JP6613404B2 - 冷凍システム - Google Patents

Description

本発明は、主冷凍サイクルの主冷媒を過冷却する吸着式冷凍サイクルを備える冷凍システムに関する。

主冷凍サイクルの主冷媒を吸着式冷凍サイクルを用いて過冷却することにより、冷凍能力を向上させるようにした冷凍システムは、特許文献１により知られている。

吸着式冷凍サイクルは、冷却されることにより吸着冷媒を吸着し、加熱されることにより吸着冷媒を脱離する吸着材を備える吸着部と、前記吸着材が吸着冷媒を脱離する冷媒脱離モードにて、脱離した吸着冷媒を凝縮させる凝縮部と、前記吸着材が吸着冷媒を吸着する冷媒吸着モードにて、前記凝縮部により凝縮された吸着冷媒を蒸発させて前記吸着部に供給する蒸発部と、を含んで構成される。

吸着式冷凍サイクルの吸着部は、吸着冷媒の吸着と脱離とを交互に繰り返すため、通常は、吸着部を２組設け、交互に切換えることで、蒸発部での吸着冷媒の蒸発が連続的に行われるようにする。しかし、吸着部を２組設けることで、冷凍装置の体格が大型化する。そこで、特許文献１に記載の技術では、１組の吸着部のみとし、冷媒脱離モードでは、凝縮部冷却用の冷却水により、主冷凍サイクルの主冷媒を過冷却している。

特開２０１３−０９６５８６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、吸着式冷凍サイクルの蒸発部に生成される冷熱で２次媒体（冷却水）を冷却し、この２次媒体で主冷媒サイクルの主冷媒を過冷却する構成であるため、２次媒体を介する分のロスが発生し、効率が悪かった。

また、特許文献１に記載の技術は、車両用であり、冷媒脱離モード実現のための加熱源は、エンジンの排熱であり、冷媒吸着モードでは不要のため、本来備えるラジエータで放熱すればよい。しかし、定置用の場合、特にコジェネレーションシステムなどの場合、発電と排熱の総合エネルギー効率を高めるのが目的であるため、熱を外気に棄てることは問題がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑み、主冷凍サイクルの主冷媒をより効率的に過冷却することができる、定置用の冷凍サイクルを提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る冷凍システムは、
冷却されることにより吸着冷媒を吸着し、加熱されることにより吸着冷媒を脱離する吸着材を備える吸着部と、
前記吸着材が吸着冷媒を脱離する冷媒脱離モードにて、脱離した吸着冷媒を凝縮させる凝縮部と、
前記吸着材が吸着冷媒を吸着する冷媒吸着モードにて、前記凝縮部により凝縮された吸着冷媒を蒸発させて前記吸着部に供給する蒸発部と、
前記冷媒吸着モードにて加熱用媒体に蓄熱する蓄熱部を有し、前記冷媒脱離モードにて前記蓄熱部から前記吸着部に加熱用媒体を供給可能な熱源と、
前記冷媒吸着モードにて前記吸着部に冷却用媒体を供給可能で、前記冷媒脱離モードにて前記凝縮部に冷却用媒体を供給可能な冷却器と、
主冷凍サイクルに組み込まれ前記冷媒吸着モードにて前記蒸発部にて蒸発する吸着冷媒と主冷媒とを熱交換させて主冷媒を過冷却可能な第１の過冷却熱交換器と、
主冷凍サイクルに組み込まれ前記冷媒脱離モードにて前記冷却器から供給される冷却用媒体の少なくとも一部と主冷媒とを熱交換させて主冷媒を過冷却可能な第２の過冷却熱交換器と、
を含んで構成される。

