JPH03204569A - 油噴射式スクリュー圧縮機を用いた冷凍方法ならびにヒートポンプ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、食品工業、化学工業、空調等に用いられる油
噴射式スクリュー圧縮機を用いた冷凍方法ならびにヒー
トポンプ方法に関する。

（従来の技術） 従来油噴射式スクリュー圧縮機を用いた冷凍方法は、圧
縮機のロータの潤滑、冷却、シールのために圧縮機内の
ロータに油を噴射し、吸熱した油を吐出ガスと共に吐出
し、この油をガスと分離して油冷却器で冷却し、再び圧
縮機内に噴射している。そして油冷却器では冷却水で油
が冷却され、吸熱した冷却水はクーリングタワー等で外
気へ熱を放出する方法が採られている。

またヒートポンプ方法としては、ヒートポンプサイクル
の凝縮器の放熱を負荷側に供給するとともに油冷却器の
冷却水の放熱もそのまま顕熱として利用する場合もある
。

（発明が解決しようとする課題） しかるに冷凍サイクルを運転する場合、油冷部器の冷却
水による放出熱は、蒸発器の冷凍能力の８％程度あり、
このまま放出することは冷凍能力の損失となり、また、
ヒートポンプサイクルの場合も油冷却器の放熱をそのま
ま顕熱としてのみ利用している。

本発明は上記問題点に鑑み、油噴射式スクリュー圧縮機
を用いた冷凍サイクルまたはヒートポンプサイクルにお
いてスクリュー圧縮機に噴射される油を冷却する油冷却
器の放熱を有効に利用し高い熱回収率で冷熱または温熱
を得て運転効率を向上させる油噴射式スクリュー圧縮機
を用いた冷凍方法ならびにヒートポンプ方法を提供する
ものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の請求項１に記載の冷凍方法は、油噴射式スクリ
ュー圧縮機を用いたガス圧縮式冷凍サイクルの油冷却器
の放出熱を吸着式冷凍機または吸収式冷凍機の駆動用熱
源として、吸着式冷凍機または吸収式冷凍機を冷凍運転
し、前記冷凍サイクルで得られる冷熱を増加させるもの
である。

本発明の請求項２に記載のヒートポンプ方法は、油噴射
式スクリュー圧縮機を用いたガス圧縮式ヒートポンプサ
イクルの油冷却器の放出熱を吸着式冷凍機または吸収式
冷凍機の駆動用熱源として、吸着式冷凍機または吸収式
冷凍機をヒートポンプ運転し、前記ヒートポンプサイク
ルで得られる温熱を増加させるものである。

（作用） 本発明の冷凍方法は、ガス圧縮式冷凍サイクルでは、油
噴射式スクリュー圧縮機で得られた高温、高圧冷媒ガス
を凝縮、減圧、蒸発させることにより冷媒の蒸発潜熱と
しての冷熱が得られる。

さらに油噴射式スクリュー圧縮機でロータの冷却、潤滑
、ガスシールのために噴射された油は吐出ガスと分離さ
れて油冷却器で冷却される。

そして油冷却器の放出熱は、吸着式冷凍機または吸収式
冷凍機の熱源となり、吸着剤または吸収剤に吸収された
冷媒を脱着してガスとし、これを凝縮、蒸発させること
により冷熱が得られ、この冷熱が前記ガス圧縮式冷凍サ
イクルで得られ冷熱の増加分となる。

次に、ヒートポンプ方法は、ガス圧縮式ヒートポンプサ
イクルでは、油噴射式スクリュー圧縮機で圧縮された高
温高圧ガスの凝縮熱が負荷側に供給されるとともに油冷
却器での放出熱をそのまま顕熱として用いずにこの放出
熱を吸着式冷凍機または吸収式冷凍機の駆動源として使
用し冷媒の凝縮熱及び吸着剤は吸収剤の吸収熱として負
荷側に供給することにより負荷側への温熱の供給量が油
冷却器の放出熱が１５０〜１７０％増加する。

