WO2011021532A1

WO2011021532A1 - 冷凍機および暖房機

Info

Publication number: WO2011021532A1
Application number: PCT/JP2010/063522
Authority: WO
Inventors: 良平岩谷
Original assignee: 株式会社岩谷冷凍機製作所
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2011-02-24
Also published as: JP2011038748A

Abstract

　二酸化炭素を冷媒とする冷凍機において、夏場の高温時においても圧縮比を高くすることなく高い動作係数を発揮できる。圧縮機１１で圧縮された二酸化炭素の高圧ガスを、第４の熱交換器１２１において外気に放熱し、次いで第１の熱交換器１２２において、減圧蒸発冷却機２によって冷却したエタノール水溶液と熱交換することによって、夏場の高温時においても圧縮比を高くすることなく高い動作係数を発揮できる。なお減圧蒸発冷却機２では、吸引ブロア２２１で減圧した減圧容器２１２内において、エタノール成分の蒸発を促進することによってエタノール水溶液を冷却する。吸引ブロア２２１で吸引されたエタノール蒸気の熱量は、凝縮容器２２２と第３の熱交換器２３２とを介して外気に放熱する。

Description

冷凍機および暖房機

　本発明は、二酸化炭素を冷媒とする冷凍機および暖房機に関し、特に減圧蒸発冷却機を介して外気に放熱する冷凍機、およびこの冷凍機の構成要素の一部を使用する暖房機に関する。

　今日では、地球温暖化やオゾン層破壊が、地球環境を保護する観点から大きな問題となっており、冷凍機の冷媒についても、脱フロン化が進められている。フロンの代替冷媒としては、手近なアンモニアガスの使用が考えられるが、アンモニアは毒性ガスであるため、最近、漏洩したアンモニアガスを吸込んで死亡する事故が発生している。

　そこで冷媒として、無味無臭で毒性の低い二酸化炭素を使用する冷凍機が注目されている（例えば特許文献１参照。）。

特開２００２－４８４２１号公報

　しかるに二酸化炭素の臨界温度は、３１．２℃であって、フロン等の他の冷媒に較べて低い。このため蒸気圧縮冷凍機において、圧縮機によって圧縮された二酸化炭素ガスを、夏場の高温の外気との熱交換によって冷却する場合には、臨界温度以下に冷却することができず、二酸化炭素ガスを凝縮させることが困難となる。

　図４に、従来の二酸化炭素を冷媒とする蒸気圧縮冷凍機のサイクル線図を示す。なお、この蒸気圧縮冷凍機のサイクル線図において、点ＣＰは、二酸化炭素の臨界点を示しており、臨界温度は３１.２℃、臨界圧力は７．４ＭＰａである。またＷは、圧縮機１０１１の駆動動力を示している。さてこのサイクル線図において、破線で示すように、圧縮機１０１１における圧縮比を、従来のフロン等の冷媒と同じ様に、臨界圧力以下とした場合には、この圧縮機から吐出された高圧ガス（点ｂｂ）を、凝縮器１１２１において、例えば３２℃の外気温度に放熱させて３５℃まで冷却しても、高圧ガスを凝縮できず（点ｃｃ）、この凝縮器から流出したガス状の二酸化炭素を、減圧手段で減圧しても凝縮できない。このため冷凍機として成立しない。

　したがって二酸化炭素を冷媒とする蒸気圧縮冷凍機では、図４の実線で示すように、圧縮機１０１１によって臨界圧力（７．４ＭＰａ）より高圧に圧縮して（点ｂ）、凝縮器１１２１において、できるだけエンタルピを減少させ（点ｃ）、この凝縮器から流出したガス状の二酸化炭素を、減圧手段１０１３で減圧させて（点ｄ）、圧縮機３０１１の入口（点ａ）とのエンタルピの差（Ｑ２＝Ｈａ－Ｈｄ）を確保している。

　しかるにこのような蒸気圧縮冷凍機には、次の改良すべき課題がある。すなわち第１に、圧縮機１０１１における圧縮比が大きくなると、動作係数（ＣＯＰ＝Ｑ２／Ｗ、ここでＱ２：気化器１０１４における吸熱量）が低下する。また圧縮機１０１１、凝縮器１１２１や気化器１０１４等の熱交換器、及び配管やバルブ等を高圧仕様にしなければならず、コスト高となると共に、安全基準を高める必要がある。