本発明によれば、主冷凍サイクルに２つの過冷却熱交換器を組み込み、冷媒吸着モードでは、前記蒸発部にて蒸発する吸着冷媒と主冷媒とを熱交換させ、冷媒脱離モードでは、前記冷却器からの冷却用媒体と主冷媒とを熱交換させる。従って、２次媒体を介することがなく、エネルギーロスを低減できる。
また、本発明によれば、前記吸着部に加熱用媒体を供給可能な熱源に蓄熱部を持たせ、冷媒吸着モードにて加熱用媒体に蓄熱する構成のため、熱を棄てることなく、有効利用でき、エネルギー効率向上等を図ることができる。

本発明の一実施形態を示す冷凍システムの回路図 図１の実施形態での冷媒吸着モードの説明図 図１の実施形態での冷媒脱離モードの説明図 他の実施形態を示す冷凍システムの回路図 図４の実施形態での冷凍装置の運転停止モードの説明図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明に係る冷凍システムは、室内の冷房や庫内の食品等の冷蔵・冷凍を行う定置用の冷凍システムで、主冷凍サイクル（蒸気圧縮式冷凍装置）とは別に、吸着式冷凍サイクル（吸着式冷凍装置）を備える。吸着式冷凍サイクルは、主冷凍サイクルの主冷媒の過冷却に用いられ、主冷凍サイクルの冷凍能力を向上させる。

主冷凍サイクルを構成する蒸気圧縮式冷凍装置１は、回路内を循環する主冷媒の蒸発作用により、室内の冷房や庫内の食品等の冷蔵・冷凍を行うもので、圧縮機２、凝縮器３、減圧手段をなす膨張弁４、蒸発器５を含んで構成される。

圧縮機２は、低圧低温気体の主冷媒を圧縮して、高圧高温気体の主冷媒を得る。その電源としては、後述する発電装置２１を用いることができる。
凝縮器３は、ファン３ａを用い、圧縮機２からの高圧高温気体の主冷媒を室外空気で凝縮点まで冷却して、高圧常温液体の主冷媒に還元する。
膨張弁４は、凝縮器３からの高圧常温液体の主冷媒を急激に減圧膨張させて、低圧低温液体（霧状）の主冷媒を得る。
蒸発器５は、ファン５ａによる空気の送風路（吸込み口と吹出し口との間）に配置され、膨張弁４からの低圧低温液体の主冷媒を周囲から熱を奪いながら蒸発させる。これにより、冷房あるいは冷蔵・冷凍用の空気を冷却する。

ここで、蒸気圧縮式冷凍装置１における凝縮器３の後段（凝縮器３と膨張弁４との間）に、吸着式冷凍サイクルを構成する吸着式冷凍装置１０を用いて主冷媒を過冷却する第１及び第２の過冷却熱交換器７、８が配置されている。

第１の過冷却熱交換器７は、蒸気圧縮式冷凍装置１の循環回路に直列に介装される熱交換通路７ａを有し、熱交換通路７ａを流通する主冷媒を、後述のように、吸着式冷凍装置１０の冷媒吸着モードにて、蒸発部１３内の吸着冷媒との熱交換により、過冷却する。

第２の過冷却熱交換器８は、蒸気圧縮式冷凍装置１の循環回路に直列に介装される熱交換通路８ａを有し、熱交換通路８ａを流通する主冷媒を、後述のように、吸着式冷凍装置１０の冷媒脱離モードにて、凝縮部１２冷却用の冷却水との熱交換により、過冷却する。すなわち、第２の過冷却熱交換器８は、蒸気圧縮式冷凍装置１の主冷媒が流通する熱交換通路８ａと、冷却水が流通可能な熱交換通路８ｂとを有し、これらが熱的に接している。

第１又は第２の過冷却熱交換器７、８により、蒸気圧縮式冷凍装置１の凝縮器３出口側の主冷媒が、凝縮器３単体の場合に比べて更に冷却されることで、蒸発器５入口側の主冷媒のエンタルピ及び乾き度を下げることができるので、冷凍能力を向上させることができる。延いては、圧縮機２の吐出容量を減少させることができるので、圧縮機２の消費電力を削減し、省エネ性能を向上させることができる。

