JPH11108484A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱源側回路と利用側回路とを備えた２次冷媒
システムに対し、利用側回路での利用側流体の駆動源を
改良することにより、従来必要とされていたポンプを不
要とする。 【解決手段】 蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行う冷媒循
環回路(A)と、水循環回路(B)とを中間熱交換器(4)によ
り熱交換可能に接続する。シリンダ(12a,13a)内にピス
トン(12b,13b)を往復動自在に収容した一対のピストン
装置(12,13)を備えさせ、ピストン(12b,13b)同士を連結
して往復移動一体に構成する。一方のピストン装置(12)
に作動冷媒を充填した熱交換器(15,16)を接続し、この
熱交換器(15,16)に冷媒循環回路(A)の廃熱を供給するこ
とで作動冷媒を蒸発させ、その体積膨張によりピストン
(12b)を移動させる。他方のピストン装置(13)は水循環
回路(B)に接続され、ピストン(13b)の移動により、シリ
ンダ(13a)内部から水を回路(B)内に押し出して水の循環
駆動力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍装置に係り、
特に、熱源側回路と利用側回路との間で熱の授受が可能
とされたいわゆる２次冷媒システムの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６２−２３８９
５１号公報に開示されているように、熱源側回路と利用
側回路とを備え、この両者間で熱の授受が可能とされた
２次冷媒システムが知られている。以下、この種のシス
テムについて説明する。熱源側回路は、圧縮機、熱源側
熱交換器、膨張機構、中間熱交換器の熱源側伝熱部が冷
媒配管によって冷媒の循環が可能に接続されてなる。一
方、利用側回路は、ポンプ、中間熱交換器の利用側伝熱
部、利用側熱交換器が配管によって水の循環が可能に接
続されてなる。

【０００３】室内冷房などのように利用側熱交換器で吸
熱動作を行う場合、熱源側回路では、圧縮機で圧縮され
熱源側熱交換器で凝縮した冷媒が、膨張機構で減圧し、
中間熱交換器の熱源側伝熱部において利用側伝熱部を流
れる水と熱交換して蒸発した後、圧縮機に戻るといった
循環動作を行う。一方、利用側回路では、ポンプの駆動
によって水が循環し、この水に中間熱交換器の利用側伝
熱部において熱源側回路から冷熱を与えることで冷水を
生成し、その冷熱を利用側熱交換器によって所定の空間
（例えば室内）に与える。

【０００４】逆に、室内暖房などのように利用側熱交換
器で放熱動作を行う場合、熱源側回路では、冷媒は、中
間熱交換器の熱源側伝熱部において凝縮し、熱源側熱交
換器で蒸発する。利用側回路を循環する水は、凝縮する
冷媒により温熱が与えられて温水となり、その温熱が利
用側熱交換器において室内に放熱される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のシ
ステムでは、利用側回路のポンプの消費電力が大きく、
特に、本システムをビル空調に適用した場合には、水を
高所まで搬送するだけの搬送駆動力を有する高性能のポ
ンプが必要になり、それだけ消費電力も大きくなってし
まう。

【０００６】また、このようなビル空調に適用した場合
に、利用側回路を高所から低所へ落下する水の落下エネ
ルギをタービンなどによって回収して、このエネルギ
を、水を高所へ汲み上げる搬送駆動力として使用し、こ
れによってポンプの搬送駆動力を低減することも考えら
れる。ところが、この方式であってもエネルギ損失があ
るため、ポンプの搬送駆動力を大幅に低減することはで
きない。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、熱源側回路と利用側
回路とを備えた２次冷媒システムに対し、利用側回路で
の利用側流体の駆動源を改良することにより、従来必要
とされていたポンプを不要とすることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、熱源側回路と利用側回路との間に作動流
体を充填したエネルギ変換手段を備えさせ、熱源側回路
を循環する熱源側流体の廃熱を利用して利用側回路での
利用側流体の循環駆動力を得るようにしている。

【０００９】具体的に、請求項１記載の発明は、図１に
示すように、熱源側流体が循環する熱源側回路(A)と利
用側流体が循環する利用側回路(B)とを備え、各回路(A,
B)を循環する流体の中間熱交換器(4)における熱交換に
よって回路(A,B)間で熱の授受を行うようにした冷凍装
置を前提とする。そして、作動流体が充填され、熱源側
回路(A)の熱源側流体の廃熱エネルギを作動流体に与
え、この作動流体の体積変化により上記廃熱エネルギを
運動エネルギに変換するエネルギ変換手段(11)と、該エ
ネルギ変換手段(11)から運動エネルギを受け、この運動
エネルギを利用側回路(B)の利用側流体に循環駆動力と
して与える循環駆動源(17)とを備えさせた構成としてい
る。

【００１０】この特定事項により、熱源側回路(A)の熱
源側流体の廃熱エネルギを有効に利用して利用側回路
(B)の利用側流体に循環駆動力を与えることができ、利
用側回路(B)には従来のような循環ポンプが必要なくな
る。

【００１１】請求項２記載の発明は、上記請求項１記載
の冷凍装置において、エネルギ変換手段(11)に、シリン
ダ(12a)内に駆動側ピストン(12b)が往復移動可能に収容
された駆動側ピストン手段(12)と、上記駆動側ピストン
(12b)によって区画された作動室(12c,12d)に連通し且つ
作動流体が充填された熱交換器(15,16)とを備えさせ
る。また、このエネルギ変換手段(11)が、熱源側回路
(A)の熱源側流体の廃熱により熱交換器(15),(16)内の作
動流体を加熱し、その相変化に伴う体積膨張によって駆
動側ピストン(12b)を移動させて廃熱エネルギを運動エ
ネルギに変換する構成としている。

【００１２】請求項３記載の発明は、上記請求項２記載
の冷凍装置において、駆動側ピストン(12b)によって区
画された各作動室(12c,12d)のそれぞれに熱交換器(15),
(16)を接続し、一方の熱交換器(15),(16)を熱源側流体
の廃熱により加熱し、他方の熱交換器(16),(15)を外気
により冷却して、上記加熱される熱交換器(15),(16)で
液相の作動流体を気化して一方の作動室(12c)に高圧を
作用させ、冷却される熱交換器(16),(15)で気相の作動
流体を液化して他方の作動室(12d)に低圧を作用させる
ことにより駆動側ピストン(12b)を移動させる構成とし
ている。

【００１３】これら特定事項により、エネルギ変換手段
(11)によるエネルギの変換動作が特定でき、比較的簡単
な構成でもって廃熱エネルギを運動エネルギに変換する
ことが可能になる。

【００１４】請求項４記載の発明は、上記請求項２また
は３記載の冷凍装置において、循環駆動源(17)に、シリ
ンダ(13a)内に被駆動側ピストン(13b)が往復移動可能に
収容された被駆動側ピストン手段(13)を備えさせ、この
被駆動側ピストン(13b)を駆動側ピストン(12b)に対して
移動一体的に連結させる。また、上記被駆動側ピストン
(13b)によって区画された各被作動室(13c,13d)を利用側
回路(B)に接続すると共に該被作動室(13c,13d)に利用側
流体を充填させる。更に、上記駆動側ピストン(12b)の
移動に伴う被駆動側ピストン(13b)の移動により、一方
の被作動室(13c),(13d)を収縮して利用側流体を利用側
回路(B)に押し出すと共に、他方の被作動室(13d),(13c)
を拡大して利用側回路(B)から利用側流体を回収する構
成としている。

【００１５】この特定事項により、一方の被作動室(13
c)では利用側流体の押し出し動作が、他方の被作動室(1
3d)では利用側流体の回収動作がそれぞれ行われる。こ
のため、利用側回路(B)での利用側流体の循環駆動力を
確実に得ることが可能になる。

【００１６】請求項５記載の発明は、上記請求項２また
は３記載の冷凍装置において、図４に示すように、エネ
ルギ変換手段(11)に、搬送手段(22)、熱源側回路(A)か
ら廃熱を受ける吸熱熱交換器(21B)、熱交換器(15,16)に
温熱を供給する放熱器(7b,8b)が配管(7,8)によって伝熱
流体の循環が可能に接続されて成る廃熱取出し回路(C)
を備えさせる。また、搬送手段(22)の駆動に伴って廃熱
取出し回路(C)を循環する伝熱流体を、吸熱熱交換器(21
B)において、熱源側回路(A)の熱源側流体の廃熱により
加熱し、この伝熱流体を放熱器(7b,8b)により熱交換器
(15,16)に供給して該熱交換器(15,16)内の作動流体を相
変化させる構成としている。

