JP2001174098A - 排熱吸収冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ランニングコストおよびイニシャルコストの
いずれも安価にして、低温の冷凍用媒体を得る。 【解決手段】 ガスエンジン１の低温排熱源からの排熱
を熱源として単効用吸収冷凍機を作動する。一方、再生
器８から吸収器１２に供給されるアンモニア−水系溶液
一部を取り出し、高温排熱源からの排気ガスにって蒸気
を発生させ、その蒸気によって蒸気タービン２１を駆動
し、蒸気タービン２１に一体的に連動連結した圧縮機２
７を駆動する。この圧縮機２７により、蒸発器１４内の
蒸気を吸引して蒸発器１４内の圧力を吸収器１２内の圧
力よりも低下させ、蒸発器１４での蒸発に伴い、冷凍用
媒体取り出し管３４を通じて、低温の冷凍用媒体を取り
出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン、スターリングエンジン、ミラーサイクルガスエンジ
ンといった原動機などから発生する排熱を回収して冷凍
用媒体を取り出すように構成した排熱吸収冷凍機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の排熱吸収冷凍機としては、図５の
従来例の概略構成図に示すようなアンモニア吸収冷凍機
があった。この従来例によれば、ガスエンジン０１に、
カップリング０２を介して発電機０３が連動連結されて
いる。

【０００３】ガスエンジン０１の低温排熱源としてのエ
ンジン冷却部の出口と入口とにわたって、ジャケット冷
却水を循環する第１のポンプ０４を介装した循環配管０
５が接続され、この循環配管０５に、単効用吸収冷凍機
を構成する再生器０６が設けられている。再生器０６に
は、ガスエンジン０１からのジャケット冷却水（温度85
〜95℃）によって蒸発可能なアンモニアを冷媒とし、か
つ、水を吸収剤とした非共沸混合媒体としてアンモニア
−水系溶液が収容されている。このジャケット冷却水
は、通常ガスエンジン０１の排気ガスの排熱も排気ガス
熱交換器を介して回収している。

【０００４】再生器０６には、精溜器０７を介して水を
分離したアンモニア蒸気を供給するように凝縮器０８が
連通接続され、かつ、再生器０６に第１の配管０９を介
して吸収器０１０が接続されるとともに、凝縮器０８に
第２の配管０１１を介して蒸発器０１２が接続され、更
に、吸収器０１０と蒸発器０１２とが連通接続され、単
効用吸収冷凍機が構成されている。

【０００５】凝縮器０８では、再生器０６で蒸発したア
ンモニアを凝縮液化し、その液化したアンモニアを蒸発
器０１２に噴霧供給により戻すようになっている。ま
た、蒸発器０１２では、吸収器０１０における水による
アンモニアの吸収に伴い、アンモニアが蒸発するように
なっている。

【０００６】再生器０６と吸収器０１０とにわたって、
溶液ポンプ０１３を介装した第３の配管０１４が接続さ
れ、この第３の配管０１４と第１の配管０９との間に熱
交換器０１５が設けられ、再生器０６に戻す液化したア
ンモニア−水系溶液を、再生器０６から吸収器０１０に
流すアンモニア−水系溶液によって加熱するようになっ
ている。

【０００７】上記構成により、ガスエンジン０１からの
低温排熱であるジャケット冷却水を利用して、蒸発器０
１２でのアンモニアの蒸発に伴い、冷水を得るようにな
っている。

【０００８】ところが、アンモニアや、ＬｉＢｒ（リチ
ウムブロマイド）などの吸収式冷凍機では、吸収プロセ
スや蒸発プロセスにたよっているために、電動型圧縮機
によって冷媒を強制的に圧縮・膨張する冷媒回路を備え
た冷凍機に比べ、成績係数が低くなる傾向にある。

【０００９】そのため、従来より、吸収式冷凍機の成績
係数を高くする方法が種々検討され、その一つとして、
蒸発器０１２と吸収器０１０との間に電動型圧縮機を設
け、蒸発器０１２内の蒸気を吸引し、その吸引した蒸気
を吸収器０１０に加圧供給するようなプロセスが提案さ
れている。

