JP2003121025A - 複合冷暖房装置 - Google Patents
複合冷暖房装置Info
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Abstract
温空調を容易に行うことが出来る様な複合冷暖房装置の
提供 【解決手段】 発熱機関(1)と、該発熱機関(1)か
ら発生する熱を供給されることにより作動する吸収冷温
水機(20)と、圧縮式冷凍機(10)とを備えてお
り、該圧縮式冷凍機(10)は、冷暖房用熱交換器(1
4)を介装しており且つ前記吸収冷温水機(20)の蒸
発器(25)と熱的に連通している圧縮式冷媒ライン
(L1)を有している。
Description
冷凍機とを組み合わせて成る複合冷暖房装置に関する。
えば、本出願人が先に提案した特開2000−2410
42号公報(特願平11−160040号)がある。
図25に示す様に、圧縮式冷凍機10と、エンジン排熱
を利用した所謂「温水焚き」の吸収冷温水機20とを組
合せた複合式空調装置を提案している。
して用い、且臭化リチウム水溶液を吸収剤として用いて
おり、吸収器21と、再生器22と、凝縮器24と、蒸
発器25と、それらを循環する第2の冷媒管路L2とに
より、概略構成されている。
ム)が冷媒(水)を吸収した吸収溶液が吸収液ポンプ2
7によって再生器22に送られており、その途中で熱交
換器26により加熱されている。再生機22にはガスエ
ンジン1の冷却水ジャケット1a及び排気熱交換器2で
加熱された温水(温排水)が温水管路L3で導入され
て、吸収溶液が加熱されている。即ち、ガスエンジン1
の温排水(排熱)が、吸収式冷温水器20の駆動熱源と
なっている。
スする切換え弁8が介装されている。そして、再生機2
2で過熱され、気化冷媒(水蒸気)が分離して濃縮され
た吸収溶液は、前記熱交換器26において、吸収器21
から送られてきて(供給側の)吸収溶液と熱交換を行っ
て吸収器21に戻されている。
4で凝縮され、蒸発器25で蒸発して、後述する冷媒分
岐管路L5内を流れる冷媒から気化熱を奪った後、吸収
器21に戻される。ここで符号28は蒸発器に溜まった
液状の冷媒を汲み上げて滴下させるための冷媒ポンプで
ある。
はクーリングタワーである冷却装置31から冷却水ポン
プ32を介して、吸収器21、凝縮機24を冷却し、冷
却装置31に戻る冷却水管路L4が設けられている。
は、熱交換によって空気調温機能を有する室内機であ
り、第1の冷媒管路L1を有している。第1の冷媒管路
L1に介装された蒸発器14の下流の分岐点Aから、冷
媒分岐回路L5が分岐しており、該冷媒分岐回路L5内
を流下する冷媒は、前記吸収式冷温水器20の蒸発器2
5で熱交換が行われ(或いは吸収冷温水機20の冷媒に
気化熱を奪われ)て冷却され、凝縮する。
0より上流側には、前記ガスエンジン1が駆動する発電
機70で発電された電力により電源回路L20を介して
駆動される高圧側コンプレッサ52が、又、吸収式冷温
水器20より下流側には、膨張弁53が介装されてい
る。そして、前記蒸発器25で熱交換が行われて冷却さ
れ、凝縮した冷媒は第1の蒸発器14の上流の合流点B
で第1の冷媒管路L1に合流している。
結果、従来の複合冷暖房装置では、圧縮式冷媒を−20
℃以下に冷却して、超低温空調を行うことが困難である
ことが知られている。即ち、図2のサイクル線図(Ts
線図)に関して、例えば、分岐点、合流点を有する複合
冷暖房装置(図25を参照)において、コンプレッサ1
1前をa、コンプレッサ11後をb、膨張弁13の前を
c、蒸発機14の後をdとすれば、サイクル線図はa→
b→c→d→aを描く。分岐点、合流点を有する複合冷
暖房装置の高温工程b→cでの温度は0℃であり、高温
工程と低温工程の温度差ΔTは略一定となる為、低温工
程d→aでの温度は−20℃が限界である。
技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、圧縮式冷
媒を−20℃以下に冷却して、超低温空調を容易に行う
ことが出来る様な複合冷暖房装置の提供を目的としてい
る。
は、発熱機関(1)と、該発熱機関(1)から発生する
熱を供給されることにより作動する吸収冷温水機(2
0)と、圧縮式冷凍機(10)とを備えており、該圧縮
式冷凍機(10)は、冷暖房用熱交換器(14)を介装
しており且つ前記吸収冷温水機(20)の蒸発器(2
5)と熱的に連通している圧縮式冷媒ライン(L1)を
有している(請求項1:図1〜24、特に図1〜6)。
ンパクト化され、且圧縮式冷媒ラインに分岐を有するも
のに比べ、トータルで高効率なシステムの構成が可能と
なる。
ンコージェネレーションシステムであり、前記吸収冷温
水機(20)はガスエンジンコージェネレーションシス
テムの排水(L3)を駆動源とする温水焚吸収冷温水機
であるのが好ましい(図3)。
(V1〜V3)を開閉制御することにより、冷凍機とし
て或いは温水器として作動する温水焚吸収冷温水機(2
