JPH11223412A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 圧縮式冷凍と吸収式冷凍の両システムを組み
合わせて高い冷凍能力を確保する冷凍装置を提供する。 【解決手段】 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とを持つ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とを持つ吸収式冷凍システムＺｂとを備
え、吸収式冷凍システムＺｂの蒸発器１３に、圧縮式冷
凍システムＺａの熱源側熱交換器２からの液冷媒を導き
これを蒸発器１３の蒸発熱によって過冷却する構成とす
る。この構成で、圧縮式冷凍システムＺａでは蒸発温度
が低下し冷凍能力が向上する。又吸収式冷凍システムＺ
ｂでは、液冷媒Ｌｂの蒸発温度を高く設定して発生器の
吸収溶液の温度を高くし低温排熱によって十分な冷凍能
力を得る。これら両者の相乗効果として、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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】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）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００４】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はが下がれば濃度
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。

【０００５】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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】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。

【０００７】本願の第１の発明にかかる冷凍装置は、図
１に例示するように、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
たことを特徴としている。

【０００８】本願の第２の発明では、図２に例示するよ
うに、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を用いたことを特徴
としている。

【０００９】本願の第３の発明では、図３に示すよう
に、上記第２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
て冷却することを特徴としている。

【００１０】本願の第４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Ｚにおける上記圧縮機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するとともに、この燃焼に
より発生した排熱を上記吸収式冷凍システムＺｂにおけ
る上記発生器１１に導いてこれを該発生器１１の熱源と
して利用するように構成したことを特徴としている。

【００１１】本願の第５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、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
用いたことを特徴としている。

【００１２】本願の第６の発明では、上記第１、第２、
第３、第４又は第５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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】本願の第９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。

【００１６】

【発明の効果】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。

【００１７】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１
３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。

【００１８】本願の第２の発明にかかる冷凍装置によ
れば、上記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、省エネ運転がより一層促進されるこ
とになる。

【００１９】本願の第３の発明にかかる冷凍装置によ
れば、上記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。

【００２０】さらに、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。

【００２１】本願の第４の発明にかかる冷凍装置によ
れば、上記又は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
するとともに、この燃焼により発生した排熱を上記吸収
式冷凍システムＺｂにおける上記発生器１１に導いてこ
れを該発生器１１の熱源として利用するように構成して
いる。

【００２２】従って、上記燃焼排熱のみを上記発生器１
１の熱源として用いる場合にあっては、該燃焼排熱はそ
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。また、上記燃
焼排熱を、上記圧縮機１からの吐出ガス熱と共に上記発
生器１１の熱源として用いる場合には、より多くの熱量
が上記発生器１１に加えられ、これにより該発生器１１
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。

【００２３】本願の第５の発明にかかる冷凍装置によ
れば、上記又は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における上記発生器１
１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ているので、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
スト化がより一層促進されるとともに、外部熱源の有効
利用が可能となるものである。

【００２４】本願の第６の発明にかかる冷凍装置によ
れば、上記、、、又は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。

【００２５】本願の第７の発明にかかる冷凍装置によ
れば、上記、、、、又はに記載の効果に加
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。

【００２６】本願の第８の発明にかかる冷凍装置によ
れば、上記、、、、、又はに記載の効果
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。

【００２７】本願の第９の発明にかかる冷凍装置によ
れば、上記、、、、、又はに記載の効果
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。

【００２８】

【発明の実施の形態】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】尚、この実施形態においては、上記流路４
２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。

【００３２】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。

【００３３】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１
２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Ｌ
ｃ₁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。

【００３４】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。

【００３５】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Ｚ
₁全体としての冷凍能力の向上が実現されるものであ
る。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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Ｚ
ａ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。

【００３９】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においては上記圧縮機
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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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
接吸入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Ｌｃ₁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。

【００４３】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Ｌｃ₁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。

【００４４】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。

【００４５】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１
４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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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１１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。

【００５１】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。

【００５２】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Ｌｃ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。

【００５３】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全体とし
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。

【００５４】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。

【００５５】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の循環系にかかる冷凍装置Ｚ₆
と異なる。

【００５６】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４
６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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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９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
システム構成図である。

【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、１
３Ａ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 (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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（１
   ３）における蒸発熱によって過冷却するように構成した
   ことを特徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 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（Ｚ
   ａ）の上記圧縮機（１）から吐出される吐出ガスの吐出
   ガス熱を用いたことを特徴とする冷凍装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 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ことを特徴とする冷
   凍装置。
4. 【請求項４】 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
   構成とするとともに、 この燃焼により発生した排熱を上記吸収式冷凍システム
   （Ｚｂ）における上記発生器（１１）に導いてこれを該
   発生器（１１）の熱源として利用するように構成したこ
   とを特徴とする冷凍装置。
5. 【請求項５】 請求項１又は２において、 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、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ことを特徴とする
   冷凍装置。
6. 【請求項６】 請求項１，２，３，４又は５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。
7. 【請求項７】 請求項１，２，３，４，５又は６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。
8. 【請求項８】 請求項１，２，３，４，５，６又は７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。
9. 【請求項９】 請求項１，２，３，４，５，６又は７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。