吸着式冷凍サイクルを構成する吸着式冷凍装置１０は、吸着部１１と、凝縮部１２と、蒸発部１３とを含んで構成される。
これらは、下（低位）から上（高位）に、蒸発部１３、吸着部１１、凝縮部１２の順で配置される。蒸発部１３と吸着部１１とは、蒸発部１３側から吸着部１１側への流れのみを許容する一方向弁１４を介して配管接続される。吸着部１１と凝縮部１２とは、吸着部１１側から凝縮部１２側への流れのみを許容する一方向弁１５を介して配管接続される。凝縮部１２と蒸発部１３とは、凝縮部１２側から蒸発部１３側へ、ポンプ１６を介して配管接続される。
従って、これらは、蒸発部１３→吸着部１１→凝縮部１２→蒸発部１３の閉回路を構成する。そして、この閉回路内には真空下で吸着冷媒としての水（蒸気）が封入される。
尚、一方向弁１４の代わりに、冷媒吸着モードで開く開閉弁を設けてもよい。また、一方向弁１５の代わりに、冷媒脱離モードで開く開閉弁を設けてもよい。

吸着部１１は、冷却されることにより吸着冷媒を吸着し、加熱されることにより吸着冷媒を脱離する吸着材を備える。吸着部１１は、詳しくは下記のように構成される。
吸着部１１は、その内部にフィンアンドチューブ式熱交換器を備える。すなわち、吸着部１１を貫通するチューブ１１ａと、吸着部１１内でチューブ１１ａの外面に取付けられた多数のフィン１１ｂとを備える。そして、フィン１１ｂの表面に吸着材（ゼオライト、シリカゲルなどの水吸着材）が接着されている。

吸着材は、これが収納された雰囲気の相対湿度が高くなるほど、吸着可能な冷媒量（吸着容量）が増大する性質を有している。
このため、吸着材（吸着材付きのフィン１１ｂ）を加熱すると、吸着材の表面近傍の相対湿度が低下して吸着容量が減少するので、その減少分、吸着していた冷媒を脱離放出する。その一方、吸着材（吸着材付きのフィン１１ｂ）を冷却すると、吸着材の表面近傍の相対湿度が上昇して吸着容量が増加するので、その増加分、冷媒を吸着する。尚、吸着材は、蒸気冷媒を吸着する際に冷媒の凝縮熱より大きい吸着熱を発生する。

吸着部１１内のチューブ１１ａには、吸着材を加熱又は冷却するため、加熱用媒体としての温水、又は冷却用媒体としての冷却水（比較的低温の水）が選択的に流通される。チューブ１１ａに温水を流通させることで、吸着材を加熱可能であり、チューブ１１ａに冷却水を流通させることで、吸着材を冷却可能である。

凝縮部１２は、吸着部１１にて吸着材が吸着冷媒を脱離する冷媒脱離モードにて、脱離した吸着冷媒を凝縮させる。凝縮部１２は、詳しくは下記のように構成される。
凝縮部１２は、その内部に、冷却水が流通可能な熱交換通路１２ａを備える。これにより、吸着部１１にて吸着材から脱離放出されて凝縮部１２に流入した蒸気冷媒を冷却して凝縮液化することができる。

蒸発部１３は、吸着部１１にて吸着材が吸着冷媒を吸着する冷媒吸着モードにて、凝縮部１２により凝縮された吸着冷媒を蒸発させて吸着部１１に供給する。蒸発部１３は、詳しくは下記のように構成される。
蒸発部１３は、第１の過冷却熱交換器７として機能するもので、蒸発部１３の内部には、蒸気圧縮式冷凍装置１の主冷媒が流通する熱交換通路７ａが貫通している。
蒸発部１３は、その内部（底部）に吸着冷媒としての水が貯留される。熱交換通路７ａは、水面より上方に配置される。そして、蒸発部１３内の熱交換通路７ａの上方に冷媒撒布管１７が配置される。