0A)であるのが好ましい(図4、5)。
コージェネレーションシステム(1)で発生する蒸気を
駆動源とする蒸気焚二重効用吸収冷温水機(20B)で
あるのが好ましい(図6)。
イン(L1)は凝縮器として作用する熱交換器(15)
を介装しており、該熱交換器(15)はブラインライン
(L6)を介して前記吸収冷温水機(20)の蒸発器
(25)と熱的に連通していることが好ましい(請求項
2:図7)。
側の熱交換器と、吸収冷温水機の蒸発器を熱的に連通す
ることにより、市販の熱交換器がそのまま利用出来ると
ともに、システム設計の自由度が増す。尚、ブラインラ
インでは特殊伝熱管構造は管の表にのみ設ければよく、
従来品の熱交換器(蒸発器)をそのまま利用出来る。
での相変化が容易となる。
しているものであるが、分岐していないものにも適用可
能である。
イン(L1)には、低圧コンプレッサ(11)と高圧コ
ンプレッサ(11A)とが介装されていることが好まし
い(請求項3:図8〜図21、特に図8をカバー)。
(25)においては、圧縮式冷媒ライン(L1)の冷媒
ガスは凝縮しないで、ガスの温度を下げるだけ、即ち、
相変化は行われない。
は電力のみならず、コージェネレーションガスエンジン
システム(1)の機械的動力を公知の手段で伝達しても
良い。
前記吸収冷温水機(20C)の蒸発器(25A)を通過
して、圧縮式冷媒ライン(L1)を流過する圧縮式冷媒
が蒸発器(25A)内の吸収式冷媒に気化熱を付与して
過冷却される様に構成されていることが好ましい(請求
項4:図9)。
イン(L1)には中間冷却器(200)が介装されてお
り、高圧コンプレッサ(11A)で圧縮された圧縮式冷
媒の一部は膨張手段(例えば膨張弁)(13B)を介し
て中間冷却器(200)に供給され、その他の圧縮式冷
媒は中間冷却器(200)内の液相冷媒中に配置された
冷媒ライン内(L1Ab)を流過する様に構成されてい
る(請求項5:図10〜図15、特に図10をカバ
ー)。
高圧コンプレッサ(11A、11C)が介装され、何れ
か一方の高圧コンプレッサ(11C)で圧縮された冷媒
は、前記吸収冷温水機(20)の蒸発器(25)で冷却
されてから他方の高圧コンプレッサ(11A)で圧縮さ
れた冷媒と合流して、中間冷却器(200)或いはその
内部に配置された冷媒ライン(L1Aa、L1Ab)に
供給されることが好ましい(請求項6:図10〜図1
5、特に図11をカバー)。
された冷媒が、前記吸収冷温水機(20)の蒸発器(2
5)で冷却されてから中間冷却器(200)に供給され
ることが好ましい(請求項7:図10〜図15、特に図
12をカバー)。
縮された冷媒が、前記吸収冷温水機(20)の蒸発器
(25)で冷却されてから、中間冷却器(200)或い
はその内部に配置された冷媒ライン(L1a、L1b)
に供給されることが好ましい(請求項8:図10〜図1
5、特に図13をカバー)。
された冷媒が流過する冷媒ラインが、前記吸収冷温水機
(20)の蒸発器(25)に連通し中間冷却器(20
0)をバイパスして膨張手段(例えば膨張弁)(13)
及び蒸発器(14)に到達する冷媒ライン(L1)と、
中間冷却器(200)及び高圧コンプレッサ(11A)
を介して膨張手段(13A)(例えば膨張弁)及び蒸発
器(14)に到達する冷媒ライン(L1A)、とに分岐
することが好ましい(請求項9:図10〜図15、特に
図14をカバー)。
サとが一体に構成(11D)されていることが好ましい
(請求項10:図10〜図15、特に図15をカバ
ー)。
岐を有する従来技術に比べ、過冷却となった分だけ冷凍
能力が上昇し、全体の効率が向上する。
イン(L1A)には中間冷却器(200)が介装されて
おり、高圧コンプレッサ(11A)で圧縮された圧縮式
冷媒は膨張手段(13B)(例えば膨張弁)を介して中
間冷却器(200)に供給されることが好ましい(請求
項11:図16〜図21、特に図16をカバー)。
は2台の高圧コンプレッサ(11A、11C)が介装さ
れ、何れか一方の高圧コンプレッサ(11C)で圧縮さ
れた冷媒は、前記吸収冷温水機(20)の蒸発器(2
5)で冷却されてから他方の高圧コンプレッサ(11
A)で圧縮された冷媒と合流して、中間冷却器(20
0)に供給されることが好ましい(請求項12:図16
〜図21、特に図17をカバー)。
縮された冷媒が、前記吸収冷温水機(20)の蒸発器
(25)で冷却されてから中間冷却器(200)に供給
されることが好ましい(請求項13:図16〜図21、
特に図18をカバー)。
された冷媒が、前記吸収冷温水機(20)の蒸発器(2
5)で冷却されてから、中間冷却器(200)に供給さ
れることが好ましい(請求項14:図16〜図21、特
に図19をカバー)。
縮された冷媒が流過する冷媒ライン(L1)が、前記吸
収冷温水機(20)の蒸発器(25)に連通し中間冷却
器(200)をバイパスして膨張手段(例えば膨張弁)
(13)及び蒸発器(14)に到達する冷媒ライン(L