【００１７】この特定事項により、廃熱取出し回路(C)
を循環する伝熱流体を介して熱源側流体から作動流体へ
廃熱を与えることになる。このため、廃熱取出し回路
(C)での伝熱流体の循環量を変更することで作動流体へ
の供給熱量を任意に調整することができる。

【００１８】請求項６記載の発明は、上記請求項１記載
の冷凍装置において、図５に示すように、エネルギ変換
手段(11)に、液相の作動流体が充填された熱交換器(15,
16)と、該熱交換器(15,16)に接続されたタービン(30)と
を備えさせる。熱源側回路(A)の熱源側流体の廃熱によ
り熱交換器(15,16)内の作動流体を加熱し、相変化して
気化した作動流体をタービン(30)に流通させることによ
り廃熱エネルギを運動エネルギに変換するものとしてい
る。

【００１９】請求項７記載の発明は、上記請求項６記載
の冷凍装置において、タービン(30)に、各作動流体を流
入排出する流通口に熱交換器(15,16)をそれぞれ接続す
る。一方の熱交換器(15),(16)を熱源側流体の廃熱によ
り加熱し、他方の熱交換器(16),(15)を外気により冷却
して、上記加熱される熱交換器(15),(16)で液相の作動
流体を気化して高圧を生じさせる一方、冷却される熱交
換器(16),(15)で気相の作動流体を液化して低圧を生じ
させることによりタービン(30)を駆動させる構成として
いる。

【００２０】これら特定事項により、エネルギ変換手段
(11)によるエネルギの変換動作が特定でき、エネルギの
変換ロスが少ないため、効率良く利用側回路(B)での利
用側流体の循環駆動力を得ることができる。

【００２１】請求項８記載の発明は、上記請求項１記載
の冷凍装置において、図６に示すように、エネルギ変換
手段(11)に、搬送手段(22)、熱源側回路(A)から廃熱を
受ける吸熱熱交換器(21B)、タービン(30)が配管(41)に
よって作動流体の循環が可能に接続されて成る廃熱取出
し回路(C)を備えさせる。また、搬送手段(22)の駆動に
伴って廃熱取出し回路(C)を循環する作動流体を、吸熱
熱交換器(21B)において、熱源側回路(A)の熱源側流体の
廃熱により加熱して蒸発させ、この気相の作動流体をタ
ービン(30)に流通させて該タービン(30)を駆動させるこ
とにより廃熱エネルギを運動エネルギに変換する構成と
している。

【００２２】この特定事項により、上述した請求項５記
載の発明と同様に、廃熱取出し回路(C)での伝熱流体の
循環量を変更することで作動流体への供給熱量を任意に
調整することが可能である。

【００２３】請求項９記載の発明は、上記請求項６，７
または８記載の冷凍装置において、循環駆動源(17)を、
タービン(30)の出力軸(31)に連結されたポンプ(32)とし
ている。

【００２４】この特定事項により、利用側回路(B)での
利用側冷媒の循環駆動力が良好に得られることになる。

【００２５】請求項１０記載の発明は、上記請求項１記
載の冷凍装置において、作動流体を、熱源側流体の廃熱
を受けて蒸発する冷媒としている。

【００２６】請求項１１記載の発明は、上記請求項１記
載の冷凍装置において、作動流体を、熱源側流体の廃熱
を受けて吸収剤が蒸発する吸収溶液としている。

【００２７】請求項１２記載の発明は、上記請求項１記
載の冷凍装置において、作動流体を水素ガスとする。ま
た、エネルギ変換手段(11)に水素吸蔵合金を備えさせ、
該水素吸蔵合金を熱源側回路(A)の熱源側流体の廃熱に
より加熱して水素ガスを放出させる構成としている。

【００２８】これら特定事項により、エネルギ変換のた
めの作動流体を特定できる。特に、請求項１０では相変
化時の体積変化割合を大きくすることができ、大きな運
動エネルギを得ることができる。また、請求項１１及び
１２では、作動流体に対する重力の影響を殆ど考慮する
必要がなく実用性の高いものである。

【００２９】請求項１３記載の発明は、上記請求項１記
載の冷凍装置において、図１に示すように、熱源側回路
(A)を、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うものとしてい
る。

【００３０】請求項１４記載の発明は、上記請求項１記
載の冷凍装置において、図９に示すように、熱源側回路
(A)を、吸収式冷凍サイクルを行うものとしている。

【００３１】これら特定事項により、熱源側回路(A)で
の冷凍サイクルが特定される。特に、請求項１３記載の
発明では、廃熱エネルギが確実に得られて利用側流体の
循環動作が安定的に得られる。また、請求項１４記載の
発明では、地球環境問題に適した冷媒が使用できる。

【００３２】請求項１５記載の発明は、上記請求項５ま
たは８記載の冷凍装置において、図８に示すように、熱
源側回路(A)に、循環する熱源側流体の凝縮部(2,60A)と
蒸発部(61A,4A)とを備えさせ、廃熱取出し回路(C)の吸
熱熱交換器(60C)が上記凝縮部(60A)との間で熱交換可能
とされ、エネルギ変換後の伝熱流体が蒸発部(61A)によ
って冷却される構成としている。

【００３３】この特定事項により、廃熱取出し回路(C)
を循環する伝熱流体の温熱を熱源側流体に与えて該熱源
側流体の蒸発に寄与させているので、この伝熱流体の温
熱を放熱するための新たな手段を必要としない。

【００３４】請求項１６記載の発明は、上記請求項１３
記載の冷凍装置において、エネルギ変換手段(11)を、蒸
気圧縮式冷凍サイクルの凝縮熱を廃熱エネルギとして利
用するものとしている。

【００３５】請求項１７記載の発明は、上記請求項１４
記載の冷凍装置において、エネルギ変換手段(11)を、吸
収式冷凍サイクルの吸収熱を廃熱エネルギとして利用す
るものとしている。

【００３６】請求項１８記載の発明は、上記請求項１４
記載の冷凍装置において、エネルギ変換手段(11)を、吸
収式冷凍サイクルの凝縮熱を廃熱エネルギとして利用す
るものとしている。

【００３７】請求項１９記載の発明は、上記請求項１４
記載の冷凍装置において、エネルギ変換手段(11)は、吸
収式冷凍サイクルの再生器(71)から流出する高温の吸収
液の熱を廃熱エネルギとして利用する構成としている。

【００３８】これら特定事項により、廃熱エネルギの発
生源を特定できる。

【００３９】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施形態１を図
面に基づいて説明する。本形態は、本発明を室内冷房専
用のウォータチリングユニットとして構成した場合であ
る。

【００４０】−回路構成の説明− 図１に示すように、本形態に係るウォータチリングユニ
ットは、熱源側回路としての冷媒循環回路(A)と利用側
回路としての水循環回路(B)とを備え、冷媒循環回路(A)
を循環する冷媒と水循環回路(B)を循環する水との熱交
換により冷水を生成し、その冷熱を室内の冷房に利用す
るものである。

【００４１】先ず、冷媒循環回路(A)について説明す
る。この回路(A)は、圧縮機(1)、凝縮器(2)、電動膨張
弁(3)、中間熱交換器(4)の１次側伝熱管(4A)が冷媒配管
(5)によって熱源側流体としての冷媒の循環が可能に順
に接続されて成る。凝縮器(2)は空冷式のものであって
図示しない空冷ファンが近接して配置されている。中間
熱交換器(4)の１次側伝熱管(4A)は水循環回路(B)の水に
冷熱を与えるものである。

【００４２】本冷媒循環回路(A)の特徴として圧縮機(1)
の吐出側には凝縮器(2)をバイパスするバイパス配管(6)
が接続されている。このバイパス配管(6)は第１分岐管
(7)と第２分岐管(8)とに分岐されている。各分岐管(7,
8)には第１、第２電磁弁(7a,8a)及び第１，第２放熱器
(7b,8b)が設けられている。

【００４３】これにより、圧縮機(1)から吐出した冷媒
が、凝縮器(2)及び放熱器(7b,8b)によって放熱して凝縮
し、電動膨張弁(3)で減圧した後、中間熱交換器(4)の１
次側伝熱管(4A)で蒸発する構成となっている。また、放
熱器(7b,8b)での凝縮動作は、電磁弁(7a,8a)が開放され
て分岐管(7,8)を冷媒が流通する場合にのみ行われる。