【００１０】この構成によれば、吸収器０１０内での圧
力は低下しないため、前述のような電動型圧縮機によっ
て冷媒を強制的に圧縮・膨張する冷媒回路を備えた冷凍
機の場合と同様に低温の温度を取り出すことができる。
また、性能面においても、電動型圧縮機に使用する電力
を除いた場合の成績係数を 1.2倍以上に高めることがで
きる。また、従来の方法では、デューリング線図上、ジ
ャケット冷却水レベルの温度を加熱源として、−10℃以
下の冷熱を取り出すことができないが、この構成によれ
ば取り出すことができるようになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動型
圧縮機の場合、電動モータと圧縮機とを連動連結し、伝
動軸の軸受部に対して潤滑と漏洩に対するシールをしな
ければならず、例えば、アンモニア吸収冷凍機に適用し
た場合、潤滑油が系内に混入するとアンモニアの蒸発が
阻害されるなど、冷媒への伝熱に弊害を及ぼすなど、潤
滑油と漏洩の問題が、開発を阻害する大きな要因になっ
ていた。

【００１２】また、同時に、電動型圧縮機の駆動に必要
な電力が大きくてランニングコストが増大する問題があ
った。もちろん、潤滑油や漏洩の問題だけであれば、密
閉式のキャンドモータを用いることも可能であるが、ラ
ンニングコストやイニシャルコストが増大する欠点があ
った。

【００１３】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、ランニングコ
ストおよびイニシャルコストのいずれも安価にして冷凍
用媒体を得られるようにすることを目的とし、請求項２
に係る発明は、軸受部に対する潤滑と漏洩に対するシー
ルを安価にして良好に行えるようにすることを目的と
し、請求項３および請求項４に係る発明は、常温から低
温まで冷却するような場合に、成績係数を高くできるよ
うにすることを目的する。そして、請求項５に係る発明
は、熱回収をより良好に行えるようにすることを目的と
し、請求項６に係る発明は、高温排熱源からの排熱回収
効率を向上できるようにすることを目的する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明の排
熱吸収冷凍機は、上述のような目的を達成するために13
0℃よりも低い温度の排熱を発生する低温排熱源と、130
℃よりも高い温度の排熱を発生する高温排熱源と、再生
器(8) と吸収器(12)と凝縮器(10)と蒸発器(14)とから成
る単効用吸収冷凍機と、前記低温排熱源からの排熱を熱
源とするように前記低温排熱源と前記再生器(8) とにわ
たって接続される循環配管(7) と、前記低温排熱源から
の排熱によって蒸発可能な冷媒を含む非共沸混合媒体を
前記吸収器(12)から前記再生器(8) に供給する配管(16)
と、前記再生器(8) から前記吸収器(12)に非共沸混合媒
体を供給する配管(11)と、前記配管(11)の途中に接続さ
れて再生器(8) から前記吸収器(12)に供給する非共沸混
合媒体の一部を取り出す分岐配管(19)と、前記高温排熱
源に接続されて前記高温排熱源からの排気ガスを取り出
すガス配管(4) と、前記ガス配管(4) と前記分岐配管(1
9)との間に設けられて、前記高温排熱源からの排気ガス
により非共沸混合媒体を加熱して蒸発させる熱交換器(2
0)と、前記分岐配管(19)に設けられて、前記熱交換器(2
0)で蒸発した非共沸混合媒体の蒸気によって駆動する蒸
気タービン(21)と、前記蒸発器(14)と前記吸収器(12)と
を連通接続する蒸気路と、前記蒸気路に設けられるとと
もに前記蒸気タービン(21)に一体的に連動連結されて前
記蒸発器(14)内の蒸気を吸引して前記吸収器(12)との間
に圧力差を発生させる圧縮機(27)と、前記蒸発器(14)に
付設されて冷凍用媒体を取り出す冷凍用媒体取り出し管
(34)と、を備えて構成する。

【００１５】なお、例えば、排気ガスの熱を高温部と低
温部の複数の熱交換器を用いて、 130℃よりも高い温度
の排熱と 130℃よりも低い温度の排熱とを取り出して使
用する場合も、それぞれ高温排熱源および低温排熱源と
みなす。