1)と、中間冷却器(200)及び高圧コンプレッサ
(11A)を介して膨張手段(例えば膨張弁)(13
A)及び蒸発器(14)に到達する冷媒ライン(L1
A)、とに分岐するのが好ましい(請求項15:図16
〜図21、特に図20をカバー)。
であるため、高圧コンプレッサ(11A)で圧縮された
冷媒は、全量が膨張して、中間冷却器(200)全体を
冷却することとなり、より一層の低温化(−45℃程
度)が可能となる。
ッサとが一体に構成(11D)されていることが好まし
い(請求項16:図16〜図21、特に図21をカバ
ー)。
イン(L1)は凝縮器(16)を通過した後に、蒸発器
(14A)及び低圧コンプレッサ(11)が介装されて
且つ前記吸収冷温水機(20)の蒸発器(25)に連通
している低温側ライン(L1)と、蒸発器(14B)が
介装されている高温側ライン(L1C)とに分岐してい
ることが好ましい(請求項17:図22)。
には中間冷却器(200)が介装されており、高圧コン
プレッサ(11A)で圧縮された圧縮式冷媒の一部は膨
張手段(例えば膨張弁)(13B)を介して中間冷却器
(200)に供給され、一部は中間冷却器(200)内
の液相冷媒中に配置された冷媒ライン内(L1Ab)を
流過し、残りの圧縮式冷媒は中間冷却器をバイパスする
バイパスラインを流過し、該バイパスライン(L1D)
には蒸発器(14D)が介装されていることが好ましい
(請求項18:図23)。
には中間冷却器(201)が介装されており、高圧コン
プレッサ(11A)で圧縮された圧縮式冷媒の一部は膨
張手段(例えば膨張弁)(13B)を介して中間冷却器
(201)に供給され、その他の圧縮式冷媒は中間冷却
器(201)内の液相冷媒中に配置された冷媒ライン内
(L1Ab)を流過する様に構成されており、中間冷却
器(201)内には冷熱取出用熱交換器(250)が配
置されていることが好ましい(請求項19:図24)。
−5〜5℃、低温実験室には−30℃程度の2種類の温
度レベルを採り出すことが可能である。
式冷媒ラインに吸収冷温水機側に連通する側に分岐する
ための分岐・合流個所を設ける必要が無くなる。その結
果、冷房能力に余裕が生じ、当該分岐を有する場合には
実現困難な低温空調が可能となる。
施形態を説明する。尚、図25に示した従来の複合空調
装置と同様の構成部品には同じ符号を付し、重複説明を
省略している。
り、複合冷暖房装置は、コジェネレーションシステムと
してのガスエンジン(請求項1では発熱機関)1と、該
ガスエンジン1から発生する冷却水の排熱(L3)を供
給されることにより作動する吸収冷温水機20と、圧縮
式冷凍機10とによって構成されている。前記圧縮式冷
凍機10は、室内機としての冷暖房用熱交換器14を介
装しており、且つ前記吸収冷温水機20の図示しない蒸
発器と熱的に連通している第1の冷媒管路L1と、該第
1の冷媒管路L1に介装された冷媒用コンプレッサ11
及び膨張弁13を有している。そして、前記コンプレッ
サ11は、前記ガスエンジン1により駆動される発電機
70の発生電力、又は、商用電力80によって駆動され
る。
置によれば、図2のサイクル線図(Ts線図)で示す様
に、従来技術の圧縮系が分岐している場合のサイクルa
→b→c→d→aでd→aでの最低温度‐20℃に比較
して、図1のように圧縮系が分岐していない本発明のサ
イクルe→f→g→h→eではh→eでの最低温度は‐
45℃と、より低温が可能となる。尚、Ts線図におい
て、縦軸は絶対温度Tを、横軸にはエントロピsを示し
ており、サイクルの縦方向の巾寸法(温度差)ΔTは一
定である。従って、高温側の工程b→cをf→gに下げ
ることで低温側の工程d→aをh→eと、よりいっそう
の低温化が図られる。
てのガスエンジン1と、温水焚き吸収冷温水機20とを
組合せた冷房(或いは冷凍)システムである第1実施形
態の1例を示すもので、全体を符号10で示す圧縮式冷
凍機は、熱交換によって空気調温機能を有する室内機で
あり、第1の冷媒管路L1を有している。第1の冷媒管
路L1には、膨張弁13と、室内機としての蒸発器14
と、コンプレッサ11とが介装されている。そして、前
記第1の冷媒管路L1内を流過する冷媒は、吸収冷温水
機20の蒸発器25で熱交換が行われ(或いは吸収冷温
水機20の冷媒に気化熱を奪われ)て冷却され、凝縮す
る。
は、前記膨張弁13において膨張・気化して、蒸発機1
4では室内の空気と熱交換され(気化熱によって室内の
空気から熱を奪われ)室内温度が下げられる。熱交換を
終えた冷媒は前記コンプレッサ11で圧縮され、再び吸
収冷温水機20の蒸発器25で熱交換が行われ、サイク
ルが繰り返される。
てのガスエンジン1と、温水焚き吸収冷温水機20Aと
を組合せた冷暖房システムである第1実施形態の1例を
示すもので、全体を符号10Aで示す圧縮式冷凍機は、
熱交換によって空気調温機能を有する室内機であり、第
1の冷媒管路L1を有している。
蒸発器14と、該蒸発機14と温水焚き吸収冷温水機2