【００４４】次に、水循環回路(B)について説明する。
この水循環回路(B)は、中間熱交換器(4)の２次側伝熱管
(4B)、並列接続された複数の室内熱交換器(9,9)が水配
管(10)によって利用側流体としての水の循環が可能に順
に接続されて成る。

【００４５】中間熱交換器(4)の２次側伝熱管(4B)は、
上記冷媒循環回路(A)の１次側伝熱管(4A)との間で熱交
換可能となっている。つまり、この中間熱交換器(4)は
二重管構造等の熱交換器により構成され冷媒と水との間
で熱交換を行う。

【００４６】上記冷媒循環回路(A)と水循環回路(B)との
間には、冷媒循環回路(A)の廃熱を利用して水循環回路
(B)での水の循環駆動力を発生するエネルギ変換手段と
しての駆動力発生器(11)及び循環駆動源(17)が配設され
ている。駆動力発生器(11)は駆動側ピストン手段として
の第１ピストン装置(12)を備えて構成され、循環駆動源
(17)は被駆動側ピストン手段としての第２ピストン装置
(13)により構成されている。各ピストン装置(12,13)
は、シリンダ(12a,13a)の内部に往復移動自在なピスト
ン(12b,13b)が収容されており、各シリンダ(12a,13a)の
内部空間を２つの作動室(12c,12d),(13c,13d)に区画し
ている。詳しくは、第１ピストン装置(12)における図中
上側の作動室が駆動側第１作動室(12c)であり、図中下
側の作動室が駆動側第２作動室(12d)となっている。一
方、第２ピストン装置(13)における図中下側の作動室が
被駆動側第１作動室(13c)であり、図中上側の作動室が
被駆動側第２作動室(13d)となっている。また、これら
第１ピストン装置(12)及び第２ピストン装置(13)の各ピ
ストン(12b,13b)同士は連結ロッド(14)によって往復移
動一体に連結されており、一方のピストンが上死点に位
置している際には他方のピストンが下死点に位置するよ
うになっている（図１では、各ピストン(12b,13b)が共
に上死点と下死点との中間に位置する状態を示してい
る）。

【００４７】第１ピストン装置(12)の各作動室(12c,12
d)には連絡配管(15a,16a)を介して一対の駆動源熱交換
器(15,16)がそれぞれ接続している。つまり、駆動側第
１作動室(12c)には連絡配管(15a)を介して第１駆動源熱
交換器(15)が接続している。同様に、駆動側第２作動室
(12d)には連絡配管(16a)を介して第２駆動源熱交換器(1
6)が接続している。第１駆動源熱交換器(15)は上記第１
放熱器(7b)に隣接され、該第１放熱器(7b)からの受熱が
可能となっている。第２駆動源熱交換器(16)は上記第２
放熱器(8b)に隣接され、該第２放熱器(8b)からの受熱が
可能となっている。また、これら駆動源熱交換器(15,1
6)は外気との間でも熱交換可能となっている。

【００４８】各駆動源熱交換器(15,16)には作動流体と
しての作動冷媒が充填されており、この作動冷媒は、放
熱器(7b,8b)から熱を受けた際には蒸発して気相となる
一方、外気により冷却された際には凝縮して液相となる
ものである。このため、放熱器(7b),(8b)から熱を受け
る際にはこの作動冷媒の体積膨張により、連絡管(15a),
（16a)を経て第１ピストン装置(12)の作動室(12c),(12
d)に高圧を作用させる一方、作動冷媒が外気により冷却
される際にはその体積の縮小により、連絡管(15a),(16
a)を経て第１ピストン装置(12)の作動室(12c),(12d)に
低圧を作用させる構成となっている。このようにして第
１ピストン装置(12)及び各駆動源熱交換器(15,16)によ
り駆動力発生器(11)が構成されている。

【００４９】第２ピストン装置(13)の各作動室(13c,13
d)は水循環回路(B)に接続している。つまり、この第２
ピストン装置(13)の被駆動側第１作動室(13c)は、回収
管(13c-A)により室内熱交換器(9)の高温側に、吐出管(1
3c-B)により中間熱交換器(4)の２次側伝熱管(4B)の高温
側にそれぞれ接続している。同様に、第２ピストン装置
(13)の被駆動側第２作動室(13d)は、回収管(13d-A)によ
り室内熱交換器(9)の高温側に、吐出管(13d-B)により中
間熱交換器(4)の２次側伝熱管(4B)の高温側にそれぞれ
接続している。上記各回収管(13c-A,13d-A)には室内熱
交換器(9)の高温側から作動室(13c,13d)に向かう水流通
のみを許容する逆止弁(CV,CV)が設けられている。ま
た、各吐出管(13c-B,13d-B)には作動室(13c,13d)から中
間熱交換器(4)の２次側伝熱管(4B)の高温側に向かう水
流通のみを許容する逆止弁(CV,CV)が設けられている。

【００５０】−運転動作の説明− 次に、本形態の空気調和装置における冷房運転動作につ
いて説明する。この運転時には、冷媒循環回路(A)で
は、圧縮機(1)が駆動し、電動膨張弁(3)が所定開度に調
整される。また、第１分岐管(7)の第１電磁弁(7a)が開
放し、第２分岐管(8)の第２電磁弁(8a)が閉鎖する。

【００５１】これにより、図２に実線の矢印で示すよう
に、冷媒循環回路(A)では、圧縮機(1)から吐出した冷媒
は、その一部が凝縮器(2)において外気との間で熱交換
を行って凝縮する。一方、他の冷媒は、バイパス管(6)
の第１分岐管(7)を経て第１放熱器(7b)において放熱
し、第１駆動源熱交換器(15)に温熱を与えて凝縮する。
これら凝縮した冷媒は合流して電動膨張弁(3)で減圧し
た後、中間熱交換器(4)の１次側伝熱管(4A)で水循環回
路(B)の水に冷熱を与えて蒸発し、圧縮機(1)の吸入側に
回収される。

【００５２】第１駆動源熱交換器(15)では、第１放熱器
(7b)から受けた温熱により作動冷媒が蒸発する。この蒸
発に伴う作動冷媒の体積膨張により第１ピストン装置(1
2)の駆動側第１作動室(12c)には高圧が作用する。つま
り、第１放熱器(7b)から受けた冷媒循環回路(A)の廃熱
エネルギを運動エネルギに変換している。一方、第２熱
交換器(16)では、第２放熱器(8b)から温熱を受けず、外
気との熱交換によって作動冷媒が凝縮する。この凝縮に
伴う体積の縮小により第１ピストン装置(12)の駆動側第
２作動室(12d)には低圧が作用する。

【００５３】これら圧力の作用により、第１ピストン装
置(12)では、駆動側第１作動室(12c)の容積が拡大し、
駆動側第２作動室(12d)の容積が縮小するようにピスト
ン(12b)が移動する。つまり、図１において下向きにピ
ストン(12b)が移動することになる（図２に破線で示す
矢印参照）。

【００５４】このピストン(12b)の移動により、連結ロ
ッド(14)により連結されている第２ピストン装置(13)の
ピストン(13b)も下向きに移動する（図２に破線で示す
矢印参照）。つまり、この第２ピストン装置(13)では被
駆動側第１作動室(13c)の容積が縮小し、被駆動側第２
作動室(13d)の容積が拡大する。これにより、図２に一
点鎖線の矢印で示すように、被駆動側第１作動室(13c)
に貯留されていた水はシリンダ(13a)から押し出される
一方、被駆動側第２作動室(13d)には水が回収される。
これにより、水循環回路(B)での水の循環駆動力が得ら
れることになる。

【００５５】シリンダ(13a)から押し出された水は、中
間熱交換器(4)の２次側伝熱管(4B)において冷媒循環回
路(A)の冷媒から冷熱を受けて冷水となる。この冷水は
各室内熱交換器(9,9)に達し、室内空気と熱交換を行っ
て室内を冷房する。その後、この水は水配管(10)を流れ
て被駆動側第２作動室(13d)に回収される。

【００５６】このような水の循環動作が所定時間行われ
て第２ピストン装置(13)のピストン(13b)が上死点付近
（図２の下端位置付近）に達すると、バイパス配管(6)
に設けられている電磁弁(7a,8a)の開閉状態を切り換え
る。つまり、第２放熱器(8b)で放熱動作を行わせ、第１
駆動源熱交換器(15)と外気との間で熱交換を行わせる。
これにより、第１ピストン装置(12)の駆動側第２作動室
(12d)には高圧が作用する一方、駆動側第１作動室(12c)
には低圧が作用する。この圧力の作用により、図３に示
すように（図３においても上述した図２と同様の矢印を
付している）、各ピストン(12b,13b)が図中上側に移動
し、第２ピストン装置(13)では被駆動側第２作動室(13
d)の容積が縮小し、被駆動側第１作動室(13c)の容積が
拡大する。これにより、被駆動側第２作動室(13d)に貯
留されていた水がシリンダ(13a)から押し出される一
方、被駆動側第１作動室(13c)には水が回収されること
になり、これによって水の循環駆動力が得られる。この
場合の水の循環動作も上述した場合と同様であるので説
明を省略する。