【００１６】また、請求項２に係る発明の排熱吸収冷凍
機は、前述のような目的を達成するために、請求項１に
係る発明の排熱吸収冷凍機における圧縮機(27)と蒸気タ
ービン(21)とを連動連結する伝動軸(26)を気体軸受(30)
によって支持するとともに、前記気体軸受(30)と分岐配
管(19)とを接続し、熱交換器(20)で蒸発した非共沸混合
媒体の蒸気を前記気体軸受(30)に供給して潤滑するよう
に構成する。

【００１７】また、請求項３に係る発明の排熱吸収冷凍
機は、前述のような目的を達成するために、請求項１ま
たは請求項２に係る発明の排熱吸収冷凍機における低温
排熱源と高温排熱源とを有する原動機(41)を設け、前記
原動機(41)にターボ冷凍機(42)を連動連結し、前記ター
ボ冷凍機(42)で冷却した後の被冷却物を冷凍用媒体取り
出し管(44)から取り出される冷凍用媒体と熱交換させて
冷却するように構成する。

【００１８】また、請求項４に係る発明の排熱吸収冷凍
機は、前述のような目的を達成するために、請求項１ま
たは請求項２に係る発明の排熱吸収冷凍機における低温
排熱源と高温排熱源とを有する原動機を設け、前記原動
機に発電機を連動連結し、前記発電機の発電電力線に電
動ターボ冷凍機を接続し、前記電動ターボ冷凍機で冷却
した後の被冷却物を冷凍用媒体取り出し管から取り出さ
れる冷凍用媒体と熱交換させて冷却するように構成す
る。

【００１９】また、請求項５に係る発明の排熱吸収冷凍
機は、前述のような目的を達成するために、請求項１、
請求項２、請求項３、請求項４のいずれかに係る発明の
排熱吸収冷凍機における蒸気路の圧縮機(27)と吸収器(1
2)との間に、前記圧縮機(27)からの吐出ガスによって、
吸収器(12)から再生器(8) に供給される非共沸混合媒体
を加熱する熱交換器(25)を設けて構成する。

【００２０】また、請求項６に係る発明の排熱吸収冷凍
機は、前述のような目的を達成するために、請求項１、
請求項２、請求項３、請求項４、請求項５のいずれかに
係る発明の排熱吸収冷凍機における高温排熱源から熱交
換器(20)を経た排ガス配管に、給湯用温水取り出し用の
熱交換器(33)を設けて構成する。

【００２１】低温排熱源からの排熱によって蒸発可能な
冷媒を含む非共沸混合媒体としては、アンモニア−水系
の混合溶液、メタノール−水系の混合溶液等が使用でき
る。この非共沸混合媒体は、冷媒と吸収剤以外に、腐食
防止などのために若干の第三成分を含んでいてもよい。

【００２２】

【作用】請求項１に係る発明の排熱吸収冷凍機の構成に
よれば、低温排熱源からの排熱を熱源として単効用吸収
冷凍機を作動する。一方、高温排熱源からの排気ガスに
より、再生器(8) から吸収器(12)に供給される、約85℃
などと比較的高温の非共沸混合媒体を熱交換器(20)を介
して加熱して非共沸混合媒体の蒸気を発生させ、その蒸
気によって蒸気タービン(21)を駆動し、蒸気タービン(2
1)に一体的に連動連結した圧縮機(27)を駆動する。この
圧縮機(27)により、蒸発器(14)内の蒸気を吸引して蒸発
器(14)内の圧力を吸収器(12)内の圧力よりも低下させ、
蒸発器(14)での蒸発に伴い、冷凍用媒体取り出し管(34)
を通じて低温の冷凍用媒体を取り出すことができる。

【００２３】また、請求項２に係る発明の排熱吸収冷凍
機の構成によれば、蒸気タービン(21)を作動するため
の、熱交換器(20)で蒸発した非共沸混合媒体の蒸気自体
を潤滑剤として気体軸受(30)に供給し、その気体軸受(3
0)によって、圧縮機(27)と蒸気タービン(21)とを連動連
結する伝動軸(26)を支持する。

【００２４】また、請求項３に係る発明の排熱吸収冷凍
機の構成によれば、原動機(41)に連動連結したターボ冷
凍機(42)によって被冷却物を冷却し、その被冷却物を、
原動機(41)からの排熱によって得られる冷凍用媒体と熱
交換させて冷却する。