0Aの蒸発器(この場合は凝縮器として働く)25への
投入口との間に位置し冷・暖房によって冷媒の流れの方
向を切換える切換弁6と、前記蒸発器25への投入口と
前記蒸発機14の間に位置する膨張弁13と、前記切換
弁6と蒸発器25への投入口の間に位置する第2の膨張
弁13A、とが介装されている。前記切換弁6にはコン
プレッサ11を介装した流路切換え管路L1aが付帯し
ている。
前述図1の吸収冷温水機20とは以下の点で異なる。即
ち、吸収冷温水機20に対して、蒸発器25と吸収器2
1の液層を連通させる連通管路LLを設け、該連通管路
LLには、切換え弁V1を介装し、従前の蒸発器25内
部管路ILには切換え弁V2を、更に凝縮気24と蒸発
器25を連通する従前の管路L2には切換え弁V3を夫
々新に介装している。
6内の流れは太字で示される)、開閉弁V1、V2、V
3を開閉制御することにより、前記温水焚き吸収冷温水
機20Aは、冷凍機(冷房用)として、或いは温水機
(暖房用)として作動させる。
線で示している。この時、開閉弁V1、V2は閉弁状態
で、開閉弁V3は開弁状態である。即ち、前記温水焚き
吸収冷温水機20Aの蒸発器25は蒸発器として機能す
る。
示している。この時、開閉弁V1、V2は開弁状態で、
開閉弁V3は閉弁状態である。即ち、前記温水焚き吸収
冷温水機20Aの蒸発器25は温水器として機能する。
てのガスタービン1Aと、蒸気焚き二重効用吸収冷温水
機20Bとを組合せた冷暖房システムである第1実施形
態の1例を示すもので、全体を符号10で示す圧縮式冷
凍機は、前述の図3と同様である。
20Bと前述図3の吸収冷温水機20とは以下の点で異
なる。即ち、図3の吸収冷温水機20の一つの再生器2
2に対して、図6では、高温再生器22Hと、低温再生
器22Lの二つの再生器を設けたことと、高温再生器2
2Hの再生に要する熱源をガスタービンの蒸気ラインL
30の蒸気とし、低温再生器22Lの再生に要する熱源
を高温再生器22Hの冷媒蒸気としたことである。即
ち、熱エネルギを最大限に利用しようとするものであ
る。上記以外は、前述の図3と同様であり、以降の説明
は省略する。
てのガスエンジン1と、温水焚き吸収冷温水機20とを
組合せた冷房(或いは冷凍)システムである第2実施形
態の1例を示すもので、図25の従来技術に対して以下
の点が異なる。即ち、冷媒分岐回路L5の第2のコンプ
レッサ52と第2の膨張弁53の間に熱交換器である圧
縮式凝縮器15を介装し、該圧縮式凝縮器15と吸収冷
温水機20の蒸発器25の間をブラインポンプ6を介装
したブラインラインL6によって連通させた点が異な
る。構成に関して、上記以外は図25の従来技術と同様
なため構成に関する以降の説明は省略する。
ば、吸収冷温水機20の蒸発器25から従来と同様にブ
ライン潜熱による冷熱又は温熱を取り出すことにより、
蒸発器25に従来設計方式の熱交換器が使用可能とな
る。
負荷時に吸収冷温水機の蒸発器25内の圧縮系の凝縮性
能が低下する(1枚の壁を通して両方で相変化が起きる
タイプ:吸収冷温水機内では蒸発して、圧縮系では凝縮
する、即ち、冷媒分岐回路L5側の管壁を隔てて、吸収
側では蒸発、圧縮側では凝縮という相変化を起こすこと
になり、実際には、この様に熱伝達する双方が相変化を
起こす熱交換器は製造し難く、新規な熱交換器が必要と
なる。)というデメリットを回避できる。
・市販の熱交換器がそのまま利用できる。即ち、ブライ
ンラインにおいて既存・市販の熱交換器をそのまま利用
することにより、蒸発或いは凝縮の条件が厳しくなった
としても(例えば、低負荷時)、圧縮式凝縮器15及び
蒸発器25における冷媒の相変化が容易となる。
機側(1次側)と圧縮式冷凍機側(2次側)とを余り離
せないが、図7では、吸収冷温水機側と圧縮式冷凍機側
とをブラインラインで連通すれば良いから、吸収冷温水
機側と圧縮冷凍機側とを離隔して、設計が可能となる。
インL1は分岐点A、合流点B、分岐回路L5を有して
いる。しかしながら、図3〜図6、図8〜図24で示す
様に分岐回路を有していない圧縮式冷凍ラインを有して
いる実施形態において、図7で示す様に、圧縮式凝縮器
15と(吸収冷温水機20の)蒸発器25との間を、
(ブラインポンプ6を介装した)ブラインラインL6に
より連通させることが可能である。
式冷凍機の実施形態であり、図3の第1実施形態に対し
て以下の点が異なる。即ち、図3に示す第1実施形態の
第1の冷媒管路L1の吸収冷温水機20の蒸発器25へ
の投入口と膨張弁13の間に、上流側から順に、高圧コ
ンプレッサ11A及び室外機である凝縮機16を介装し
た点が異なる。構成に関して、上記以外は図3と同様で
あるので以降の説明は省略する。尚、図8において、符
号10Cは、室内機全体を示すものである。
ば、吸収冷温水機の蒸発器25において、圧縮系(第1
の冷媒管路等)の冷媒である冷媒ガスは凝縮せず、冷媒
ガスの温度を下げるだけである。
イン内では、相変化を伴わない冷媒ガスの冷却(体積減