【００５７】このようにして電磁弁(7a,8a)の開閉動作
が繰り返されることにより、ピストン(12b,13b)が往復
移動して連続的に水の循環動作が行われる。

【００５８】このように、本形態では、冷媒循環回路
(A)を循環する冷媒の廃熱を利用して作動冷媒の相変化
を行わせ、これによってピストン(12b,13b)を移動させ
て水循環回路(B)での水の循環駆動力を得ている。

【００５９】以上説明したように、本形態では、冷媒循
環回路(A)と水循環回路(B)との間に作動冷媒の相変化に
よって廃熱エネルギを運動エネルギに変換し、この運動
エネルギを水の循環駆動力に利用している。このため、
従来では必要とされていたポンプを廃することができ、
水循環回路(B)での消費電力を大幅に削減することがで
きる。特に、本システムをビル空調に適用した場合、従
来では、水を高所まで搬送するだけの搬送駆動力を有す
る高性能のポンプが必要になっていたが、本形態ではそ
の必要がなく消費電力の削減効果が顕著に得られる。

【００６０】

【発明の実施の形態２】以下、本発明の実施形態２を図
面に基づいて説明する。本形態は、冷媒循環回路(A)の
冷媒廃熱を駆動力発生器(11)に供給する手段の変形例で
あって、その他の構成は上述した実施形態１と同様であ
る。従って、ここでは廃熱を供給する手段についてのみ
説明する。また、実施形態１と同一部材については同符
号を付す。

【００６１】図４に示すように、本形態の空気調和装置
は、駆動力発生器(11)に閉回路で成る廃熱取出し回路
(C)を備えており、この廃熱取出し回路(C)により冷媒循
環回路(A)の冷媒廃熱を取出して駆動源熱交換器(15,16)
に供給する構成となっている。以下、この廃熱取出しの
ための回路構成について説明する。

【００６２】冷媒循環回路(A)のバイパス配管(6)には廃
熱熱交換器(21)の放熱伝熱管(21A)が備えられる。一
方、廃熱取出し回路(C)には、搬送手段としての冷媒循
環ポンプ(22)、廃熱熱交換器(21)の吸熱伝熱管(21B)、
一対の電磁弁(7a,8a)及び一対の放熱器(7b,8b)を備えて
いる。冷媒循環ポンプ(22)の吐出側に廃熱熱交換器(21)
の吸熱伝熱管(21B)が接続され、冷媒循環ポンプ(22)の
吸入側及び吸熱伝熱管(21B)の高温側がそれぞれ分岐さ
れ、各分岐管(7,8)に、上述した実施形態１と同様に上
記電磁弁(7a,8a)及び放熱器(7b,8b)が設けられている。
その他の構成は上述した実施形態１と同様である。

【００６３】この構成により、冷房運転時には、図４中
に実線の矢印で示すように、冷媒循環回路(A)の圧縮機
(1)から吐出した冷媒の一部が廃熱熱交換器(21)の放熱
伝熱管(21A)に達し、廃熱取出し回路(C)の冷媒との間で
熱交換を行って凝縮する。廃熱取出し回路(C)では、冷
媒循環ポンプ(22)から吐出した液冷媒が廃熱熱交換器(2
1)の吸熱伝熱管(21B)において蒸発した後、電磁弁(7a,8
a)が開放している側の分岐管(7,8)に流れて放熱器(7b,8
b)で凝縮し、一方の駆動源熱交換器(15,16)に温熱を与
えることになる（図４の矢印は第１駆動源熱交換器(15)
に温熱を与える際の冷媒循環動作を示している）。本形
態においても各分岐管(7,8)の電磁弁(7a,8a)の開閉状態
が交互に切り換えられ、この切り換え動作に伴ってピス
トン(12b,13b)が往復移動しながら水循環回路(B)での水
の循環駆動力が得られて室内が冷房される。

【００６４】本形態によれば、冷媒循環回路(A)の冷媒
と水循環回路(B)の水との間に廃熱取出し回路(C)の冷媒
を介在させて廃熱の供給を行うようにしている。このた
め、例えば廃熱取出し回路(C)の冷媒循環量を調整する
ことによって水循環回路(B)での水の循環量を任意に調
整することができ、冷媒循環回路(A)の冷凍能力だけで
なく、水の循環量によっても冷房能力を調整することが
可能である。

【００６５】

【発明の実施の形態３】以下、本発明の実施形態３を図
面に基づいて説明する。本形態は、上述した実施形態２
の変形例であって、駆動力発生器としてタービンを使用
したものである。従って、本形態では、駆動力発生器(1
1)及び循環駆動源(17)の構成についてのみ説明する。ま
た、実施形態２と同一部材については同符号を付す。

【００６６】図５に示すように、本形態の駆動力発生器
(11)は上述したピストン装置に代えてタービン(30)を採
用し、循環駆動源(17)として該タービン(30)の出力軸(3
1)に接続されたウォータポンプ(32)を採用している。つ
まり、各熱交換器(15,16)がタービン(30)の図示しない
流体流通口に接続されており、廃熱取出し回路(C)の放
熱器(7b)から温熱を受ける一方の熱交換器(15)から空冷
される他方の熱交換器(16)に向かって流れるガス冷媒に
よりタービン(30)を回転させ、その回転駆動力をウォー
タポンプ(32)に伝達して水循環回路(B)での水の循環駆
動力を得る構成となっている。

【００６７】上記構成では、廃熱取出し回路(C)の電磁
弁(7a,8a)の切り換え動作によって各熱交換器(15,16)同
士の間での冷媒の流通方向が切り換わる（図５の実線及
び破線で示す矢印参照）。このためウォータポンプ(32)
の回転方向も切り換わって水の吐出方向が切り換わって
しまう。そこで、水循環回路(B)に四路切換弁(33)を備
えさせ、ウォータポンプ(32)の回転方向の切換わりに同
期して四路切換弁(33)を切り換えることで、水循環回路
(B)での水の循環方向を一定方向に維持するようにして
いる。つまり、第１放熱器(7b)から第１駆動源熱交換器
(15)に温熱が供給され、且つ第２熱交換器(16)が外気に
より冷却される際には、図５に実線の矢印で示すよう
に、第１駆動源熱交換器(15)で蒸発した作動冷媒がター
ビン(30)を経て第２熱交換器(16)に向かって流れる。こ
の際には、四路切換弁(33)を図中実線側に切り換え、ウ
ォータポンプ(32)から吐出した水が中間熱交換器(4)の
２次側伝熱管(4B)に向かって流れるようにする（図５の
水循環回路(B)におけける実線の矢印参照）。一方、第
２放熱器(8b)から第２駆動源熱交換器(16)に温熱が供給
され、且つ第１熱交換器(15)が外気により冷却される際
には、図５に破線の矢印で示すように、第２駆動源熱交
換器(16)で蒸発した作動冷媒がタービン(30)を経て第１
熱交換器(15)に向かって流れる。この際には、四路切換
弁(33)を図中破線側に切り換え、この場合にもウォータ
ポンプ(32)から吐出した水が中間熱交換器(4)の２次側
伝熱管(4B)に向かって流れるようにする（図５の水循環
回路(B)におけける破線の矢印参照）。

【００６８】本形態では、タービンに(30)よってエネル
ギを変換して水循環回路(B)での水の循環駆動力を得る
ようにしているため、高い変換効率で水の循環駆動力を
得ることができる。

【００６９】

【発明の実施の形態４】以下、本発明の実施形態４を図
面に基づいて説明する。本形態は、上述した実施形態３
の変形例であって、廃熱取出し回路(C)を改良したもの
である。従って、ここでは廃熱取出し回路(C)について
のみ説明する。また、実施形態３と同一部材については
同符号を付す。

【００７０】図６に示すように、本形態の廃熱取出し回
路(C)は、冷媒循環ポンプ(22)、廃熱熱交換器(21)の吸
熱伝熱管(21B)、タービン(30)、冷却熱交換器(40)が冷
媒配管(41)によって作動冷媒の循環が可能に順に接続さ
れて成る。