【００２５】また、請求項４に係る発明の排熱吸収冷凍
機の構成によれば、原動機に発電機を連動連結して発電
し、その発電機の電力で駆動される電動ターボ冷凍機に
よって被冷却物を冷却し、その被冷却物を、原動機から
の排熱によって得られる冷凍用媒体と熱交換させて冷却
する。

【００２６】また、請求項５に係る発明の排熱吸収冷凍
機の構成によれば、圧縮機(27)からの吐出ガスの排熱に
よって、吸収器(12)から再生器(8) に供給される非共沸
混合媒体を加熱する。

【００２７】また、請求項６に係る発明の排熱吸収冷凍
機の構成によれば、蒸気タービン(21)駆動用蒸気の発生
のために熱回収された排気ガスを熱交換器(33)に供給
し、その排気ガスの顕熱および潜熱を、給湯用温水の取
り出しのために回収する。

【００２８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る排熱吸収
冷凍機の第１実施例を示す概略構成図であり、原動機と
してのガスエンジン１に、カップリング２を介して発電
機３が連動連結されている。

【００２９】高温排熱源としてのガスエンジン１の排気
管にガス配管４が接続され、そのガス配管４に、ＮＯｘ
成分を除去する脱硝装置５が付設されている。

【００３０】ガスエンジン１の低温排熱源としてのエン
ジン冷却部の出口と入口とにわたって、ジャケット冷却
水を循環する第１のポンプ６を介装した循環配管７が接
続され、この循環配管７に、単効用吸収冷凍機を構成す
る再生器８が設けられている。再生器８には、ガスエン
ジン１からのジャケット冷却水（温度85〜95℃）によっ
て蒸発可能なアンモニアを冷媒とし、かつ、水を吸収剤
とした非共沸混合媒体としてのアンモニア−水系溶液が
収容されている。

【００３１】再生器８には、精溜器９を介して水を分離
したアンモニア蒸気を供給するように凝縮器１０が連通
接続され、再生器８に第１の配管１１を介して吸収器１
２が接続されるとともに、凝縮器１０に第２の配管１３
を介して蒸発器１４が接続され、更に、吸収器１２と蒸
発器１４とが蒸気路を介して連通接続され、単効用吸収
冷凍機が構成されている。

【００３２】凝縮器１０では、再生器８で蒸発した冷媒
を凝縮液化し、その液化した冷媒を蒸発器１４に噴霧供
給により戻すようになっている。蒸発器１４では、吸収
器１２における吸収剤による冷媒の吸収に伴い、冷媒が
蒸発するようになっている。

【００３３】再生器８と吸収器１２とにわたって、第１
の溶液ポンプ１５を介装した第３の配管１６が接続さ
れ、この第３の配管１６と第１の配管１１との間に第１
の熱交換器１７が設けられ、再生器８に戻す液化したア
ンモニア−水系溶液を、再生器８から吸収器１２に流す
アンモニア−水系溶液によって加熱するようになってい
る。

【００３４】第１の配管１１の再生器８と第１の熱交換
器１７との間に、第２の溶液ポンプ１８を介装した分岐
配管１９が接続され、この分岐配管１９とガス配管４と
にわたって第２の熱交換器２０が設けられ、液化したア
ンモニア−水系溶液をガスエンジン１からの排気ガスと
の伝熱により加熱し、高温高圧の蒸気を発生させるよう
に構成されている。

【００３５】分岐配管１９に蒸気タービン２１が接続さ
れるとともに、その蒸気タービン２１と吸収器１２とが
第４の配管２２を介して接続され、単効用吸収冷凍機の
作動媒体であるアンモニア−水系溶液の高温高圧の蒸気
によって蒸気タービン２１を駆動するとともに、蒸気タ
ービン２１から排出される蒸気を吸収器１２に戻すよう
に構成されている。

【００３６】第３の配管１６において、開閉弁２３を介
装したバイパス配管２４が第１の熱交換器１７と並列に
接続され、そのバイパス配管２４と第４の配管２２とに
わたって第３の熱交換器２５が設けられ、再生器８に戻
す液化したアンモニア−水系溶液を、蒸気タービン２１
から排出されるアンモニア−水系溶液の蒸気によって加
熱するようになっている。