　また図４に示すように、凝縮器１１２１において、圧縮機１０１１からの高圧ガスを、臨界点ＣＰより低いエンタルピにまで冷却することができず、気化器１０１４におけるエンタルピ差（Ｑ２＝Ｈａ－Ｈｄ）を、十分大きくすることができない。このため気化器１０１４における吸熱量Ｑ２が少なくなり、冷凍能力および動作係数（ＣＯＰ）を高くすることが困難となる。さらに凝縮器１１２１では、圧縮機１０１１からの高圧ガスを凝縮できないため、冷媒の状態変化に伴う凝縮潜熱を利用することができず、この凝縮器を構成する熱交換器のサイズが大きくなる。

　そこで本発明の目的は、夏場の高温時においても圧縮比を大きくすることなく、高い動作係数を発揮できる、二酸化炭素を冷媒とする冷凍機および暖房機を提供することにある。

　上記課題を解決すべく本願発明者は、鋭意研究と試験とを重ねた結果、二酸化炭素を冷媒とする冷凍機において、圧縮機で圧縮された高圧の冷媒ガスを、減圧蒸発冷却機によって冷却した動作流体と熱交換することによって、夏場の高温時においても圧縮比を大きくすることなく、高い動作係数を発揮できることを見出した。

　すなわち本発明による冷凍機は、二酸化炭素を冷媒とする蒸気圧縮冷凍機と、液体を動作流体とする減圧蒸発冷却機とを備えている。上記蒸気圧縮冷凍機は、上記冷媒を高圧ガスに圧縮する圧縮機と、この圧縮機から流入する冷媒を凝縮させる第１の熱交換器と、この第１の熱交換器からの冷媒を減圧する減圧手段と、この減圧手段から流入する冷媒を蒸発させる第２の熱交換器とを有している。

　上記減圧蒸発冷却機は、上記動作流体が循環する第１の循環経路と第２の循環経路と第３の循環経路とを備えている。上記第１の循環経路は、上記第１の熱交換器において上記冷媒との熱交換によって吸熱した上記動作流体が流入する第１の経路と、この第１の経路からこの動作流体が流入する減圧容器と、この減圧容器からこの動作流体をこの第１の熱交換器に還流させる第１のポンプとを有している。

　上記第２の循環経路は、上記減圧容器内の上記動作流体の蒸気を吸引して、この減圧容器内の圧力を低下させる吸引手段と、この吸引手段から流入するこの動作流体の蒸気を凝縮させる凝縮容器と、この凝縮容器からこの凝縮した動作流体をこの減圧容器に還流させる第２の経路とを有している。そして上記第３の循環経路は、上記凝縮容器において凝縮した動作流体を循環させる第２のポンプと、この第２のポンプから流出したこの凝縮した動作流体を、外気に放熱する第３の熱交換器と、この第３の熱交換器から流出したこの凝縮した動作流体を、この凝縮容器に還流する第３の経路とを有する。

　上記蒸気圧縮冷凍機の圧縮機と第１の熱交換器との間に第４の熱交換器を備え、
この第４の熱交換器は、この圧縮機からの冷媒を外気との熱交換によって冷却するように構成することが望ましい。また上記減圧蒸発冷却機の動作流体は、アルコール水溶液であることが望ましい。

　また上記冷凍機の蒸気圧縮冷凍機は、暖房機として使用することができる。なお暖房機として使用する場合には、上記減圧蒸発冷却機の動作を停止する。すなわち本発明による暖房機は、上記蒸気圧縮冷凍機が、さらに切替弁を備えている。そして上記圧縮機で圧縮された高圧ガスの冷媒は、上記切替弁を経由して上記第２の熱交換器に流入し、上記第２の熱交換器で外部に放熱した冷媒は、上記減圧手段に流入する。上記減圧手段において減圧された冷媒は、上記第４の熱交換器に流入し、上記第４の熱交換器において外気から吸熱して蒸発させた冷媒は、上記切替弁を経由して上記圧縮機に還流する。上記減圧蒸発冷却機の第１のポンプと第２のポンプとは、いずれも停止している。