（実施例） 実施例１ 第１図に示すガス圧縮式冷凍サイクルと吸着式冷凍機の
組合せによって説明する。

冷凍運転時において、１は油噴射式スクリュ圧縮機で、
混合冷媒を所定の圧力まで圧縮する。

この時圧縮機１内の圧縮工程に噴射された油もガスと同
等に吐出され高圧ガス管２によって油分離器３に導入さ
れる。油と分離された混合ガスは凝縮器４に入り、冷却
水管５で導入される冷却水によって冷却され混合冷媒の
沸点特性によってそれぞれ凝縮する。凝縮された混合冷
媒液は、高圧液管６より膨張弁７を経て減圧され蒸発器
８でそれぞれの沸点で気化して負荷側の冷却管９に冷熱
を送り混合冷媒ガスは、低圧ガス管１０より圧縮機１に
吸入され圧縮されて冷凍サイクルを循環する。

油分離器３で分離された油は、油冷却器１１で熱回収管
１２によって冷却され、油噴射管１３によって再び圧縮
機１内へ噴射される。油の噴射量は、吐出ガス温度を検
知する温度検知器１４で検知され、これと接続した自動
弁１５により自動的に調整される。

１６ａは吸着式冷凍機で、夫々熱交換器１７．１８を備
えた第１、第２の再生・吸着器１９．２０と、この第１
、第２の再生・吸着器１９．２０と夫々三方弁２１、２
２を介して連結される凝縮器２３ならびに蒸発器２４と
、凝縮器２３と蒸発器２４とを連通ずる管２５とよりな
り、第１、第２の再生・吸着器１９．２０の夫々の熱交
換器１７．１８の導入側は温水送出弁２６．２７で切換
えられる前記熱回収管１２の温水導出側に連通した温水
送出管２８と連通され、熱交換器１７．１８の導出側は
、冷水返送弁２９．３０を介して前記熱回収管１２の冷
水返送側に冷水返送管３１で連通されている。

また前記凝縮器２３に挿入された冷却水管３２の冷却水
導出側が分岐され冷却水送り管３５．３６が途中に冷却
水送り弁３３．３４を介して夫々前記熱交換器１７．　
１８の導入側に連通され、さらに、第１、第２の再生・
吸着器１９．２０の熱交換器１７．１８の導出側の冷水
返送管３１から分岐した冷却水戻し管３７゜３８は冷却
水戻し弁３９．４０を介してクーリングタワ等へ導出さ
れるようになっている。また蒸発器２４には、負荷側の
冷却管４１が挿入されている。

そして吸着式冷凍機１６ａの冷凍運転時には、油冷却器
１１で油を冷却した温水が温水送出管２８より温水送出
弁２６を経て第１の再生・吸着器１９の熱交換器１７に
導入されると、第１の再生・吸着器１９が加温され吸着
剤に吸着された冷媒が脱着され、三方切換弁２１を経て
凝縮器２３に導入され、冷却水管３２で冷却されて凝縮
し凝縮液は管２５を経て蒸発器２４に流入する。また第
１の再生・吸着器１９の熱交換器１７より導出された冷
水は、冷水返送弁２９を経て冷水返送管３１より再び油
冷却器１１に戻り、油を冷却する。

また、第１の再生・吸着器１９の加温時には、第２の再
生・吸着器２０への温水送出管２８、冷水返送管３１と
を連通する温水送出弁２７、冷水返送弁３０とは閉じて
いる。