少・収縮)が行われる。そして、−10〜−30℃まで
は単段圧縮を行い、それ以下の低温を得る必要がある場
合は、2段で圧縮を行う。したがって、従来は困難であ
った−20℃以下の冷凍、低温空調が可能となる。
縮式冷凍機に該当し、図8の第3実施形態に対して圧縮
系の冷媒を過冷却する過冷却器を付加したものである。
過冷却器とは圧縮系の第1の冷媒管路L1に介装した凝
縮器16と吸収冷温水機20の蒸発器25Aとの間の冷
媒ライン(L1)を、前記蒸発器25A内で冷却(過冷
却)せしめることで構成している。冷媒は、一旦、吸収
冷温水機20の蒸発器25Aで冷却され、圧縮系の第1
の冷媒管路L1に介装した高圧コンプレッサ11Aによ
って圧縮され、凝縮器16によって凝縮されて、再度吸
収冷温水機20の蒸発器25Aに流過させる。したがっ
て、図8の第3実施形態よりも更に過冷却が可能とな
る。
段膨張式冷凍機の実施形態である。図10において、第
1の冷媒管路L1は第1の分岐点P1と合流点P3を有
し、閉回路を成す部分L1と、前記第1の分岐点P1か
ら分岐する分岐管部L12を有し、該分岐管部L12に
は第1の低圧コンプレッサ11が、閉回路を成す部分L
1には第2の低圧コンプレッサ11Bと、第1の膨張弁
13と、室内機である蒸発機14とが介装され、前記第
2の低圧コンプレッサ11Bと第1の膨張弁13の間
で、吸収冷温水機20の蒸発器25から熱交換を受ける
(凝縮して冷却される)ように構成されている。
0aと液相部200bより構成される中間冷却器200
の液相部200bに連通しており、第1の低圧コンプレ
ッサ11から送られた冷媒が液相部200bに投入され
る。
は、配置順に高圧コンプレッサ11Aと凝縮器16を介
装した2次冷却ラインL1Aの一端が接続され、該2次
冷却ラインL1Aは前記中間冷却器200の液相部20
0b内で熱交換され、第2の膨張弁13Aを介して、他
端が前記合流点P3において前記第1の冷媒管路L1に
合流している。
て、凝縮器16と前記中間冷却器200の間には第2の
分岐点P2が存在し、該第2の分岐点P2と前記中間冷
却器200の液相部200bとは高圧側膨張弁13Bを
介装した第2の分岐管L1Aaによって連通されてい
る。
ば、低圧コンプレッサ11から送られた冷媒は中間冷却
器200の液相部200bに投入され、冷媒蒸気として
前記2次冷却ラインL1Aに介装された高圧コンプレッ
サ11Aで圧縮される。高圧コンプレッサ11Aで圧縮
された冷媒は、凝縮器16で凝縮され、一部が前記中間
冷却器200の液相部200b内を流過し、熱交換さ
れ、第2の膨張弁13A及び合流点P3を介して、第1
の冷媒管路L1に合流する。
は、第2の分岐管L1Aaに流入し、高圧側膨張弁13
Bによって膨張、蒸発し、前記中間冷却器200に流入
する。その際に気化熱を奪って、中間冷却器全体を冷却
するため、冷媒は過冷却状態となる。
と、中間冷却器との圧力等がマッチしていない場合に対
処させることが好ましい。
段膨張式冷凍機の実施形態である。図11において、全
体を符号L10で示す第1の冷媒管路は、上流から配置
順に低圧コンプレッサ11と、気相部200aと液相部
200bより構成される中間冷却器200と、吸収冷温
水機20の蒸発器25をバイパスする第1のバイパス回
路L1Bと、該バイパス回路L1Bに介装された第1の
高圧コンプレッサ11A、凝縮器16及び第2の膨張弁
13Eと、吸収冷温水機20の蒸発器25を経由し第1
の冷媒回路L10に介装された第2の高圧コンプレッサ
11C及び第3の膨張弁13Fと、前記中間冷却器20
0の下流に位置する第1の膨張弁13及び室内機である
蒸発器14を有している。
弁13Eの下流の合流点P21において第1の冷媒管路
L10と合流している。更に、前記合流点P21の下流
近傍には分岐点P22があり、該分岐点P22と前記中
間冷却器200の液相部200bとは高圧側膨張弁13
Bを介装した第2のバイパス管L10aによって連通さ
れており、冷媒の一部が中間冷却器200の液相に混入
する様に構成されている。又、前記第1の冷媒管路L1
0の分岐点P22の下流では、冷媒の一部が中間冷却器
200内を流過し、その際、熱交換を行う(凝縮して冷
却される)ように構成されている。
ば、低圧コンプレッサ11から送られた冷媒は中間冷却
器200の液相部200bに投入され、冷媒蒸気として
一部は第1のバイパス回路L1Bに介装された第1の高
圧コンプレッサ11Aで圧縮される。第1の高圧コンプ
レッサ11Aで圧縮された冷媒は、凝縮器16で凝縮さ
れ、第2の膨張弁13Eにおいて膨張し、前記合流点P
21に至る。
から排出された蒸気冷媒の残りの一部は第2の高圧コン
プレッサ11Cで圧縮され、吸収冷温水機20の蒸発器
25に投入される。蒸発器25に投入された冷媒は、蒸
発器25(ここでは凝縮器として作用)において凝縮さ
れ、前記第3の膨張弁13Fで膨張し、前記合流点P2
1に至る。
Fで膨張して合流点P21において合流した冷媒は、一