　ここで「圧縮機」とは、二酸化炭素の冷媒ガスを圧縮する全ての機器を意味し、例えばスクロール型、遠心型、往復動型、ロータリー型、及びスクリュー型が該当する。「第１の熱交換器」とは、通過する冷媒の有する熱を、減圧蒸発冷却機の動作流体との熱交換によって放熱する配管構造、シェル構造、あるいは容器等を意味する。「減圧手段」とは、冷媒液または気液混合冷媒の圧力を減少させる全ての手段を意味し、例えばノズル、減圧弁あるいはキャピラリーチューブが該当する。「第２の熱交換器」とは、外部の熱源から吸熱して、気液混合冷媒に含まれる冷媒液を蒸発させる配管構造、シェル構造、あるいは容器等を意味する。「第４の熱交換器」とは、通過する冷媒ガスの有する熱を、外気との熱交換によって放熱する配管構造、シェル構造、あるいは容器等を意味する。

　「動作流体」とは、例えば水や、水より揮発し易いアルコール等の液体成分を含む水溶液が該当する。「減圧容器」および「凝縮容器」とは、動作流体の流出入口や密閉可能な補充点検口を有する密閉された容器を意味し、その形状や材質を問わない。「吸引手段」とは、密閉状態にある減圧容器内の動作流体の蒸気を吸引する全ての手段を意味し、例えば吸引ブロアや吸引ポンプが該当する。「切替弁」とは、冷媒の流出入経路を変更するものであれば、その種類や形態を問わない。４方切替弁が望ましいが、単独のオン・オフバルブの組み合わせであってもよい。

　夏場の高温時であっても、圧縮機で圧縮された高圧の冷媒ガス（二酸化炭素）の熱量を、減圧蒸発冷却機において二酸化炭素の臨界温度より低い温度に冷やされた動作流体に放熱させることによって、高温の冷媒ガス（二酸化炭素）を凝縮（液化）させることができる。このため圧縮機の吐出圧力を、臨界圧力より低く抑えることが可能となって、第１に動作係数（ＣＯＰ）が向上する。第２に圧縮機等の構成部品の耐圧レベルを低くすることができるので、低コスト化が可能となると共に、安全性も高まる。

　また圧縮機で圧縮された高圧の冷媒ガスを、飽和液線まで冷却することが可能となり、吸熱量を大幅に増加させることができる。このため冷凍能力と動作係数の双方を向上させることができる。さらには圧縮機で圧縮された高圧の冷媒ガスを放熱させて液化することができるので、気液変化に伴う凝縮潜熱を利用することが可能となり、第２の熱交換器のサイズを小さくすることができる。

　減圧蒸発冷却機では、減圧容器と吸引手段と凝縮容器との基本構成要素によって、動作流体の温度を、二酸化炭素の臨界温度より低い温度にすることができる。したがって簡単な構成と、吸引手段を駆動する僅かな電力とによって、動作流体の温度を、二酸化炭素の臨界温度より低下させることができる。

　なお圧縮機で圧縮された高圧の冷媒ガスは、夏場の外気温より高い。したがって上述した第１の熱交換器によって冷却する前に、第４の熱交換器を設け、この第４の熱交換器によって、外気に放熱させることができる。そこで圧縮機と第１の熱交換器との間に、第４の熱交換器を挿入して、この第４の熱交換器において、圧縮機で圧縮された高圧の冷媒ガスを外気に放熱させて冷却した後で、第１の熱交換器において、この冷媒を減圧蒸発冷却機を介して放熱させれば、この冷媒を、より低いエントロピまで凝縮させることが可能となり、冷凍能力と動作係数の双方を、より向上させることができる。

　減圧蒸発冷却機の動作流体として、アルコール水溶液を使用することによって、減圧容器における動作流体の蒸発を促進できると共に、動作流体を容易かつ安価に入手することができる。また上述した蒸気圧縮冷凍機の構成要素を利用することによって、冬場等の暖房機として利用することができる。