さらに、冷却水送り弁３３、冷却水戻し弁３９は閉じ、
冷却水送り弁３４、冷却水戻し弁４０は開き、第２の再
生・吸着器２０は熱交換器１８に凝縮器２３を経た冷却
水管３２から冷却水が導入されて、内部の吸着剤に三方
切換弁２２を経て蒸発器２４で蒸発する冷媒ガスが吸入
されて吸着する際発生する吸着熱を発生する。この間、
蒸発器２４より負荷側の冷却管４１によって冷却水とし
て冷熱が取出される。また第２の再生・吸着器２０を冷
却した冷却水は、冷却水戻し管３８の冷却水戻し弁４０
を経てクーリングタワーに送られて冷却され再び冷却水
管３２に戻される。

次に第１の再生・吸着器１９で吸着剤に吸着されている
冷媒の脱着が完了すると、温水送出弁２６゜２７、冷水
返送弁２９．３０、三方切換弁２＋、　２２、冷却水送
り弁３３．３４、冷却水戻し弁３９．４０が夫々自動的
に切換えられる。

そして、油冷却器１１の熱回収管１２より温水送出弁２
７を経て温水が第２の再生・吸着器２０に導入され冷媒
を脱着し、熱交換された冷水は、冷水返送弁３０を経て
油冷却器１１に戻り、第２の再生・吸着器２０で脱着さ
れた冷媒は三方切換弁２２より凝縮器２３に導入され凝
縮し蒸発器２４に流入する。

蒸発器２４からは三方切換弁２１を介して冷却水管３２
からの冷却水で冷却されている第１の再生・吸着器１９
からの冷媒が吸入されて蒸発し、負荷側冷水管４１より
冷水として冷熱が取出される。

上述のようにして第１、第２の再生・吸着器１９、２０
を交互に使用して連続的に冷熱が取出されこの冷熱はス
クリュー圧縮機１を用いたガス圧縮式冷凍サイクルで得
られた冷熱とともに負荷側に送られる。

次にヒートポンプとして運転する場合について説明する
。

油冷却器１１の熱回収管１２より送出された温水は、第
１の再生・吸着器１９で冷媒を加温し脱着させて凝縮器
２３に送り、凝縮器２３で冷却水管３２に熱を与えて凝
縮し、凝縮器２３で加温された温水は冷却水送り弁３４
を経て第２の再生・吸着器２０の熱交換器１８に送られ
る。第２の再生・吸着器２０は蒸発器２４と連通されて
おり、蒸発器２４の冷媒を蒸発させて吸着し、この吸着
反応によって発生した熱が凝縮器２３で得られた温熱に
さらに加えられ、第２の再生・吸着器２０で加温された
温水は冷却水戻し弁４０を経て負荷側へ送られ、負荷側
からは冷却水管３２で再び凝縮器２３に冷水が戻されて
循環する。

蒸発器２４の冷水管４１は熱汲上げ管としての作用する
。

また温水送出弁２６．２７、冷水返送弁２９．３０、三
方切換弁２１．２２、冷却水送り弁３３．３４、冷却水
戻し弁３９．４０は自動切換されて第１、第２の再生・
吸着器１９．２０への温水の導入の切換え、冷媒の導出
、導入の切換え、冷却水（負荷側循環水）の導入、導出
の切換えは冷凍運転の場合と同様である。

油冷却器１１での放出熱は、蒸発器８での冷凍能力の８
％程度でありこの熱を吸着式冷凍機１６ａの駆動源とし
て温熱を発生させれば油冷却器１１の放出熱の１５０％
〜１７０％の温熱が得られる。

実施例２ 第２図に示すガス圧縮式冷凍サイクルと吸収式冷凍機の
組合せによって説明する。

冷凍運転においてガス圧縮式冷凍サイクルの構成味に作
用は実施例１と同様である。

そして、吸収式冷凍機＋６ｂにおいては油冷却器１１の
熱回収管１２より温水送出管２８によって再生器４２の
熱交換器４３に導入された温水により加温されて再生器
４２では吸収剤と冷媒の希溶液がら冷媒が蒸発し、吸収
剤は濃溶液となる。