【００３７】図２の断面図に示すように、蒸気タービン
２１に伝動軸２６を介して圧縮機２７が一体的に連動連
結され、蒸気タービン２１、伝動軸２６および圧縮機２
７が、パッキング２８を介してシールした状態で一体化
されたケーシング２９内に収容されるとともに、伝動軸
２６が気体軸受３０を介して回転自在に支持されてい
る。

【００３８】第２の配管１３の途中箇所に第４の熱交換
器３１が設けられ、この第４の熱交換器３１と吸収器１
２との間に前述の圧縮機２７が設けられ、圧縮機２７に
よって蒸発器１４内の蒸気を吸引し、第４の熱交換器３
１を経てから吸収器１２に供給するようになっている。
この蒸発器１４と吸収器１２とを接続する蒸気配管を蒸
気路と称する。

【００３９】ガス配管４の第２の熱交換器２０の下流側
において、給湯管３２とにわたって給湯用温水取り出し
用の熱交換器３３が設けられ、第２の熱交換器２０で蒸
気タービン２１駆動用の蒸気発生のために顕熱分が回収
された後の排気ガスから顕熱および潜熱を回収して給湯
用温水を得るように構成されている。

【００４０】蒸発器１４に、冷凍用媒体としてのブライ
ンを取り出す冷凍用媒体取り出し管３４が付設されてい
る。このブラインとの熱交換により、食品とか下水処理
システムでの下水汚泥などの被冷却物を冷却・冷凍する
のである。凝縮器１０および吸収器１２には、クーリン
グタワーからの冷却水を供給する冷却管３５が通されて
いる。

【００４１】気体軸受３０には、第２の熱交換器２０で
発生した高温高圧の蒸気が供給され、単効用吸収式冷凍
機の作動媒体であるアンモニア−水系溶液によって潤滑
するように構成されている。この気体軸受３０からの蒸
気は、第４の配管２２を通じて吸収器１２に戻されるよ
うになっている。

【００４２】上記第１実施例では、蒸気タービン２１か
ら排出されるアンモニア−水系溶液の蒸気を吸収器１２
に供給するように構成しているが、その蒸気の温度が 1
00℃を越えるような場合には、再生器８に供給するよう
にしても良い。

【００４３】また、上記第１実施例では、気体軸受３０
に、第２の熱交換器２０で発生した高温高圧の蒸気を供
給するように構成しているが、例えば、吸収器１２から
のアンモニア−水系溶液を供給するなど、要するに、単
効用吸収式冷凍機の作動媒体であるアンモニア−水系溶
液によって潤滑するものであれば、各種の構成が採用で
きる。

【００４４】また、上記第１実施例では、ガスエンジン
１によって発電機３を駆動して電力を取り出す、いわゆ
るコジェネレーションシステムを示したが、ガスエンジ
ン１によって各種の機械装置を駆動する場合にも適用で
きる。

【００４５】図３は、第２実施例を示す概略構成図であ
り、第１実施例と異なるところは次の通りである。すな
わち、発電機３に代えてターボ冷凍機を用いるものであ
り、ガスエンジン４１にターボ冷凍機４２が連動連結さ
れ、被冷却物の処理搬送路４３がターボ冷凍機４２を経
た後、冷凍用媒体取り出し管４４から取り出される冷凍
用媒体と熱交換し、被冷却物を冷却するように構成され
ている。他の構成は第１実施例と同じであり、その説明
は省略する。

【００４６】この第２実施例によれば、常温から−10℃
以下の低温まで冷却する場合において、ターボ冷凍機４
２の特性を有効に活用し、全体としての成績係数を大幅
に高くできる。ターボ冷凍機４２は、常温から−10℃程
度までの範囲で極めて成績係数が高いが、それよりも低
温になると極端に成績係数が低下する。その低温での冷
却を、本発明の単効用吸収冷凍機と蒸気タービンおよび
圧縮機を組み合わせた冷凍構成によって行い、成績係数
を低下させないようにしているのである。