冷凍機の概略構成図である。冷凍機の構成図である。暖房機として利用する場合の構成図である。従来技術による冷凍機の概略構成図である。

　　１　　　　　　　　　蒸気圧縮冷凍機、暖房機
　　１１、１０１１　　　圧縮機
　　１２１、１１２１　　第４の熱交換器、凝縮器
　　１２２　　　　　　　第１の熱交換器
　　１３、１０１３　　　減圧弁（減圧手段）
　　１４、１０１４　　　第２の熱交換器、気化器
　　１６　　　　　　　　四方弁（切替弁）
　　２　　　　　　　　　減圧蒸発冷却機
　　２１　　　　　　　　第１の循環経路
　　２１１　　　　　　　第１の経路
　　２１２　　　　　　　減圧容器
　　２１３　　　　　　　第１のポンプ
　　２２　　　　　　　　第２の循環経路
　　２２１　　　　　　　吸引ブロア（吸引手段）
　　２２２　　　　　　　凝縮容器
　　２２３　　　　　　　第２の経路
　　２３　　　　　　　　第３の循環経路
　　２３１　　　　　　　第２のポンプ
　　２３２　　　　　　　第３の熱交換器、
　　２３３　　　　　　　第３の経路

　図１を参照しつつ、本発明による冷凍機を概説する。なおその後、図２を参照しつつ、この冷凍機の構成の１具体例を詳述する。さて図１の下部は、本発明による冷凍機を構成する蒸気圧縮冷凍機１のサイクル線図を示しており、図１の上部は、減圧蒸発冷却機２の構成要素を示している。

　図１の下部に示す蒸気圧縮冷凍機１は、冷媒として二酸化炭素を使用し、冷媒ガス（ａ点）を高圧のガスの状態（ｂ点）に圧縮する圧縮機１１と、この高圧のガスの状態（ｂ点）から、空冷熱交換機１５１または冷却塔１５２を介して、熱量Ｑ１１を外気に放熱し、外気温度よりやや高い冷媒ガスの状態に冷却する第４の熱交換器１２１とを備えている。第４の熱交換器１２１から流出した冷媒ガスは、さらに第１の熱交換器１２２において熱量Ｑ１２を放熱して凝縮し、ほぼ飽和液線上の状態（点ｃ）となる。なお第１の熱交換器１２２では、冷媒ガスは、後述する減圧蒸発冷却機２における動作流体と熱交換して凝縮する。ここで第４の熱交換器１２１を省略して、圧縮機１１と第１の熱交換器１２２とを、直接連結することもできる。

　次いで、ほぼ飽和液線上の状態（点ｃ）の冷媒液は、減圧弁１３を介して減圧されて、低温の気液混合状態（点ｄ）になる。なお減圧弁１３による減圧工程は、ほぼ等エンタルピ変化である。低温の気液混合状態（点ｄ）の冷媒は、第２の熱交換器１４において、室内や冷蔵庫等の冷房区画から熱量Ｑ２を吸熱して蒸発し、この第２の熱交換器の出口において、ガス状態の冷媒（点ａ）となって、圧縮機１１に吸引される。

　さて図１の上部に示す減圧蒸発冷却機２は、動作流体としてエタノール水溶液を使用しており、このエタノール水溶液が循環する第１の循環経路２１と、第２の循環経路２２と、第３の循環経路２３とを備えている。第１の循環経路２１は、上述した第１の熱交換器１２２において、二酸化炭素の冷媒との熱交換によって、熱量Ｑ１２を吸熱したエタノール水溶液が流入する第１の経路２１１と、この第１の経路から、このエタノール水溶液が流入する減圧容器２１２と、この減圧容器から、このエタノール水溶液を、この第１の熱交換器に還流させる第１のポンプ２１３とを有している。

　第２の循環経路２２は、減圧容器２１２内のエタノール水溶液の蒸気を吸引して、この減圧容器内の圧力を低下させる吸引ブロア２２１と、この吸引ブロアから流入する、このエタノール水溶液の蒸気を凝縮させる凝縮容器２２２と、この凝縮容器から、この凝縮したエタノール水溶液を、圧力差によってこの減圧容器に還流させる第２の経路２２３とを有している。また第３の循環経路２３は、凝縮容器２２２において凝縮したエタノール水溶液を循環させる第２のポンプ２３１と、この第２のポンプから流出した凝縮したエタノール水溶液を、空冷熱交換器２３４または冷却塔２３５のいずれかを介して、外気に放熱する第３の熱交換器２３２と、この第３の熱交換器から流出した凝縮したエタノール水溶液を、この凝縮容器に還流させる第３の経路２３３とを有している。