部が分岐点P22から前記中間冷却器200の液相部2
00bを流過し、その際、熱交換を行い一層冷却されて
膨張弁13に至る。膨張弁13で膨張し、室内機である
蒸発気14に流入した冷媒は蒸発の際の気化熱で室内温
度を冷却する。
2のバイパス管L10aを経由し、高圧側膨張弁13B
によって膨張、蒸発し、前記中間冷却器200に流入す
る。その際に気化熱を奪って、中間冷却器全体を冷却す
るため、液相冷媒は過冷却状態となる。
Cで凝縮されたものを吸収冷温水機20で冷却するた
め、吸収系で冷却される分だけ、第1の高圧コンプレッ
サ11Aの負荷が減少する。
段膨張式冷凍機の実施形態である。低圧コンプレッサ1
1から排出された冷媒ガスを吸収冷温水機20の蒸発気
において、蒸発した冷媒ガスを中間冷却器200に直接
投入し、更に過冷却状態の冷媒ガスとして採り出し、高
圧コンプレッサ11A・凝縮器16によって再度圧縮及
び凝縮し、この冷熱エネルギを前記中間冷却器200の
液相の過冷却に利用したものである。
相の過冷却に利用(中間冷却器に送られて蒸発・冷却に
用いられる凝縮冷媒量を減少)することで、中間冷却器
の負荷を減少することが出来る。又、室内機である蒸発
器14に供給される冷媒量(冷熱量)が増加する。
段膨張式冷凍機の実施形態である。図13は、前述の図
12の第7実施形態に対して、中間冷却器200の介装
位置を吸収冷温水機20の蒸発器の下流から、上流に移
動させたもので構成は同じである。高段側の過冷却を吸
収冷温水機20で行い、中間冷却器200の圧力を低下
させるとともに、冷却負荷を軽減することが出来る。
段膨張式冷凍機の実施形態である。図14は、前述の図
10の第5実施形態に対して、2台の低圧コンプレッサ
を1台にしたものである。吸収冷温水機20の蒸発器2
5において冷媒を凝縮し、高圧コンプレッサ11Aの負
荷を減少している(全量を圧縮する必要が無くなる)た
め、システムの小型化が図られる。
の図14の第9実施形態に対して、高圧コンプレッサ
(図14では符号11A)と低圧コンプレッサ(図14
では符号11)を例えば、ターボコンプレッサ等に一体
化したもの11Dである。高圧コンプレッサと低圧コン
プレッサを一体化した以外は図14の第9実施形態と全
く同じである。
2段膨張式冷凍機の実施形態である。図16は、前述の
図10の第5実施形態に対して、二次冷却ラインL1A
において、中間冷却器200では、熱交換部を省略し
て、高圧コンプレッサ11Aで圧縮された冷媒は、高圧
側膨張弁13Bで全量が膨張して中間冷却器200の液
相部200bに投入され、中間冷却器200全体を冷却
するように構成されている。そして、中間冷却器200
の液相部200bに投入された凝縮冷媒の1部は蒸発し
て再循環し、残りは凝縮したまま第2の膨張弁13Aに
流入する。以上を除いては、図10の第5実施形態と同
様である。図16の第11実施形態によれば、システム
の小型化が図られる。
の図11の第6実施形態(2段圧縮1段膨張式冷凍機)
に対して、2段圧縮2段膨張式冷凍機とした(前述の図
11の第6実施形態に対して、二次冷却ラインL1Aに
おいて、中間冷却器200では、熱交換部を省略して、
高圧コンプレッサ11Aで圧縮された冷媒は、高圧側膨
張弁13Bで全量が膨張して中間冷却器200の液相部
200bに投入され、中間冷却器200全体を冷却する
ように構成されている)ことを除けば図11の第6実施
形態と同様である。
プレッサ11Cで凝縮された冷媒を吸収式冷温水器の蒸
発器25で冷却するため、高圧コンプレッサ11Cの負
荷が軽減される。また、図11の第6実施形態に対して
システムのコンパクト化が図られる。
の図12の第7実施形態(2段圧縮1段膨張式冷凍機)
に対して、2段圧縮2段膨張式冷凍機とした(前述の図
12の第7実施形態に対して、二次冷却ラインL1Aに
おいて、中間冷却器200では、熱交換部を省略して、
高圧コンプレッサ11Aで圧縮された冷媒は、高圧側膨
張弁13Bで全量が膨張して中間冷却器200の液相部
200bに投入され、中間冷却器200全体を冷却する
ように構成されている)ことを除けば図12の第7実施
形態と同様である。
器200に送られて蒸発・冷却に用いられる凝縮冷媒量
を減少させ、中間冷却器200の負担を軽減する。ま
た、図12の第7実施形態に対してシステムのコンパク
ト化が図られる。
の図13の第8実施形態(2段圧縮1段膨張式冷凍機)
に対して、2段圧縮2段膨張式冷凍機としたこと(前述
の図13の第8実施形態に対して、二次冷却ラインL1
Aにおいて、中間冷却器200では、熱交換部を省略し
て、高圧コンプレッサ11Aで圧縮された冷媒は、高圧
側膨張弁13Bで全量が膨張して中間冷却器200の液
相部200bに投入され、中間冷却器200全体を冷却
するように構成されている)を除けば図13の第8実施
形態と同様である。図13の第8実施形態に対してシス
テムのコンパクト化が図られる。
の図14の第9実施形態(2段圧縮1段膨張式冷凍機)