【００４７】上述第２実施例の変形例として、ターボ冷
凍機４２に代えて電動ターボ冷凍機を用いるように、ガ
スエンジン４１に発電機を連動連結するとともに、その
発電機の発電電力線に電動ターボ冷凍機を接続し、その
電動ターボ冷凍機で冷却した後の被冷却物を冷凍用媒体
取り出し管から取り出される冷凍用媒体と熱交換させて
冷却するように構成しても良い。

【００４８】図４は、本発明に係る排熱吸収冷凍機の第
３実施例を示す概略構成図であり、第１実施例と異なる
ところは次の通りである。すなわち、圧縮機２７からの
蒸気路が、第３の熱交換器２４と蒸気タービン２１との
間において第４の配管２２に接続され、圧縮機２７から
の吐出ガスによって、吸収器１２から再生器８に供給さ
れる非共沸混合媒体を加熱するように構成されている。

【００４９】上述実施例では、再生器８から吸収器１２
に供給される非共沸混合媒体であるアンモニア−水系溶
液の一部を取り出し、第２の熱交換器２０を排ガスボイ
ラとして蒸気を発生させているため、吸収器１２から非
共沸混合媒体を取り出す場合に比べて、吸収剤に対する
冷媒の濃度、すなわち、水に対するアンモニアの濃度が
低い部分を使用でき、ランキン効率を向上できている。

【００５０】また、第１の熱交換器１７に供給される上
流側で非共沸混合媒体であるアンモニア−水系溶液の一
部を取り出す結果、第１の熱交換器１７で吸収器１２か
ら再生器８に供給されるアンモニア−水系溶液の加熱に
供される熱量が少なくなることになる。しかしながら、
再生器８から吸収器１２に供給されるアンモニア−水系
溶液の温度が約85℃で、吸収器１２から再生器８に供給
されるアンモニア−水系溶液の温度約32℃に比べて十分
高い上に、下降流に比較して吸収器１２から再生器８に
供給される上昇流の方がエンタルピ落差が小さく、上昇
流によって律速されるため、第１の熱交換器１７での熱
交換量は変わらず、悪影響を与えることはない。

【００５１】上述実施例のガスエンジン１としては、ミ
ラーサイクルガスエンジンやディーゼルエンジンやスタ
ーリングエンジンなど各種のガスエンジンを用いること
ができる。

【００５２】なお、わかりやすくするために、特許請求
の範囲、ならびに、課題を解決するための手段および作
用それぞれの欄において、構成部材に参照図番を付して
いるが、これに制限されるものでは無い。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明の排熱吸収冷凍機によれば、低温排熱源からの排熱を
熱源として単効用吸収冷凍機を作動しながら、高温排熱
源からの排熱により蒸気タービンを駆動して圧縮機を駆
動し、蒸発器内の圧力を吸収器内の圧力よりも低下させ
て低温の冷凍用媒体を取り出すから、低温排熱源および
高温排熱源からの排熱によって冷凍用媒体を取り出すこ
とができ、ランニングコストおよびイニシャルコストの
いずれも安価にして、零度よりも低温の冷凍用媒体を得
ることができる。すなわち、例えば、上述の圧縮機とし
て電動型圧縮機を用いれば、圧縮機の駆動に電力を要す
るためにランニングコストが増大する。本発明ではこの
ような駆動電力が不要である。また、蒸気タービンを駆
動する蒸気と、蒸発器内の圧力を吸収器内の圧力よりも
低下させるために圧縮機によって吸引する蒸気とが、い
ずれも単効用吸収冷凍機の作動媒体である非共沸混合媒
体の蒸気であり、また、軸受潤滑を同一媒体で行えるこ
とから、蒸気タービンと圧縮機ならびにそれらを連動連
結する伝動軸を同じケーシング内に収容することがで
き、電動モータと圧縮機とを連動連結する伝動軸に対す
る軸受部の潤滑と漏洩に対するシールに複雑な構成を採
用したり、密閉式のキャンドモータを用いたりする場合
に比べてイニシャルコストを安価にできる。しかも、再
生器から吸収器に供給する非共沸混合媒体を熱交換器に
供給し、高温排熱源からの排気ガスと熱交換させて蒸気
タービン駆動用の蒸気を発生させるから、排気ガスの顕
熱のみで蒸気を発生することができ、熱交換器あるいは
排ガス配管の酸性凝縮水による腐食損傷を回避できるた
めに高価な材料を用いる必要が無く、例えば、吸収器か
らの非共沸混合媒体を用いる場合に比べて安価にできる
利点がある。詳述すれば、再生器から吸収器に供給する
非共沸混合媒体の温度が約85℃と高いのに対して、吸収
器からの非共沸混合媒体を用いる場合、その非共沸混合
媒体の温度が約32℃程度と低いため、蒸気を発生させる
ために多量の熱量を必要とし、高温排熱源からの排気ガ
スの顕熱のみならず潜熱まで消費されることになる。排
気ガスが凝縮液化すると、排気ガス中の亜硫酸成分など
によって酸性凝縮水が生じ、この酸性凝縮水が高圧下で
熱交換器あるいは排ガス配管に作用して腐食損傷させ
る。この結果、腐食損傷による破裂等を防止するために
チタン等の高級な耐腐食性材料が必要になって高価にな
ってしまうのである。