ここにおいて、凝縮部１２底部からの液冷媒戻し通路１８と蒸発部１３底部からの液冷媒取出し通路１９とを合流させて、ポンプ１６の吸入口に接続してある。そして、ポンプ１６の吐出側を蒸発部１３内の冷媒撒布管１７に接続してある。冷媒撒布管１７は、水平に配置される管体の下面に複数の小孔を形成したもので、熱交換通路７ａの構成体上に液冷媒を降り注ぐことができる。これにより、蒸発部１３は、いわゆる「流下液膜式」の蒸発器を構成している。
尚、熱交換通路７ａを液面下に設けて水没させる方式としてもよい。この場合はポンプ１６が不要となる。但し、水頭圧が発生するため、蒸発温度が高くなってしまう。

次に吸着部１１の加熱手段及び冷却手段について説明する。
加熱手段の熱源としては、燃料電池やガスタービン発電機などの発電装置２１が用いられる。そして、発電装置２１から発電に伴って発生する熱を回収するため、蓄熱部として、貯湯タンク２２が設けられる。
発電装置２１の熱発生部（発電部又は排気通路）と、貯湯タンク２２との間には、循環ポンプ２３を含む熱回収回路２４が形成される。
熱回収回路２４は、循環ポンプ２３により貯湯タンク２２の底部から比較的低温の湯水を取り出して、発電装置２１の熱発生部に送り、熱を回収する。熱の回収により高温となった湯水は、貯湯タンク２２の上部に戻して、貯留させる。

加熱手段として、貯湯タンク２２内の温水を用いるため、温水ポンプ２５を含む温水回路２６が形成される。
温水回路２６は、温水ポンプ２５と貯湯タンク２２との直列回路であり、貯湯タンク２２の上部より温水を取り出して、加熱に供し、加熱に供した温水を温水ポンプ２５により貯湯タンク２２の底部に戻す。

冷却手段としては、空冷式の冷却器２７が用いられる。冷却器２７は、ファン２７ａを用い、通流する水を冷却する。尚、密閉式の冷却器とする他、開放式の冷却器、いわゆるクーリングタワーを用いてもよい。クーリングタワーの場合は、外気への冷却水の蒸発が発生するため、より低温を作成することができる。
冷却手段として、冷却器２７による冷却水を用いるため、冷却水ポンプ２８を含む冷却水回路２９が形成される。
冷却水回路２９は、冷却器２７と冷却水ポンプ２８との直列回路であり、冷却器２７による冷却水を冷却水ポンプ２８により吸入吐出して、冷却に供し、冷却に供した冷却水を冷却器２７に戻す。

吸着部１１の加熱・冷却用チューブ１１ａは、吸着材の加熱・冷却のため、三方切替弁３１、３２を介し、温水回路２６又は冷却水回路２９と選択的に接続される。尚、便宜上、温水回路２６には温水が流れ、冷却水回路２９には冷却水が流れるものとして説明するが、これらの回路２６、２９は共用している加熱・冷却用チューブ１１ａで実質的につながっており、媒体自体は同じ水で、温度が違うのみである。

三方切替弁３１、３２の一位置（冷媒脱離モード）では、吸着部１１の加熱・冷却用チューブ１１ａに温水回路２６が接続される。すなわち、加熱・冷却用チューブ１１ａの一端（入口端）に貯湯タンク２２上部からの温水配管が三方切替弁３１を介して接続され、加熱・冷却用チューブ１１ａの他端（出口端）が、三方切替弁３２を介して貯湯タンク２２底部（温水ポンプ２５の吸入口）に接続される。
三方切替弁３１、３２の他位置（冷媒吸着モード）では、吸着部１１の加熱・冷却用チューブ１１ａに冷却水回路２９が接続される。すなわち、加熱・冷却用チューブ１１ａの一端（入口端）に冷却器２７の出口側（冷却水ポンプ２８の吐出口）が三方切替弁３１を介して接続され、加熱・冷却用チューブ１１ａの他端（出口端）が、三方切替弁３２を介して冷却器２７の入口側に接続される。