【００７１】本形態の運転動作では、冷媒循環ポンプ(2
2)から吐出した液冷媒が廃熱熱交換器(21)において冷媒
循環回路(A)の冷媒から温熱を受けて蒸発し、このガス
冷媒がタービン(30)を通過した後、冷却熱交換器(40)で
外気により冷却されて液冷媒に戻るといった循環動作を
行う。これにより、タービン(30)の回転駆動力によりウ
ォータポンプ(32)を駆動して水循環回路(B)での水の循
環駆動力が得られる。

【００７２】このように、本形態では、上述した実施形
態のような廃熱取出し回路(C)での電磁弁の切り換え動
作を必要とすることなしにタービン(30)を連続的に回転
させて安定した水の循環駆動力が得られる。

【００７３】

【発明の実施の形態５】次に、本発明の実施形態５を図
面に基づいて説明する。本形態も廃熱取出し回路(C)を
改良したものである。また、本形態の廃熱取出し回路
(C)は吸収溶液を使用している。

【００７４】図７に示すように、本形態の廃熱取出し回
路(C)は、廃熱熱交換器(21)の出口側が２系統(50,51)に
分岐されている。第１の系統(50)は電動弁(53)を介して
冷却熱交換器(40)に接続され、第２の系統(51)はタービ
ン(30)を介して冷却熱交換器(40)に接続されている。こ
の廃熱取出し回路(C)にはアンモニア水溶液が充填され
ている。つまり、この廃熱取出し回路(C)の冷媒循環ポ
ンプ(22)の駆動によりアンモニア水溶液が循環し、この
アンモニア水溶液は廃熱熱交換器(21)において冷媒循環
回路(A)の冷媒から熱を受けてアンモニアの一部が蒸発
する構成となっている。また、廃熱熱交換器(21)は、こ
の蒸発したアンモニアガスとアンモニア水溶液とを分離
し、液相を第１の系統(50)に、気相を第２の系統(51)に
分流する構成となっている。具体的には、例えば第２の
系統(51)の上流端が廃熱熱交換器(21)の内部に延長され
該内部空間の上部で開口する等といった構成となってい
る。

【００７５】本形態の運転動作としては、廃熱取出し回
路(C)では、冷媒循環ポンプ(22)から吐出した高濃度の
アンモニア水溶液が廃熱熱交換器(21)において冷媒循環
回路(A)の冷媒から温熱を受け、一部のアンモニアが蒸
発する。これにより、蒸発したアンモニアが第２の系統
(51)を経てタービン(30)を通過した後、冷却熱交換器(4
0)に流入する。一方、アンモニアの蒸発によって低濃度
となったアンモニア水溶液は第１の系統(50)を経て電動
膨張弁(53)で減圧された後、冷却熱交換器(40)に流入す
る。これら冷却熱交換器(40)に流入した気体のアンモニ
アとアンモニア水溶液とは外気により冷却され、気体の
アンモニアがアンモニア水溶液に吸収される。このよう
なアンモニア水溶液の循環動作により、タービン(30)が
回転し、その回転駆動力によりウォータポンプ(32)を駆
動して水循環回路(B)での水の循環駆動力が得られる。

【００７６】このように、本形態においても、廃熱取出
し回路(C)での電磁弁の切り換え動作を必要とすること
なしにタービン(30)を連続的に回転させて安定した水の
循環駆動力が得られる。

【００７７】

【発明の実施の形態６】次に、本発明の実施形態６を図
面に基づいて説明する。本形態は、冷媒循環回路(A)か
ら廃熱取出し回路(C)への廃熱取出し形態を改良したも
のである。

【００７８】図８に示すように、本形態の冷媒循環回路
(A)は、圧縮機(1)、凝縮器(2)、加熱熱交換器(60)の放
熱管(60A)、電動膨張弁(3)、冷却熱交換器(61)の吸熱管
(61A)、中間熱交換器(4)の１次側伝熱管(4A)が冷媒配管
(5)によって順に接続されている。

【００７９】一方、廃熱取出し回路(C)は、冷媒循環ポ
ンプ(22)、加熱熱交換器(60)の吸熱管(60C)、タービン
(30)、冷却熱交換器(61)の放熱管(61C)が冷媒配管(62)
によって順に接続されている。つまり、加熱熱交換器(6
0)では、冷媒循環回路(A)の冷媒から廃熱取出し回路(C)
の冷媒に温熱が与えられる一方、冷却熱交換器(61)で
は、冷媒循環回路(A)の冷媒から廃熱取出し回路(C)の冷
媒に冷熱が与えられる構成となっている。つまり、加熱
熱交換器(60)の放熱管(60A)が冷媒循環回路(A)における
凝縮器として、冷却熱交換器(61)の吸熱管(61A)が冷媒
循環回路(A)における蒸発器としてそれぞれ機能する構
成となっている。

【００８０】本形態の冷房運転動作では、冷媒循環回路
(A)では、圧縮機(1)から吐出した冷媒が、凝縮器(2)で
外気と熱交換すると共に加熱熱交換器(60)で廃熱取出し
回路(C)の冷媒と熱交換して凝縮する。この凝縮した液
冷媒は、電動膨張弁(3)で減圧した後、冷却熱交換器(6
1)で廃熱取出し回路(C)の冷媒と熱交換すると共に中間
熱交換器(4)で水循環回路(B)の水と熱交換して蒸発して
圧縮機の吸入側に回収される。

【００８１】一方、廃熱取出し回路(C)では、冷媒循環
ポンプ(22)から吐出した液冷媒が加熱熱交換器(60)にお
いて冷媒循環回路(A)の冷媒から温熱を受けて蒸発し、
このガス冷媒がタービン(30)を通過した後、冷却熱交換
器(61)で冷媒循環回路(A)の冷媒により冷却されて液冷
媒に戻るといった循環動作を行う。これにより、タービ
ン(30)の回転駆動力によりウォータポンプ(32)を駆動し
て水循環回路(B)での水の循環駆動力が得られる。

【００８２】本形態によれば、廃熱取出し回路(C)を循
環する冷媒の温熱を冷媒循環回路(A)の冷媒に与えて該
冷媒の蒸発に寄与させているので、この廃熱取出し回路
(C)を循環する冷媒の温熱を放熱するための新たな手段
を必要としないため装置全体としての構成の簡略化を図
ることができる。

【００８３】

【発明の実施の形態７】次に、本発明の実施形態７を図
面に基づいて説明する。本形態は、冷媒循環回路(A)と
して吸収式の冷凍サイクルを行うものを採用した場合で
あって、吸収熱を利用して水循環回路(B)での水の循環
駆動力を得るようにしたものである。

【００８４】−回路構成の説明− 図９に示すように、本形態の空気調和装置の冷媒循環回
路(A)は、ポンプ(70)、再生器(71)、第１中間熱交換器
(72)の放熱伝熱管(72A)、膨張弁(73)、第２中間熱交換
器(74)の吸熱伝熱管(74A)、吸収器(75)を備えている。
これら機器が配管(76)によって接続されて閉回路を構成
している。再生器(71)の出口側には、冷媒（水）と吸収
液（臭化リチウム等）とを分離する図示しない精留器が
設けられている。また、精留器と吸収器(75)とは吸収液
配管(77)により接続されている。この吸収液配管(77)に
は電動弁(78)が設けられている。

【００８５】再生器(71)は、吸収器(75)からポンプ(70)
を経て低濃度の吸収溶液（吸収液に冷媒を吸収させた溶
液）が供給されるようになっている。また、この再生器
(71)は、上記低濃度吸収溶液を加熱することによって冷
媒を蒸発させ、該吸収溶液を濃縮するように外部から加
熱用ガスが供給されるようになっている。

【００８６】第１中間熱交換器(72)の放熱伝熱管(72A)
は、上記再生器(71)から精留器を介して供給される蒸発
冷媒を、水循環回路(B)の水と熱交換して液化させるも
のである。

【００８７】第２中間熱交換器(74)の吸熱伝熱管(74A)
は、第１中間熱交換器(72)の放熱伝熱管(72A)を経て液
化し、膨張弁(73)で減圧した冷媒が供給され、該冷媒に
より水循環回路(B)の水から熱を奪うものである。

【００８８】吸収器(75)は、第２中間熱交換器(74)の吸
熱伝熱管(74A)で気化した冷媒を、吸収液配管(77)を経
て供給される高濃度吸収溶液に吸収させ、該吸収溶液の
濃度を低くするように構成されている。