に対して、2段圧縮2段膨張式冷凍機とした(前述の図
14の第9実施形態に対して、二次冷却ラインL1Aに
おいて、中間冷却器200では、熱交換部を省略して、
高圧コンプレッサ11Aで圧縮された冷媒は、高圧側膨
張弁13Bで全量が膨張して中間冷却器200の液相部
200bに投入され、中間冷却器200全体を冷却する
ように構成されている)ことを除けば図14の第7実施
形態と同様である。図14の第9実施形態に対してシス
テムのコンパクト化が図られる。
の図15の第10実施形態(2段圧縮1段膨張式冷凍
機)に対して、2段圧縮2段膨張式冷凍機とした(前述
の図15の第10実施形態に対して、2次冷却ラインL
1Aにおいて、中間冷却器200では、熱交換部を省略
して、高圧コンプレッサ11Aで圧縮された冷媒は、高
圧側膨張弁13Bで全量が膨張して中間冷却器200の
液相部200bに投入され、中間冷却器200全体を冷
却するように構成されている)ことを除けば図15の第
10実施形態と同様である。図15の第10実施形態に
対してシステムのコンパクト化が図られる。
の図8の第3実施形態に対して、第1の冷媒管路L1に
高温側蒸発器14Bを介装した分岐ラインL1Cを付加
したものであり、異なる2種類の温度レベルの冷熱を同
時に採り出す実施形態である。尚、図22中、符号40
及び45はともに圧力微調整弁を示す。
ば、空調用の冷熱を−5〜5℃に設定して、低温側蒸発
器14Aから採り出し、例えば、低温実験室内を冷却す
るための冷熱を−30℃に設定して、こちらは高温側蒸
発器14Bから採り出すことが出来る。
の図10の第5実施形態に対して、2次冷却ラインL1
Aに高圧コンプレッサ11A及び凝縮器16をバイパス
し、高温側蒸発器14B及び高温側膨張弁13Dを介装
した分岐ラインL1Dを、中間冷却器200に連通する
ように付加したものである。図22の第17実施形態同
様、異なる2種類の温度レベルの冷熱を同時に採り出す
実施形態であり、効果に関しては前述の図22の第17
実施形態と略同じである。
の図10の第5実施形態の中間冷却器200に直接、高
温側冷熱を採り出すための熱交換ライン250を連通さ
せたものである。中間冷却器200の液相冷媒は、5℃
程度までに冷却されており、前記熱交換ライン250に
よって別の用途に冷熱を用いることが出来る。
本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を
付記する。例えば、図3〜図6、図8〜図24で示す様
に分岐回路を有していない圧縮式冷凍ラインを有してい
る実施形態に、図7で示すのと同様に、圧縮式冷媒ライ
ンに圧縮式凝縮器15を介装し、圧縮式凝縮器15と蒸
発器25とをブラインラインL6によって連通させても
良い。或いは、特願平11−160040号、特願20
00−218838号で示す技術においても同様に、圧
縮式冷媒ラインに圧縮式凝縮器15を介装し、圧縮式凝
縮器15と蒸発器25とをブラインラインL6によって
連通させることが可能である。
り、冷媒のより一層の低温化が図られる。 (2) 圧縮系冷媒ラインに凝縮器を設け該凝縮器と、
吸収系をブラインラインで連通させることにより、吸収
系の蒸発器は従来方式がそのまま用いられ、また、既
存、または市販のブラインラインが利用可能となる。 (3) ブラインラインを延長することにより、圧縮系
と吸収系を隔離することが出来るため、システムレイア
ウトに自由度が増す。 (4) 従来困難であった−20℃以下の冷凍・低温空
調も、単純2段圧縮式冷凍機では、−10〜−30℃の
範囲は短段圧縮によって得られ、それ以下の低温は2段
で圧縮することにより得られる。 (5) 中間冷却器を用い、高圧コンプレッサ及び、凝
縮機を介して更に圧縮・凝縮の高められた冷媒が中間冷
却器内で気化熱を奪い、中間冷却器全体を冷却するた
め、冷媒は過冷却状態となり、圧縮系の冷媒の更なる低
温化が実現する。 (6) 冷熱エネルギを中間冷却器の液層の過冷却に利
用することにより、中間冷却器の負荷を減少させること
が出来る。 (7) 2段圧縮1段膨張式冷凍器において高圧コンプ
レッサと低圧コンプレッサを1体化することでシステム
の小型化が図られる。 (8) 中間冷却器の液相に於いて、二次冷却冷媒を以
って熱交換させる熱交換部を省略させることにより、シ
ステムの小型化が図られる。 (9) 第1の冷媒管路に、高温側蒸発器を介装した分
岐ラインを設けることで、異なる2種類の温度レベルの
冷熱を同時に採り出すことが出来る。
すブロック図。
成を示すもので冷房時を示すブロック図。
成を示すもので暖房時を示すブロック図。
吸収冷温水機に2つの吸収器を用いた例の構成を示すブ
ロック図。
図。
図。
図。
図。
図。
図。
図。
図。
ク図。
ク図。
ク図。
ク図。
ク図。
ク図。
ク図。
ク図。
ク図。
ク図。
Claims (19)
- 【請求項1】 発熱機関と、該発熱機関から発生する熱
を供給されることにより作動する吸収冷温水機と、圧縮