冷却水回路２９は、上記のように、三方切替弁３１、３２の他位置（冷媒吸着モード）にて、冷却器２７→冷却水ポンプ２８→三方切替弁３１→加熱・冷却用チューブ１１ａ→三方切替弁３２→冷却器２７という循環回路を形成する。
冷却水回路２９は、また、冷却水ポンプ２８下流で、三方切替弁３１上流から、開閉弁３３を介して分岐する分岐回路３４を有する。開閉弁３３は冷媒脱離モードで開となる。
分岐回路３４は、第２の過冷却熱交換器８の熱交換通路８ｂと、凝縮部１２の熱交換通路１２ａとをこの順で通り、冷却器２７に戻るように構成されている。

次に作用を説明する。
吸着式冷凍装置１０は、冷媒吸着モード（放冷モード）と冷媒脱離モード（蓄冷モード）とを周期的に繰り返す。
図２及び図３は、それぞれ、冷媒吸着モード及び冷媒脱離モードでの冷媒等の流れを示す図であり、弁及びポンプについて、開弁状態又は作動状態のものは白抜きで示し、閉弁状態又は非作動状態のものは黒塗りで示している。

〔冷媒吸着モード：図２〕
冷媒吸着モード又は冷媒脱離モードのいずれの場合も、熱回収回路２４の循環ポンプ２３、及び、冷却水回路２９の冷却水ポンプ２８は、運転される。
冷媒吸着モードの場合は、吸着部１１の冷却のため、三方切替弁３１、３２を冷却水回路２９選択側に切り替える。開閉弁３３は閉じ、分岐回路３４（第２の過冷却熱交換器８及び凝縮部１２）への冷却水の供給は停止する。また、温水回路２６の温水ポンプ２５の運転は停止する。また、蒸発部１３への冷媒供給用のポンプ１６の運転は行う。

これにより、冷却器２７→冷却水ポンプ２８→三方切替弁３１→吸着部１１の加熱・冷却用チューブ１１ａ→三方切替弁３２→冷却器２７という冷却水の循環流が形成され、吸着部１１の加熱・冷却用チューブ１１ａに冷却水が流れる。この結果、吸着部１１の吸着材が冷却され（常温に戻され）、吸着部１１内で蒸気冷媒が吸着材に吸着される。吸着反応に伴って吸着発熱を生じるが、冷却水による冷却によって除去できる。吸着に伴って、吸着部１１内の圧力が低下する。これにより、凝縮部１２との間の一方向弁１５は閉じるが、蒸発部１３との間の一方向弁１４が開き、蒸発部１３から吸着部１１への冷媒の流れを生じる。これにより、蒸発部１３内の圧力も低下して、蒸発部１３内で熱交換通路７ａの外側の冷媒が蒸発し、熱交換通路７ａ内の主冷媒（低沸点冷媒）が冷やされる。
また、このとき、ポンプ１６の運転により、凝縮部１２底部の液冷媒と蒸発部１３底部の液冷媒が冷媒撒布管１７により熱交換通路７ａの外側に供給されて、冷媒の蒸発が促進される。

従って、冷媒吸着モードでは、第１の過冷却熱交換器７、すなわち吸着式冷凍装置１０の蒸発部１３により、蒸気圧縮式冷凍装置１の主冷媒の過冷却を行うことができる。この場合、蒸発部１３で蒸気圧縮式ヒートポンプ回路の低沸点冷媒を直接冷却しているので、蒸発部１３で冷水を作り、それで蒸気圧縮式ヒートポンプ回路の低沸点冷媒を冷却する場合よりも効率が良い。

冷媒吸着モードでは、温水回路２６は使用しないが、熱回収回路２４の循環ポンプ２３の運転は継続されるので、貯湯タンク２２内の温水への蓄熱が継続される。これにより、発電装置２１は適度に冷却され、一定の出力を維持することが容易となる。