【００５４】また、請求項２に係る発明の排熱吸収冷凍
機によれば、蒸気タービンと圧縮機とを連動連結する伝
動軸の気体軸受の潤滑を、蒸気タービンを作動する非共
沸混合媒体の蒸気自体によって行うから、その蒸気の一
部が軸受から漏洩しようとも異物にならず、潤滑油を用
いる場合のような高いシール構成を不要にでき、軸受部
に対する潤滑と漏洩に対するシールを、簡単な構成で安
価にして良好に行える。

【００５５】また、請求項３に係る発明の排熱吸収冷凍
機によれば、例えば、食品冷凍とか下水処理システムで
の下水汚泥の凍結乾燥のように、常温から−20℃以下の
低温まで冷却する場合に、常温から−10℃や−15℃程度
までは、その範囲で極めて成績係数の高いターボ冷凍機
によって被冷却物を冷却し、それより低温の範囲では原
動機からの排熱によって得られる冷凍用媒体で冷却し、
常温から低温まで冷却する場合に、全体としての成績係
数を大幅に高くできる。

【００５６】また、請求項４に係る発明の排熱吸収冷凍
機によれば、原動機に連動連結した発電機の電力によっ
て電動ターボ冷凍機を駆動し、例えば、食品冷凍とか下
水処理システムでの下水汚泥の凍結乾燥のように、常温
から−20℃以下の低温まで冷却する場合に、常温から−
10℃や−15℃程度までは、その範囲で極めて成績係数の
高い電動ターボ冷凍機によって被冷却物を冷却し、それ
より低温の範囲では原動機からの排熱によって得られる
冷凍用媒体で冷却し、常温から低温まで冷却する場合
に、全体としての成績係数を大幅に高くできる。

【００５７】また、請求項５に係る発明の排熱吸収冷凍
機によれば、圧縮機からの吐出ガスの排熱を、吸収器か
ら再生器に供給される非共沸混合媒体の加熱に利用する
から、熱回収をより良好に行える。

【００５８】また、請求項６に係る発明の排熱吸収冷凍
機によれば、高温排熱源からの排気ガスの顕熱の範囲
で、蒸気タービン駆動用蒸気の発生のための熱が排気ガ
スから回収され、その後の排気ガスを熱交換器に供給
し、その排気ガスの顕熱および潜熱を回収して給湯用温
水を取り出すから、高温排熱源からの排熱回収効率を向
上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排熱吸収冷凍機の第１実施例を示
す概略構成図である。

【図２】要部の断面図である。

【図３】第２実施例を示す概略構成図である。

【図４】第３実施例を示す概略構成図である。

【図５】従来例の概略構成図である。

【符号の説明】

１…原動機としてのガスエンジン ４…ガス配管 ７…循環配管 ８…再生器 １０…凝縮器 １１…第１の配管 １２…吸収器 １４…蒸発器 １６…第３の配管 １９…分岐配管 ２０…第２の熱交換器 ２１…蒸気タービン ２５…第３の熱交換器 ２６…伝動軸 ２７…圧縮機 ３０…気体軸受 ３３…給湯用温水取り出し用の熱交換器 ３４…冷凍用媒体取り出し管 ４１…原動機としてのガスエンジン ４２…ターボ冷凍機 ４４…冷凍用媒体取り出し管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 啓一 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3G081 BB07 BC07 BD00 3L093 AA01 AA03 BB01 BB05 BB26 BB29 BB39 BB44 LL05 MM07