式冷凍機とを備えており、該圧縮式冷凍機は、冷暖房用
熱交換器を介装しており且つ前記吸収冷温水機の蒸発器
と熱的に連通している圧縮式冷媒ラインを有しているこ
とを特徴とする複合冷暖房装置。 - 【請求項2】 前記圧縮式冷媒ラインは凝縮器として作
用する熱交換器を介装しており、該熱交換器はブライン
ラインを介して前記吸収冷温水機の蒸発器と熱的に連通
している請求項1の複合冷暖房装置。 - 【請求項3】 前記圧縮式冷媒ラインには、低圧コンプ
レッサと高圧コンプレッサとが介装されている請求項
1、2の何れかの複合冷暖房装置。 - 【請求項4】 前記圧縮式冷媒ラインは前記吸収冷温水
機の蒸発器を通過して、圧縮式冷媒ラインを流過する圧
縮式冷媒が蒸発器内の吸収式冷媒に気化熱を付与して過
冷却される様に構成されている請求項3の複合冷暖房装
置。 - 【請求項5】 前記圧縮式冷媒ラインには中間冷却器が
介装されており、高圧コンプレッサで圧縮された圧縮式
冷媒の一部は膨張手段を介して中間冷却器に供給され、
その他の圧縮式冷媒は中間冷却器内の液相冷媒中に配置
された冷媒ライン内を流過する様に構成されている請求
項3の複合冷暖房装置。 - 【請求項6】 前記圧縮式冷媒ラインには2台の高圧コ
ンプレッサが介装され、何れか一方の高圧コンプレッサ
で圧縮された冷媒は、前記吸収冷温水機の蒸発器で冷却
されてから他方の高圧コンプレッサで圧縮された冷媒と
合流して、中間冷却器或いはその内部に配置された冷媒
ラインに供給される請求項5の複合冷暖房装置。 - 【請求項7】 低圧側コンプレッサで圧縮された冷媒
が、前記吸収冷温水機の蒸発器で冷却されてから中間冷
却器に供給される請求項5の複合冷暖房装置。 - 【請求項8】 高圧コンプレッサで圧縮された冷媒が、
前記吸収冷温水機の蒸発器で冷却されてから、中間冷却
器或いはその内部に配置された冷媒ラインに供給される
請求項5の複合冷暖房装置。 - 【請求項9】 低圧側コンプレッサで圧縮された冷媒が
流過する冷媒ラインが、前記吸収冷温水機の蒸発器に連
通し中間冷却器をバイパスして膨張手段及び蒸発器に到
達する冷媒ラインと、中間冷却器及び高圧コンプレッサ
を介して膨張手段及び蒸発器に到達する冷媒ライン、と
に分岐する請求項5の複合冷暖房装置。 - 【請求項10】 低圧コンプレッサと高圧コンプレッサ
とが一体に構成されている請求項5の複合冷暖房装置。 - 【請求項11】 前記圧縮式冷媒ラインには中間冷却器
が介装されており、高圧コンプレッサで圧縮された圧縮
式冷媒は膨張手段を介して中間冷却器に供給される請求
項3の複合冷暖房装置。 - 【請求項12】 前記圧縮式冷媒ラインには2台の高圧
コンプレッサが介装され、何れか一方の高圧コンプレッ
サで圧縮された冷媒は、前記吸収冷温水機の蒸発器で冷
却されてから他方の高圧コンプレッサで圧縮された冷媒
と合流して、中間冷却器に供給される請求項11の複合
冷暖房装置。 - 【請求項13】 低圧側コンプレッサで圧縮された冷媒
が、前記吸収冷温水機の蒸発器で冷却されてから中間冷
却器に供給される請求項11の複合冷暖房装置。 - 【請求項14】 高圧コンプレッサで圧縮された冷媒
が、前記吸収冷温水機の蒸発器で冷却されてから、中間
冷却器に供給される請求項11の複合冷暖房装置。 - 【請求項15】 低圧側コンプレッサで圧縮された冷媒
が流過する冷媒ラインが、前記吸収冷温水機の蒸発器に
連通し中間冷却器をバイパスして膨張手段及び蒸発器に
到達する冷媒ラインと、中間冷却器及び高圧コンプレッ
サを介して膨張手段及び蒸発器に到達する冷媒ライン、
とに分岐する請求項11の複合冷暖房装置。 - 【請求項16】 低圧コンプレッサと高圧コンプレッサ
とが一体に構成されている請求項11の複合冷暖房装
置。 - 【請求項17】 前記圧縮式冷媒ラインは凝縮器を通過
した後に、蒸発器及び低圧コンプレッサが介装されて且
つ前記吸収冷温水機の蒸発器に連通している低温側ライ
ンと、蒸発器が介装されている高温側ラインとに分岐し
ている請求項3の複合冷暖房装置。 - 【請求項18】 前記圧縮式冷媒ラインには中間冷却器
が介装されており、高圧コンプレッサで圧縮された圧縮
式冷媒の一部は膨張手段を介して中間冷却器に供給さ
れ、一部は中間冷却器内の液相冷媒中に配置された冷媒
ライン内を流過し、残りの圧縮式冷媒は中間冷却器をバ
イパスするバイパスラインを流過し、該バイパスライン
には蒸発器が介装されている請求項3の複合冷暖房装
置。 - 【請求項19】 前記圧縮式冷媒ラインには中間冷却器
が介装されており、高圧コンプレッサで圧縮された圧縮
式冷媒の一部は膨張手段を介して中間冷却器に供給さ
れ、その他の圧縮式冷媒は中間冷却器内の液相冷媒中に
配置された冷媒ライン内を流過する様に構成されてお
り、中間冷却器内には冷熱取出用熱交換器が配置されて
いる請求項3の複合冷暖房装置。
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