〔冷媒脱離モード：図３〕
冷媒脱離モードの場合は、吸着部１１の加熱のため、温水回路２６の温水ポンプ２５を運転すると共に、三方切替弁３１、３２を温水回路２６選択側に切り替える。開閉弁３３は開き、分岐回路３４（第２の過冷却熱交換器８及び凝縮部１２）への冷却水の供給を行う。また、蒸発部１３への冷媒供給用のポンプ１６の運転は停止する。
この場合、温水ポンプ２５は、熱回収回路２４の循環ポンプ２３の略２倍の流量で運転する。冷媒吸着モードにて蓄熱した温水を余すところなく利用するためである。

これにより、貯湯タンク２２→三方切替弁３１→吸着部１１の加熱・冷却用チューブ１１ａ→三方切替弁３２→温水ポンプ２５→貯湯タンク２２という温水の循環流が形成され、吸着部１１の加熱・冷却用チューブ１１ａに温水が流れる。従って、冷媒吸着モードにて蓄えた温水を利用して、吸着部１１を十分に加熱することができる。この結果、吸着部１１の吸着材が加熱され、吸着部１１で吸着材から蒸気冷媒が脱離放出される。これにより、吸着部１１内の圧力が上昇し、蒸発部１３との間の一方向弁１４は閉じるが、凝縮部１２との間の一方向弁１５が開く。この結果、吸着部１１内で吸着材から脱離した蒸気冷媒は、凝縮部１２へ流入する。これにより、凝縮部１２内の圧力も上昇し、凝縮部１２内の熱交換通路７ａの周りで冷媒が凝縮液化する。

また、冷却水回路２９の冷却水ポンプ２８の運転下で、開閉弁３３が開くことで、冷却器２７による冷却水は、分岐回路３４（第２の過冷却熱交換器８及び凝縮部１２）へ供給される。
従って、凝縮部１２へ流入した蒸気冷媒は、凝縮部１２内の熱交換通路１２ａを流れる冷却水によって冷却されることで、凝縮液化が促進される。

このとき、第２の過冷却熱交換器８（その熱交換通路８ｂ）へ冷却器２７による冷却水が供給されることで、熱交換通路８ａを流通する主冷媒を過冷却することができる。
従って、冷媒脱離モードでは、第１の過冷却熱交換器７、すなわち吸着式冷凍装置１０の蒸発部１３による、主冷媒の過冷却は行われないが、第２の過冷却熱交換器８により、冷却器２７による冷却水を用いて、蒸気圧縮式冷凍装置１の主冷媒の過冷却を行うことができる。

冷却器２７は、冷媒吸着モードにおいて、吸着部１１での吸着発熱を除去するために用いられ、冷媒脱離モードにおいては、凝縮部１２を冷却するために用いられる。
一般的に水の単位重量当たりの吸着発熱は、水の単位重量当たりの潜熱量より大きいため、凝縮部１２を冷却するだけでは余裕がある。
冷媒吸着モードにおいて、吸着部１１での吸着発熱量が例えば７．４ｋＷで、冷却器２７に７．４ｋＷの能力が求められるとすると、冷媒脱離モードにおいて、凝縮部１２の冷却に求められる能力はそれより低く、例えば４．４ｋＷで、７．４−４．４＝３．０ｋＷの余裕がある。この余裕分を用いて、第２の過冷却熱交換器８に過冷却を行わせることができる。

本実施形態では、冷却器２７は、冷媒脱離モードにて、第２の過冷却熱交換器８、凝縮部１２の順で、直列に、冷却水を供給する構成としている。
これによれば、第２の過冷却熱交換器８での熱交換に際し、主冷媒との温度差が大きくなり、過冷却効果をより大きくすることができる。
但し、順序を逆にしてもよいし、並列にしてもよい。