蒸発した冷媒は凝縮器４３に導入され、挿入されている
冷却水管４４により冷却されて凝縮液化する。液化した
冷媒は、減圧弁４５を通って蒸発器４６に流入し、負荷
側の冷水管４９を冷却しながら蒸発する。蒸発器４６で
蒸発した冷媒ガスは、吸収器４７に導入され、ここで前
記再生器４２より流入した濃縮液に吸収されて希溶液と
なる。吸収器４７で発生する吸着熱は、凝縮器４３を通
過した冷却水管４４によって冷却される。吸収器４７で
得られた希溶液は、ポンプ４８により再生器４２へ送ら
れる。

以上のようにガス圧縮式冷凍サイクルの油冷却器１１か
ら回収された温水によって吸収式冷凍機が運転され連続
的に冷水が得られる。得られた冷水は、何れガス圧縮式
冷凍サイクルで得られた冷熱の増加分となる。

次にヒートポンプを運転する場合、ガス圧縮サイクルの
運転は実施例１と同様である。

吸収式冷凍機１６ｂのヒートポンプ運転においては、油
冷却器１１からの温水で再生器４２の冷媒が加熱されて
蒸発し、蒸発した冷媒は凝縮器４３で負荷側から冷水と
して戻った負荷側の冷却水管４４ａの冷水を凝縮熱で加
温し、凝縮器４３を負荷側冷却水管４４ａによって通過
した温水は吸収器４７で蒸発器４６からの冷媒が吸収剤
で吸収される吸収熱によってさらに加温され、温水とな
って負荷側へ供給される。蒸発器４６の冷水管４９は熱
汲上げ管として作用する。

油冷却器１１での放出熱を熱源として吸収式冷凍機＋６
ｂを運転して得られる熱は、油冷却器１ｊから回収され
る熱量の１５０％〜１７０％である。

また吸収式冷凍機１６ｂの駆動源としての温度は７５℃
以上が必要であるから、油冷却器１１からの回収温度が
それ以下の場合は比較的低温でも駆動される吸着式冷凍
機１６ａが用いられる。

〔発明の効果〕

本発明によれは、油噴射式スクリュー圧縮機を用いたガ
ス圧縮式冷凍サイクルで発生する油の冷却で得られる放
出熱を熱源として、吸着式冷凍機または吸収式冷凍機を
冷凍運転させることにより、ガス圧縮式冷凍サイクルで
得られる冷熱を増加させることができる。

また油噴射式スクリュー圧縮機を用いたガス圧縮式ヒー
トポンプサイクルで発生する油の冷却て得られる放出熱
を熱源として、吸着式冷凍機または吸収式冷凍機をヒー
トポンプ運転することにより、ガス圧縮式ヒートポンプ
サイクルで得られる温熱を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の油噴射式スクリュー圧縮機を
用いた冷凍方法ならびにヒートポンプ方法の夫々異る実
施例を示すフローシートである。 １・・油噴射式スクリュー圧縮機、１１・・油冷却器、
１６ａ　　・吸着式冷凍機、１６ｂ　　・吸収式冷凍機
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）油噴射式スクリュー圧縮機を用いたガス圧縮式冷
   凍サイクルの油冷却器の放出熱を吸着式冷凍機または吸
   収式冷凍機の駆動用熱源として、吸着式冷凍機または吸
   収式冷凍機を冷凍運転し、前記冷凍サイクルで得られる
   冷熱を増加させることを特徴とする油噴射式スクリュー
   圧縮機を用いた冷凍方法。
2. （２）油噴射式スクリュー圧縮機を用いたガス圧縮式ヒ
   ートポンプサイクルの油冷却器の放出熱を吸着式冷凍機
   または吸収式冷凍機の駆動用熱源として、吸着式冷凍機
   または吸収式冷凍機をヒートポンプ運転し、前記ヒート
   ポンプサイクルで得られる温熱を増加させることを特徴
   とするヒートポンプ方法。