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 130℃よりも低い温度の排熱を発生する低
   温排熱源と、 130℃よりも高い温度の排熱を発生する高温排熱源と、 再生器(8) と吸収器(12)と凝縮器(10)と蒸発器(14)とか
   ら成る単効用吸収冷凍機と、 前記低温排熱源からの排熱を熱源とするように前記低温
   排熱源と前記再生器(8) とにわたって接続される循環配
   管(7) と、 前記低温排熱源からの排熱によって蒸発可能な冷媒を含
   む非共沸混合媒体を前記吸収器(12)から前記再生器(8)
   に供給する配管(16)と、 前記再生器(8) から前記吸収器(12)に非共沸混合媒体を
   供給する配管(11)と、 前記配管(11)の途中に接続されて再生器(8) から前記吸
   収器(12)に供給する非共沸混合媒体の一部を取り出す分
   岐配管(19)と、 前記高温排熱源に接続されて前記高温排熱源からの排気
   ガスを取り出すガス配管(4) と、 前記ガス配管(4) と前記分岐配管(19)との間に設けられ
   て、前記高温排熱源からの排気ガスにより非共沸混合媒
   体を加熱して蒸発させる熱交換器(20)と、 前記分岐配管(19)に設けられて、前記熱交換器(20)で蒸
   発した非共沸混合媒体の蒸気によって駆動する蒸気ター
   ビン(21)と、 前記蒸発器(14)と前記吸収器(12)とを連通接続する蒸気
   路と、 前記蒸気路に設けられるとともに前記蒸気タービン(21)
   に一体的に連動連結されて前記蒸発器(14)内の蒸気を吸
   引して前記吸収器(12)との間に圧力差を発生させる圧縮
   機(27)と、 前記蒸発器(14)に付設されて冷凍用媒体を取り出す冷凍
   用媒体取り出し管(34)と、 を備えたことを特徴とする排熱吸収冷凍機。
2. 【請求項２】請求項１に記載の圧縮機(27)と蒸気タービ
   ン(21)とを連動連結する伝動軸(26)を気体軸受(30)によ
   って支持するとともに、前記気体軸受(30)と分岐配管(1
   9)とを接続し、熱交換器(20)で蒸発した非共沸混合媒体
   の蒸気を前記気体軸受(30)に供給して潤滑するものであ
   る排熱吸収冷凍機。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の低温排熱
   源と高温排熱源とを有する原動機(41)を設け、前記原動
   機(41)にターボ冷凍機(42)を連動連結し、前記ターボ冷
   凍機(42)で冷却した後の被冷却物を冷凍用媒体取り出し
   管(44)から取り出される冷凍用媒体と熱交換させて冷却
   するものである排熱吸収冷凍機。
4. 【請求項４】請求項１または請求項２に記載の低温排熱
   源と高温排熱源とを有する原動機を設け、前記原動機に
   発電機を連動連結し、前記発電機の発電電力線に電動タ
   ーボ冷凍機を接続し、前記電動ターボ冷凍機で冷却した
   後の被冷却物を冷凍用媒体取り出し管から取り出される
   冷凍用媒体と熱交換させて冷却するものである排熱吸収
   冷凍機。
5. 【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３、請求項４
   のいずれかに記載の蒸気路の圧縮機(27)と吸収器(12)と
   の間に、前記圧縮機(27)からの吐出ガスによって、吸収
   器(12)から再生器(8) に供給される非共沸混合媒体を加
   熱する熱交換器(25)を設けてある排熱吸収冷凍機。
6. 【請求項６】請求項１、請求項２、請求項３、請求項
   ４、請求項５のいずれかに記載の高温排熱源から熱交換
   器(20)を経た排ガス配管に、給湯用温水取り出し用の熱
   交換器(33)を設けてある排熱吸収冷凍機。