本実施形態では、加熱手段の熱源として発電装置２１を用い、発電装置２１にて発電に伴って発生する熱を蓄熱部としての貯湯タンク２２に回収し、これを吸着式冷凍装置１０に用いている。発電装置２１としては、燃料電池（ＳＯＦＣ、ＰＥＦＣなど）、あるいはガスタービン発電機などを用いることができる。
発電装置２１を含むコジェネレーションシステムは、通常、発電に伴って発生する熱を給湯に利用する。従って、クリーニング店、ファミリーレストランなど、熱を使う所へのコジェネレーションシステムの導入は、比較的容易である。
これに対し、コンビニエンスストアなど、熱をあまり使わない所でも、冷房や冷蔵・冷凍などに、冷熱の要求は高い。このような場合に、発電装置２１と吸着式冷凍装置１０との組み合わせによるコジェネレーションシステムは、有効であり、コジェネレーションシステムの導入促進が期待できる。

本実施形態では、温水回路２６は、冷媒脱離モードにおいてのみ利用するが、常時循環する熱回収回路２４の循環流量より大流量（例えば２倍の流量）で循環させている。これにより、蓄熱した温水を余すところなく利用することができる。

尚、本実施形態では、凝縮部１２からの液冷媒戻し通路１８はポンプ１６の吸入口に接続したが、ポンプ１６をバイパスして蒸発部１３に直接接続してもよい。また、ポンプ１６は常時運転してもよい。

次に図４の実施形態について説明する。
蒸気圧縮式冷凍装置１の運転停止時について考える。例えばコンビニエンスストアで冷凍ショーケースに利用する場合、６時間に３０分程度の頻度で、除霜のため、圧縮機２を停止する。この場合、吸着式冷凍装置１０の運転も停止される。メンテナンス時も同様である。
その一方、発電装置２１の運転は継続するため、熱回収回路２４の循環ポンプ２３の運転は継続し、発電に伴って発生する熱を回収すると同時に、発電装置２１を適度に冷却する。
しかし、時間経過により、貯湯タンク２２内の温水の温度が過度に上昇してしまう。このような場合に、貯湯タンク２２内の湯水を適度に冷却可能とする必要がある。

そこで、図４の実施形態では、図１の実施形態に対し、太線部の構成を追加している。すなわち、冷却器２７の出口側に、常閉の開閉弁４１を介して分岐する分岐回路４２を設けている。分岐回路４２は、温水ポンプ２５の吸入口に接続している。
冷媒吸着モード及び冷媒脱離モードでの作用は、開閉弁４１が閉じていて、分岐回路４２は機能せず、冷媒等の流れは、既に説明した通りである。

蒸気圧縮式冷凍装置１の運転停止時で発電装置２１の運転中の作用について説明する。
図５は冷凍装置の運転停止モードにおける冷却水等の流れを示す図であり、弁、ポンプ及びファンについて、開弁状態又は作動状態のものは白抜きで示し、閉弁状態又は非作動状態ものは黒塗りで示している。

冷凍装置の運転停止モードでは、熱回収回路２４の循環ポンプ２３は運転を継続する。また、冷却器２７のファン２７ａを運転し、開閉弁４１を開き、温水ポンプ２５を運転する。また、三方切替弁３１については温水回路２６選択状態とし、三方切替弁３２については冷却水回路２９選択状態とする。

従って、冷却器２７による冷却水は、開閉弁４１から分岐回路４２を経て温水ポンプ２５に至り、貯湯タンク２２の底部に供給される。貯湯タンク２２の上部から温水回路２６へ押出された温水は、三方切替弁３１から吸着部１１のチューブ１１ａを通り、出口側の三方切替弁３２から冷却器２７に送られて冷却される。
これにより、貯湯タンク２２内の温水の過度の温度上昇を抑制し、発電装置２１を適度に冷却することが可能となる。
開閉弁４１及び分岐回路４２等は、冷却器２７から供給される冷却用媒体（冷却水）で蓄熱部（貯湯タンク２２）の過熱を抑制する過熱抑制回路に相当する。