【００８９】本形態の廃熱取出し回路(C)は、上記吸収
器(75)の吸収熱を取り出すものである。つまり、冷媒循
環ポンプ(22)、吸収器(75)の内部に配置された吸熱伝熱
管(75C)、タービン(30)、第３中間熱交換器(79)の放熱
伝熱管(79C)が冷媒回路(80)によって順に接続されて成
っている。

【００９０】次に、水循環回路(B)について説明する。
この水循環回路(B)は、上記タービン(30)の出力軸(31)
に連結された第１及び第２の２台のポンプ(81,82)、第
１及び第２の四路切換弁(83,84)、第１及び第３中間熱
交換器(72,79)の吸熱伝熱管(72B,79B)、第２中間熱交換
器(74)の放熱伝熱管(74B)、２台の室内熱交換器(9,9)、
蓄熱部(85)が水配管(10)によって接続されて成ってい
る。

【００９１】上記第１ポンプ(81)は第２中間熱交換器(7
4)の放熱伝熱管(74B)の上流側に配置されている。この
放熱伝熱管(74B)の下流側には第１四路切換弁(83)が配
設され、この四路切換弁(83)によって放熱伝熱管(74B)
を室内熱交換器(9,9)に接続する状態と蓄熱部(85)に接
続する状態とに切り換え可能となっている。また、第１
ポンプ(81)の上流側には第２四路切換弁(84)が配設さ
れ、この四路切換弁(84)によって第１ポンプ(81)の上流
側を室内熱交換器(9,9)に接続する状態と蓄熱部(85)に
接続する状態とに切り換え可能となっている。

【００９２】一方、第２ポンプ(82)は第１中間熱交換器
(72)の吸熱伝熱管(72B)の上流側に配置されている。こ
の吸熱伝熱管(72B)の下流側には第３中間熱交換器(79)
を介して第１四路切換弁(83)が配設され、この四路切換
弁(83)によって第１中間熱交換器(72)の吸熱伝熱管(72
B)を蓄熱部(85)に接続する状態と室内熱交換器(9,9)に
接続する状態とに切り換え可能となっている。また、第
２ポンプ(82)の上流側には第２四路切換弁(84)が配設さ
れ、この四路切換弁(84)によって第２ポンプ(82)の上流
側を蓄熱部(85)に接続する状態と室内熱交換器(9,9)に
接続する状態とに切り換え可能となっている。

【００９３】つまり、各四路切換弁(83,84)が図中実線
側に切り換えられた状態では、第１ポンプ(81)から吐出
し第２中間熱交換器(74)を経た水を室内熱交換器(9,9)
に供給すると共に、第２ポンプ(82)から吐出し第１及び
第３中間熱交換器(72,79)を経た水を蓄熱部(85)に供給
する。一方、各四路切換弁(83,84)が図中破線側に切り
換えられた状態では、第１ポンプ(81)から吐出し第２中
間熱交換器(74)を経た水を蓄熱部(85)に供給すると共
に、第２ポンプ(82)から吐出し第１及び第３中間熱交換
器(72,79)を経た水を室内熱交換器(9,9)に供給する構成
となっている。

【００９４】−運転動作の説明− （冷房運転動作）本形態の冷房運転動作では、冷媒循環
回路(A)及び廃熱取出し回路(C)では各ポンプ(70,22)が
駆動すると共に各電動弁(73,78)が所定開度に調整され
る。一方、水循環回路(B)では各四路切換弁(83,84)が図
中実線側の切り換え状態となる。

【００９５】これにより、冷媒循環回路(A)にあって
は、図１０に実線の矢印で示す如く、再生器(71)には、
吸収器(75)からポンプ(70)を経て低濃度の吸収溶液が供
給される。この再生器(71)では、低濃度吸収溶液が加熱
されて冷媒が蒸発し、吸収溶液は精留器において蒸気と
高濃度の吸収液とに分離する。分離した蒸気は、第１中
間熱交換器(72)の放熱伝熱管(72A)で水循環回路(B)の水
と熱交換を行って凝縮する。凝縮した冷媒は、膨張弁(7
3)で減圧した後、第２中間熱交換器(74)の吸熱伝熱管(7
4A)に供給され、ここで水循環回路(B)の水と熱交換を行
い、該水から熱を奪って蒸発する。吸収器(75)には、こ
の蒸発した冷媒と、精留器から吸収液配管(77) を介し
て供給される高濃度吸収溶液とが供給される。ここで、
高濃度吸収溶液は冷媒を吸収して濃度が低くなる。この
際、吸収熱が発せられる。この低濃度吸収溶液はポンプ
(70)を経て再生器(71)に供給される。このような循環動
作が冷媒循環回路(A)において行われる。

【００９６】廃熱取出し回路(C)では、図１０に破線の
矢印で示すように、循環する冷媒が吸熱伝熱管(75C)で
吸収器(75)から吸収熱を受けて蒸発する。この蒸発した
冷媒は、タービン(30)を流通した後、第３中間熱交換器
(79)において、水循環回路(B)の水に温熱を与えて凝縮
して冷媒循環ポンプ(22)に吸入される。

【００９７】上記廃熱取出し回路(C)での冷媒の循環に
よりタービン(30)が回転駆動し、その駆動力は水循環回
路(B)の各ポンプに(81,82)に伝達され、これによって水
の循環駆動力が得られる。つまり、図１０に一点鎖線の
矢印で示すように、第１ポンプ(81)から吐出した水は第
２中間熱交換器(74)で冷却されて冷水となり、第１四路
切換弁(83)を経て室内熱交換器(9,9)に達する。ここ
で、室内空気を冷却して室内を冷房する。この室内熱交
換器(9,9)から流出した水は第２四路切換弁(84)を経て
第１ポンプ(81)の吸入側に回収される。

【００９８】一方、第２ポンプ(82)から吐出した水は、
同じく図１０に一点鎖線の矢印で示すように、第１中間
熱交換器(72)及び第３中間熱交換器(79)を順に流れ、加
熱されて温水となる。この温水は、第１四路切換弁(83)
を経て蓄熱部(85)に達する。ここで温熱が蓄えられ、給
湯などに利用される。この蓄熱部(85)から流出した水は
第２四路切換弁(84)を経て第２ポンプ(82)の吸入側に回
収される。

【００９９】このように、本形態の冷房運転動作では、
冷媒循環回路(A)を循環する冷媒の吸収熱を水循環回路
(B)での水の循環駆動力の発生源として利用し、吸収冷
凍サイクルの蒸発器として機能する第２中間熱交換器(7
4)の吸熱伝熱管(74A)からの冷熱を室内の冷房に寄与さ
せ、更に、第２ポンプ(82)により循環する水によって冷
媒循環回路(A)を循環する冷媒の凝縮熱及び吸収熱を回
収するようにしている。

【０１００】（暖房運転動作）本形態の暖房運転動作に
おける冷媒循環回路(A)及び廃熱取出し回路(C)での冷媒
循環動作は上述した冷房運転動作と同様である。本形態
の場合にも、廃熱取出し回路(C)での冷媒の循環により
タービン(30)が回転駆動し、その駆動力は水循環回路
(B)の各ポンプに(81,82)に伝達され、これによって水の
循環駆動力が得られる。

【０１０１】そして、水循環回路(B)では、各四路切換
弁(83,84)が図中破線側に切り換わる。これにより、第
２ポンプ(82)から吐出した水は、図１０に二点鎖線の矢
印で示すように、第１中間熱交換器(72)及び第３中間熱
交換器(79)を順に流れ、加熱されて温水となる。この温
水は第１四路切換弁(83)を経て室内熱交換器(9,9)に達
する。ここで、室内空気を加熱して室内を暖房する。こ
の室内熱交換器(9,9)から流出した水は第２四路切換弁
(84)を経て第２ポンプ(82)の吸入側に回収される。

【０１０２】一方、第１ポンプ(81)から吐出した水は、
同じく図１０に二点差線の矢印で示すように、第２中間
熱交換器(74)で冷却されて冷水となり、第１四路切換弁
(83)を経て蓄熱部(85)に達する。ここで冷熱が蓄えられ
る。この蓄熱部(85)から流出した水は第２四路切換弁(8
4)を経て第１ポンプ(81)の吸入側に回収される。