　ここで上述した冷凍機の動作について、１例を挙げて説明する。まず使用環境としては、夏場の高温時を想定して、外気温度を３２℃とする。さて蒸気圧縮冷凍機１において、圧縮機１１によって温度５０℃、圧力６ＭＰａ（点ｂ）に圧縮された冷媒ガス、すなわちガス状態の二酸化炭素は、第４の熱交換器１２１において、３２℃の外気に熱量Ｑ１１を放熱し、温度３５℃、圧力６ＭＰａのガス状態に冷却される。

　次に温度３５℃、圧力６ＭＰａのガス状態の二酸化炭素は、第１の熱交換器１２２において、減圧蒸発冷却機２の温度１５℃の動作流体と熱交換して凝縮し、ほぼ飽和液線上（点ｃ）まで、等圧変化する。そして飽和液線上（点ｃ）の液化した二酸化炭素は、減圧手段１３において、ほぼ等エンタルピ減圧して、温度０℃、圧力３．５ＭＰａの気液混合状態（点ｄ）に冷却される。そして気液混合状態（点ｄ）の二酸化炭素は、第２の熱交換器１４において、冷房区画から熱量Ｑ２を吸熱して蒸発し、この第２の熱交換器の出口においてガス状態（点ａ）となって、圧縮機１１に吸引される。

　上記冷凍サイクルにおいて、圧縮機１１の駆動動力は、約４０Ｋｊ／Ｋｇであり、第２の熱交換器１４における吸熱量Ｑ２は、約１７５Ｋｊ／Ｋｇである。よって蒸気圧縮冷凍機１の動作係数ＣＯＰは、Ｑ２／Ｗ＝６．７となる。

　さて次に図１の上部を参照しつつ、減圧蒸発冷却機２の動作について説明する。第１の熱交換器１２２において、温度３５℃のガス状態の二酸化炭素と熱交換して、温度３０℃に昇温したエタノール水溶液は、第１の経路２１１を経由して減圧容器２１２に流入する。減圧容器２１２の上部は、吸引ブロア２２１によって吸引されて減圧する。このため減圧容器２１２内のエタノール水溶液のうち、主としてエタノール分の蒸発が促進され、この蒸発潜熱によって、温度３０℃で流入したエタノール水溶液は、温度１５℃に冷却される。なおこの温度１５℃に冷却されたエタノール水溶液は、第１のポンプ２１３によって、第１の熱交換器１２２に還流し、温度３５℃のガス状態の二酸化炭素と熱交換して、このガス状態の二酸化炭素を凝縮させる。

　さて吸引ブロア２２１によって吸引された主としてエタノールの蒸気は、この吸引ブロアによって昇温して凝縮容器２２２内に送られる。凝縮容器２２２内の下部には、温度４０℃のエタノール水溶液が滞留しており、このエタノール水溶液は、第２のポンプ２３１によって、第３の熱交換器２３２に送られる。この温度４０℃のエタノール水溶液は、第３の熱交換器２３２において、冷却塔２３５を介して温度３２℃の外気に放熱し、温度３５℃に冷却され、第３の経路２３３を経由して、凝縮容器２２２内の上部に還流する。

　すなわち吸引ブロア２２１によって、減圧容器２１２から吸い上げられて、凝縮容器２２２内に送られたエタノール水溶液の蒸気の熱量は、第３の熱交換器２３２を介して外気に放熱される。したがって凝縮容器２２２内の下部に滞留するエタノール水溶液の温度は、温度３２℃の外気より高い４０℃に維持され、第３の熱交換器２３２によって外気への放熱が可能となる。

　次に図２を参照しつつ、上述した冷凍機の構成について詳述する。この冷凍機は、二酸化炭素を冷媒とする蒸気圧縮冷凍機１と、エタノール水溶液を動作流体とする減圧蒸発冷却機２とを備えている。蒸気圧縮冷凍機１は、往復動型の圧縮機１１と、四方弁１６と、シェル構造からなる第４の熱交換器１２１及び第１の熱交換器１２２と、ソレノイド型の開閉弁１９と、減圧弁１３と、シェル構造からなる第２の熱交換器１４とを有しており、冷媒である二酸化炭素は、この順序で循環する。

