播磨和彦大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者加藤具彦大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アンモニア冷媒と吸収液を用いる吸収式冷
凍機と、原動機を駆動源とする圧縮機によってアンモニ
ア冷媒を循環させる圧縮式冷凍機とを備え、両冷凍機は
アンモニア冷媒、蒸発器、および凝縮器を共有し、原動
機からの暖まった冷却水または排気ガスの排熱を吸収式
冷凍機の熱源に用いることを特徴とする冷凍機。
【請求項２】吸収式冷凍機は第一種ヒートポンプ型であ
り、吸収式冷凍機のデューリング線図のサイクルにおい
て圧縮機は並列に設けられる事を特徴とする請求項１記
載の冷凍機。
【請求項３】吸収式冷凍機はハイブリッドサイクル型で
あり、吸収式冷凍機のデューリング線図のサイクルにお
いて圧縮機は並列に設けられる事を特徴とする請求項１
記載の冷凍機。
【請求項４】吸収式冷凍機は第二種ヒートポンプ型であ
り、吸収式冷凍機のデューリング線図のサイクルにおい
て圧縮機は直列に設けられる事を特徴とする請求項１記
載の冷凍機。