【０１０３】このように、本形態の暖房運転動作では、
冷媒循環回路(A)を循環する冷媒の吸収熱を水循環回路
(B)での水の循環駆動力の発生源として利用し、吸収冷
凍サイクルの凝縮器として機能する第１中間熱交換器(7
2)の放熱伝熱管(72A)からの温熱及び吸収熱を室内の暖
房冷房に寄与させ、更に、第１ポンプ(81)により循環す
る水によって冷媒循環回路(A)を循環する冷媒の蒸発熱
を回収するようにしている。

【０１０４】本形態では以上のような運転動作が行われ
るため、廃熱としての吸収熱を有効に利用して水循環回
路(B)での水の循環駆動力を得ることができる。

【０１０５】

【発明の実施の形態８】次に、本発明の実施形態８を図
面に基づいて説明する。本形態も冷媒循環回路(A)とし
て吸収式の冷凍サイクルを行うものを採用している。ま
た、上述した実施形態７では、吸収熱を利用して水循環
回路(B)での水の循環駆動力を得ていたが、本形態で
は、冷媒循環回路(A)を循環する冷媒の凝縮熱を利用し
て水循環回路(B)での水の循環駆動力を得るようにして
いる。この水の循環駆動力を得る構成以外は上述した実
施形態７と同一であるので、ここでは水の循環駆動力を
得る構成についてのみ説明する。

【０１０６】−回路構成の説明− 図１１に示すように、本形態の空気調和装置の廃熱取出
し回路(C)は、冷媒循環回路(A)の凝縮器(72)からの熱を
回収する吸熱伝熱管(72C)を備えている。つまり、この
吸熱伝熱管(72C)、タービン(30)、第１中間熱交換器(9
0)の放熱伝熱管(90C)、冷媒循環ポンプ(22)が配管によ
って順に接続されている。また、上記タービン(30)の出
力軸(31)に第１及び第２ポンプ(81,82)が接続されてい
る。

【０１０７】また、本形態の第３中間熱交換器(79)は、
吸収器(75)と該吸収器(75)に挿入された水循環回路(B)
の吸熱伝熱管(75B)により構成されている。その他の構
成は、上述した実施形態７と同一である。

【０１０８】このような構成により、本形態の冷房運転
動作では、冷媒循環回路(A)を循環する冷媒の凝縮熱を
水循環回路(B)での水の循環駆動力の発生源として利用
し、吸収冷凍サイクルの蒸発器として機能する第２中間
熱交換器(74)の吸熱伝熱管(74A)からの冷熱を室内の冷
房に寄与させ、更に、第２ポンプ(82)により循環する水
によって冷媒循環回路(A)を循環する冷媒の凝縮熱及び
吸収熱を回収することになる。一方、暖房運転動作で
は、冷媒循環回路(A)を循環する冷媒の凝縮熱を水循環
回路(B)での水の循環駆動力の発生源として利用し、吸
収冷凍サイクルの凝縮器として機能する第１中間熱交換
器(72)の放熱伝熱管(72A)からの温熱及び吸収熱を室内
の暖房に寄与させ、更に、第１ポンプ(81)により循環す
る水によって冷媒循環回路(A)を循環する冷媒の蒸発熱
を回収することになる。このため、吸収式冷凍サイクル
の廃熱としての凝縮熱を有効に利用して水循環回路(B)
での水の循環駆動力が得られ、比較的大きな熱量を得る
ことが可能である。

【０１０９】

【発明の実施の形態９】次に、本発明の実施形態９を図
面に基づいて説明する。本形態も冷媒循環回路(A)とし
て吸収式の冷凍サイクルを行うものを採用している。ま
た、本形態では、吸収冷凍サイクルの溶液熱交換器に相
当する箇所に廃熱取出し回路(C)を備えさせたものであ
る。

【０１１０】−回路構成の説明− 図１２に示すように、本形態の空気調和装置の廃熱取出
し回路(C)は、吸収液配管(77)と、ポンプ(70)−再生器
(71)間の配管(95)の一部との間で熱交換を行うように配
設されている。つまり、本形態の廃熱取出し回路(C)は
上述した実施形態４のものと同一の構成でなり、冷媒循
環回路(A)から温熱を受ける吸熱部が上記吸収液配管(7
7)との間で熱交換可能とされ、冷媒循環回路(A)から冷
熱を受ける放熱部が上記配管(95)との間で熱交換可能と
されている。つまり、この冷媒循環回路(A)から受ける
温熱によって冷媒が蒸発し、この冷媒によりタービン(3
0)が回転する構成である。

【０１１１】本形態では、廃熱取出し回路(C)を介して
上記吸収液配管(77)と配管(95)との間で熱交換が行われ
ていることになる。このため、再生器(71)から精留器を
経て送られる高温の高濃度吸収溶液と、吸収器(75)から
ポンプ(70)を経て送られる低温の低濃度吸収溶液との間
で熱交換を行わせることによって、高濃度吸収溶液の温
度を下げ、これにより、低濃度吸収溶液の温度を高めて
成績係数を高めることができるようになっている。

【０１１２】尚、上述した各実施形態では作動流体とし
て冷媒や吸収溶液を使用し、冷媒の蒸発及び凝縮、吸収
溶液の吸収及び再生によって廃熱エネルギを運動エネル
ギに変換したが、吸着剤による吸着及び脱着や、水素吸
蔵合金に対する水素の吸蔵及び放出によってエネルギを
変換するようにしてもよい。

【０１１３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、以下の
ような効果が発揮される。請求項１記載の発明では、熱
源側回路(A)と利用側回路(B)との間に作動流体を充填し
たエネルギ変換手段(11)を備えさせ、熱源側回路(A)を
循環する熱源側流体の廃熱を利用して利用側回路(B)で
の利用側流体の循環駆動力を得るようにしている。この
ため、熱源側回路(A)の熱源側流体の廃熱エネルギを有
効に利用して利用側回路(B)の利用側流体に循環駆動力
を与えることができ、利用側回路(B)には従来のような
循環ポンプが必要なくなる。従って、利用側回路(B)で
の消費電力を大幅に削減することができ、特に、本発明
をビル空調に適用した場合、従来では、水を高所まで搬
送するだけの搬送駆動力を有する高性能のポンプが必要
になっていたが、本形態ではその必要がなく消費電力の
削減効果が顕著に得ることができる。

【０１１４】請求項２及び３記載の発明では、ピストン
手段(12)を利用し、廃熱エネルギを運動エネルギに変換
してシリンダ(12a)内で駆動側ピストン(12b)を移動させ
て利用側流体の循環駆動力を得るようにしている。この
ため、比較的簡単な構成でもって廃熱エネルギを運動エ
ネルギに変換することが可能になり、装置の実用性の向
上を図ることができる。

【０１１５】請求項４記載の発明は、循環駆動源(17)と
してピストン手段(13)を使用し、ピストン(13b)の移動
によって利用側回路(B)での利用側流体の循環駆動力を
得ている。このため、利用側回路(B)での利用側流体の
循環駆動力を確実に得ることが可能になり、装置の信頼
性の向上を図ることができる。

【０１１６】請求項５及び８記載の発明では、エネルギ
変換手段(11)に、伝熱流体が循環する廃熱取出し回路
(C)を備えさせ、この伝熱流体を介して熱源側流体の廃
熱を作動流体に供給している。このため、廃熱取出し回
路(C)での伝熱流体の循環量を変更することで作動流体
への供給熱量を調整して利用側流体の循環量を任意に設
定することができる。

【０１１７】請求項６及び７記載の発明は、廃熱エネル
ギを運動エネルギに変換する手段としてタービン(30)を
採用している。このため、エネルギの変換ロスが少ない
手段が実現でき、効率良く利用側回路(B)での利用側流
体の循環駆動力を得ることができる。

【０１１８】請求項９記載の発明は、循環駆動源(17)
を、タービン(30)の出力軸(31)に連結されたポンプ(32)
としている。このため、利用側回路(B)での利用側冷媒
の循環駆動力を良好に得ることができる。

【０１１９】請求項１０記載の発明では、作動流体を熱
源側流体の廃熱を受けて蒸発する冷媒とし、また請求項
１１記載の発明では、作動流体を、熱源側流体の廃熱を
受けて吸収剤が蒸発する吸収溶液とし、更に、請求項１
２記載の発明では、作動流体を水素ガスとして、エネル
ギ変換手段(11)に水素吸蔵合金を備えさせ、該水素吸蔵
合金を熱源側回路(A)の熱源側流体の廃熱により加熱し
て水素ガスを放出させる構成としている。このため、エ
ネルギ変換のための作動流体を特定でき、特に、請求項
１０では相変化時の体積変化割合を大きくすることがで
き、大きな運動エネルギを得ることができる。また、請
求項１１及び１２では、作動流体に対する重力の影響を
殆ど考慮する必要がなく実用性の高い作動流体が得られ
る。