　また第４の熱交換器１２１と第１の熱交換器１２２とを連通する経路の途中から、ソレノイド型の開閉弁１９と減圧弁１３とを連通する経路の途中に至るバイパス経路１７が設けてあり、このバイパス経路の途中には、ソレノイド型の開閉弁１８が設けてある。なおバイパス経路１７は、図３において後述する暖房機としての利用の際に使用するものであって、開閉弁１８、１９において、黒く塗り潰してある場合が閉の状態を示しており、塗り潰してない場合が開の状態を示している。

　すなわち圧縮機１１によって圧縮された高圧の冷媒ガスは、四方弁１６を経由して第４の熱交換器１２１に流入し、この第４の熱交換器において外気に熱量Ｑ１１を放熱して、第１の熱交換器１２２に流入する。第１の熱交換器１２２に流入した冷媒ガスは、減圧蒸発冷却機２において冷却されたエタノール水溶液に熱量Ｑ１２を放熱して凝縮する。この凝縮した冷媒液は、開状態になっている開閉弁１９を通過して減圧弁１３に流入し、この減圧弁において減圧されて低温の気液混合流体になる。そして低温の気液混合流体に含まれる冷媒液は、第２の熱交換器１４において、外部から熱量Ｑ２を吸熱して蒸発し、この蒸発した冷媒ガスは、四方弁１６を経由して圧縮機１１に吸引される。

　減圧蒸発冷却機２は、動作流体のエタノール水溶液が循環する第１の循環経路２１と、第２の循環経路２２と、第３の循環経路２３とを備えている。第１の循環経路２１は、第１の熱交換器１２２において、冷媒との熱交換によって吸熱したエタノール水溶液が流入する第１の経路２１１と、この第１の経路からエタノール水溶液が流入する密閉された減圧容器２１２と、この減圧容器からエタノール水溶液を、この第１の熱交換器に還流させる第１の往復動型のポンプ２１３とを有している。

　第２の循環経路２２は、減圧容器２１２内の上部にある主としてエタノールの蒸気を吸引して、この減圧容器内における圧力を低下させる吸引ブロア２２１と、この吸引ブロアから流入する主としてエタノールの蒸気を凝縮させる密閉された凝縮容器２２２と、この凝縮容器の下部に滞留するエタノール水溶液を、この減圧容器に還流させる第２の経路２２３とを有している。第３の循環経路２３は、凝縮容器２２２の下部に滞留するエタノール水溶液を循環させる第２の往復動型のポンプ２３１と、この第２のポンプから流出したエタノール水溶液を、空冷熱交換機２３４を介して、外気に放熱する第３の熱交換器２３２と、この第３の熱交換器から流出したエタノール水溶液を、この凝縮容器に還流する第３の経路２３３とを有している。

　なお第３の熱交換器２３２を通過するエタノール水溶液は、循環する水との熱交換によって冷却される。すなわち第３の熱交換器２３２において、エタノール水溶液と熱交換した水は、第３の往復動型のポンプ２３６によって、第１の３方弁２４０を経由して、空冷熱交換機２３４に送られ、外気との熱交換によって熱量Ｑ１２を放熱する。空冷熱交換機２３４において外気と熱交換した水は、第２の３方弁２３８を経由して、第３の熱交換器２３２に還流する。

　なお第３の熱交換器２３２において、エタノール水溶液と熱交換した水を、第１の３方弁２４０を切替えて、バイパス経路２３７を経由して冷却塔２３５に導入し、この冷却塔を介して外気に放熱することもできる。冷却塔２３５において放熱した水は、バイパス経路２３９と、流入口を切替えた第２の３方弁２３８とを経由して、第３の熱交換器２３２に還流させる。また第３の熱交換器２３２において、外気と直接熱交換するように構成することもできる。