尚、主冷凍サイクルは、ＣＯ₂冷媒を利用した超臨界サイクルでもよい。この場合、凝縮器３はガスクーラーに置き換えることができる。超臨界サイクルの場合、ガスクーラー出口冷媒を過冷却すると、圧縮機の吐出容量を減少させることに加え、圧縮機の吐出圧力を低下させることができるため、効果的である。

以上のように、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ 蒸気圧縮式冷凍装置
２ 圧縮機
３ 凝縮器
４ 膨張弁
５ 蒸発器
７ 第１の過冷却熱交換器
８ 第２の過冷却熱交換器
１０ 吸着式冷凍装置
１１ 吸着部
１１ａ チューブ
１１ｂ 吸着材付きのフィン
１２ 凝縮部
１３ 蒸発部
１４、１５ 一方向弁
１６ ポンプ
１７ 冷媒撒布管
１８ 液冷媒戻し通路
１９ 液冷媒取出し通路
２１ 発電装置
２２ 貯湯タンク
２３ 循環ポンプ
２４ 熱回収回路
２５ 温水ポンプ
２６ 温水回路
２７ 冷却器
２８ 冷却水ポンプ
２９ 冷却水回路
３１、３２ 三方切替弁
３３ 開閉弁
３４ 分岐回路
４１ 開閉弁
４２ 分岐回路

Claims (5)

1. 主冷凍サイクルの主冷媒を過冷却する吸着式冷凍サイクルを備える冷凍システムであって、
   冷却されることにより吸着冷媒を吸着し、加熱されることにより吸着冷媒を脱離する吸着材を備える吸着部と、
   前記吸着材が吸着冷媒を脱離する冷媒脱離モードにて、脱離した吸着冷媒を凝縮させる凝縮部と、
   前記吸着材が吸着冷媒を吸着する冷媒吸着モードにて、前記凝縮部により凝縮された吸着冷媒を蒸発させて前記吸着部に供給する蒸発部と、
   前記冷媒吸着モードにて加熱用媒体に蓄熱する蓄熱部を有し、前記冷媒脱離モードにて前記蓄熱部から前記吸着部に加熱用媒体を供給可能な熱源と、
   前記冷媒吸着モードにて前記吸着部に冷却用媒体を供給可能で、前記冷媒脱離モードにて前記凝縮部に冷却用媒体を供給可能な冷却器と、
   主冷凍サイクルに組み込まれ前記冷媒吸着モードにて前記蒸発部にて蒸発する吸着冷媒と主冷媒とを熱交換させて主冷媒を過冷却可能な第１の過冷却熱交換器と、
   主冷凍サイクルに組み込まれ前記冷媒脱離モードにて前記冷却器から供給される冷却用媒体の少なくとも一部と主冷媒とを熱交換させて主冷媒を過冷却可能な第２の過冷却熱交換器と、
   を含んで構成される、冷凍システム。
2. 前記冷却器は、前記冷媒脱離モードにて、前記第２の過冷却熱交換器、前記凝縮部の順で、直列に、冷却用媒体を供給することを特徴とする、請求項１記載の冷凍システム。
3. 前記熱源は、発電に伴って熱を発生する発電装置であり、前記蓄熱部は加熱用媒体として温水を貯留する貯湯タンクであり、
   前記貯湯タンクと前記発電装置の熱発生部との間で湯水を循環させる熱回収回路と、前記貯湯タンクと前記吸着部との間で前記冷媒脱離モードにて温水を循環させる温水回路とを更に含んで構成されることを特徴とする、請求項１又は請求項２記載の冷凍システム。
4. 前記熱回収回路は、前記冷媒吸着モード及び前記冷媒脱離モードのいずれにおいても湯水を循環させ、
   前記温水回路は、前記冷媒脱離モードにおいてのみ、前記熱回収回路の循環流量より大流量で、温水を循環させることを特徴とする、請求項３記載の冷凍システム。
5. 主冷凍サイクルの運転停止時に、前記冷却器から供給される冷却用媒体で前記蓄熱部の過熱を抑制する過熱抑制回路を更に含んで構成される、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の冷凍システム。