　図３は、上述した冷凍機の蒸気圧縮冷凍機１を、暖房機１として使用する場合を示している。さて暖房機１では、圧縮機１１で圧縮された高圧の冷媒ガスは、四方弁１６を経由して第２の熱交換器１４に流入する。高圧の冷媒ガスは、第２の熱交換器１４において、熱量Ｑを暖房区画等に放熱して凝縮し、次いで減圧弁１３に流入する。減圧弁１３において減圧されて低温の気液混合流体となった冷媒は、バイパス経路１７を経由して、第４の熱交換器１２１に流入する。第４の熱交換器１２１に流入した気液混合流体の冷媒液の部分は、外気から熱量Ｑ２を吸熱して蒸発し、ガス状態になった冷媒は、四方弁１６を経由して圧縮機１１に吸引される。

　なお暖房機１として作動するときには、バイパス経路１７に設けた開閉弁１８
を開き、第１の熱交換器１２２の入口に設けた開閉弁１９を閉じて、冷媒が、この第１の熱交換器に流入することを回避している。また減圧蒸発冷却機２の第１のポンプと第２のポンプとを、いずれも停止する。

　二酸化炭素を冷媒とする冷凍機において、夏場の高温時においても圧縮比を高くすることなく、高い動作係数を発揮できるため、冷凍機に関する産業に広く利用可能である。

Claims

　　　二酸化炭素を冷媒とする蒸気圧縮冷凍機と、液体を動作流体とする減圧蒸発冷却機とを備え、
　　　上記蒸気圧縮冷凍機は、
　　　上記冷媒を高圧ガスに圧縮する圧縮機と、
　　　この圧縮機から流入する上記冷媒を凝縮させる第１の熱交換器と、
　　　この第１の熱交換器から流入する上記冷媒を減圧する減圧手段と、
　　　この減圧手段から流入する上記冷媒を蒸発させる第２の熱交換器とを有し、
　　　上記減圧蒸発冷却機は、上記動作流体が循環する第１の循環経路と第２の循環経路と第３の循環経路とを備え、
　　　上記第１の循環経路は、上記第１の熱交換器において上記冷媒との熱交換によって吸熱した上記動作流体が流入する第１の経路と、この第１の経路からこの動作流体が流入する減圧容器と、この減圧容器からこの動作流体をこの第１の熱交換器に還流させる第１のポンプとを有し、
　　　上記第２の循環経路は、上記減圧容器内の上記動作流体の蒸気を吸引して、この減圧容器内の圧力を低下させる吸引手段と、この吸引手段から流入するこの動作流体の蒸気を凝縮させる凝縮容器と、この凝縮容器からこの凝縮した動作流体をこの減圧容器に還流させる第２の経路とを有し、
　　　上記第３の循環経路は、上記凝縮容器において凝縮した動作流体を循環させる第２のポンプと、この第２のポンプから流出したこの凝縮した動作流体を外気に放熱する第３の熱交換器と、この第３の熱交換器から流出したこの凝縮した動作流体をこの凝縮容器に還流する第３の経路とを有する
　　　ことを特徴とする冷凍機。
　　　請求項１において、上記蒸気圧縮冷凍機は、上記圧縮機と第１の熱交換器との間に第４の熱交換器を備え、
　　　上記第４の熱交換器は、上記圧縮機から流入する上記冷媒を外気との熱交換によって冷却する
　　　ことを特徴とする冷凍機。
　　　請求項１または２のいずれかにおいて、上記減圧蒸発冷却機の動作流体は、アルコール水溶液であることを特徴とする冷凍機。
　　　請求項２乃至３のいずれかの１において、上記蒸気圧縮冷凍機は、さらに切替弁を備え、
　　　上記圧縮機で圧縮された高圧ガスの冷媒は、上記切替弁を経由して上記第２の熱交換器に流入し、
　　　上記第２の熱交換器で外部に放熱した冷媒は、上記減圧手段に流入し、
　　　上記減圧手段において減圧された冷媒は、上記第４の熱交換器に流入し、
　　　上記第４の熱交換器において外気から吸熱して蒸発させた冷媒は、上記切替弁を経由して上記圧縮機に還流し、
　　　上記減圧蒸発冷却機の第１のポンプと第２のポンプとは、いずれも停止している
　　　ことを特徴とする暖房機。