【０１２０】請求項１３記載の発明では、熱源側回路
(A)を蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うものとし、請求項
１４記載の発明では、熱源側回路(A)を、吸収式冷凍サ
イクルを行うものとしている。このため、熱源側回路
(A)での冷凍サイクルが特定でき、特に、請求項１３記
載の発明では、廃熱エネルギが確実に得られて利用側流
体の循環動作が安定的に得られる。また、請求項１４記
載の発明では、地球環境問題に適した冷媒が使用でき
る。

【０１２１】請求項１５記載の発明は、熱源側回路(A)
に、循環する熱源側流体の凝縮部(2,60A)と蒸発部(61A,
4A)とを備えさせ、廃熱取出し回路(C)の吸熱熱交換器(6
0C)が上記凝縮部(60A)との間で熱交換可能とされ、エネ
ルギ変換後の伝熱流体が蒸発部(61A)によって冷却され
る構成としている。このため、廃熱取出し回路(C)を循
環する伝熱流体の温熱を熱源側流体に与えて該熱源側流
体の蒸発に寄与させているので、この伝熱流体の温熱を
放熱するための新たな手段を必要とせず、構成の簡略化
が図れる。

【０１２２】請求項１６記載の発明は、エネルギ変換手
段(11)を蒸気圧縮式冷凍サイクルの凝縮熱を廃熱エネル
ギとして利用するものとし、請求項１７記載の発明は、
エネルギ変換手段(11)を吸収式冷凍サイクルの吸収熱を
廃熱エネルギとして利用するものとしている。また、、
請求項１８記載の発明は、エネルギ変換手段(11)を吸収
式冷凍サイクルの凝縮熱を廃熱エネルギとして利用する
ものとしている。更に、請求項１９記載の発明は、エネ
ルギ変換手段(11)を吸収式冷凍サイクルの再生器(71)か
ら流出する高温の吸収液の熱を廃熱エネルギとして利用
するものとしている。このため、廃熱エネルギの発生源
を特定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の冷媒配管系統を示す図である。

【図２】実施形態１のピストン押し下げ時の動作を説明
するための図である。

【図３】実施形態２のピストン押し上げ時の動作を説明
するための図である。

【図４】実施形態２の冷媒配管系統を示す図である。

【図５】実施形態３の冷媒配管系統を示す図である。

【図６】実施形態４の冷媒配管系統を示す図である。

【図７】実施形態５の冷媒配管系統を示す図である。

【図８】実施形態６の冷媒配管系統を示す図である。

【図９】実施形態７の冷媒配管系統を示す図である。

【図１０】実施形態７の冷媒循環動作を説明するための
図である。

【図１１】実施形態８の冷媒配管系統を示す図である。

【図１２】実施形態９の冷媒配管系統を示す図である。

【符号の説明】

(4) 中間熱交換器 (7) 第１分岐管 (8) 第２分岐管 (7b,8b) 放熱器 (11) 駆動力発生器（エネルギ変換手段） (12) 第１ピストン装置（駆動側ピストン手段） (13) 第２ピストン装置（被駆動側ピストン手段） (12a,13a) シリンダ (12b,13b) ピストン (12c,12d) 駆動側作動室 (13c,13d) 被駆動側作動室 (15,16) 駆動源熱交換器 (17) 循環駆動源 (21B) 吸熱伝熱管 (22) 冷媒循環ポンプ（搬送手段） (30) タービン (31) 出力軸 (32) ウォータポンプ (41) 冷媒配管 (71) 再生器 (A) 冷媒循環回路（熱源側回路） (B) 水循環回路（利用側回路） (C) 廃熱取出し回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉見 学 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内 (72)発明者 米本 和生 大阪府堺市金岡町1304番地 ダイキン工業 株式会社堺製作所金岡工場内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源側流体が循環する熱源側回路(A)と
   利用側流体が循環する利用側回路(B)とを備え、各回路
   (A,B)を循環する流体の中間熱交換器(4)における熱交換
   によって回路(A,B)間で熱の授受を行うようにした冷凍
   装置において、 作動流体が充填され、熱源側回路(A)の熱源側流体の廃
   熱エネルギを作動流体に与え、この作動流体の体積変化
   により上記廃熱エネルギを運動エネルギに変換するエネ
   ルギ変換手段(11)と、 該エネルギ変換手段(11)から運動エネルギを受け、この
   運動エネルギを利用側回路(B)の利用側流体に循環駆動
   力として与える循環駆動源(17)とを備えていることを特
   徴とする冷凍装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の冷凍装置において、 エネルギ変換手段(11)は、シリンダ(12a)内に駆動側ピ
   ストン(12b)が往復移動可能に収容された駆動側ピスト
   ン手段(12)と、上記駆動側ピストン(12b)によって区画
   された作動室(12c,12d)に連通し且つ作動流体が充填さ
   れた熱交換器(15,16)とを備え、熱源側回路(A)の熱源側
   流体の廃熱により熱交換器(15),(16)内の作動流体を加
   熱し、その相変化に伴う体積膨張によって駆動側ピスト
   ン(12b)を移動させて廃熱エネルギを運動エネルギに変
   換するものであることを特徴とする冷凍装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の冷凍装置において、 駆動側ピストン(12b)によって区画された各作動室(12c,
   12d)のそれぞれに熱交換器(15),(16)が接続されてお
   り、一方の熱交換器(15),(16)を熱源側流体の廃熱によ
   り加熱し、他方の熱交換器(16),(15)を外気により冷却
   して、上記加熱される熱交換器(15),(16)で液相の作動
   流体を気化して一方の作動室(12c)に高圧を作用させ、
   冷却される熱交換器(16),(15)で気相の作動流体を液化
   して他方の作動室(12d)に低圧を作用させることにより
   駆動側ピストン(12b)を移動させることを特徴とする冷
   凍装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の冷凍装置におい
   て、 循環駆動源(17)は、シリンダ(13a)内に被駆動側ピスト
   ン(13b)が往復移動可能に収容された被駆動側ピストン
   手段(13)を備えており、この被駆動側ピストン(13b)は
   駆動側ピストン(12b)に対して移動一体的に連結されて
   いて、上記被駆動側ピストン(13b)によって区画された
   各被作動室(13c,13d)は利用側回路(B)に接続されている
   と共に利用側流体が充填されており、 上記駆動側ピストン(12b)の移動に伴う被駆動側ピスト
   ン(13b)の移動により、一方の被作動室(13c),(13d)を収
   縮して利用側流体を利用側回路(B)に押し出すと共に、
   他方の被作動室(13d),(13c)を拡大して利用側回路(B)か
   ら利用側流体を回収する構成とされていることを特徴と
   する冷凍装置。
5. 【請求項５】 請求項２または３記載の冷凍装置におい
   て、 エネルギ変換手段(11)は、搬送手段(22)、熱源側回路
   (A)から廃熱を受ける吸熱熱交換器(21B)、熱交換器(15,
   16)に温熱を供給する放熱器(7b,8b)が配管(7,8)によっ
   て伝熱流体の循環が可能に接続されて成る廃熱取出し回
   路(C)を備え、 搬送手段(22)の駆動に伴って廃熱取出し回路(C)を循環
   する伝熱流体を、吸熱熱交換器(21B)において、熱源側
   回路(A)の熱源側流体の廃熱により加熱し、この伝熱流
   体を放熱器(7b,8b)により熱交換器(15,16)に供給して該
   熱交換器(15,16)内の作動流体を相変化させる構成とさ
   れていることを特徴とする冷凍装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の冷凍装置において、エネ
   ルギ変換手段(11)は、液相の作動流体が充填された熱交
   換器(15,16)と、該熱交換器(15,16)に接続されたタービ
   ン(30)とを備え、熱源側回路(A)の熱源側流体の廃熱に
   より熱交換器(15,16)内の作動流体を加熱し、相変化し
   て気化した作動流体をタービン(30)に流通させることに
   より廃熱エネルギを運動エネルギに変換するものである
   ことを特徴とする冷凍装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の冷凍装置において、 タービン(30)には、作動流体を流入排出する各流通口に
   熱交換器(15,16)がそれぞれ接続されており、一方の熱
   交換器(15),(16)を熱源側流体の廃熱により加熱し、他
   方の熱交換器(16),(15)を外気により冷却して、上記加
   熱される熱交換器(15),(16)で液相の作動流体を気化し
   て高圧を生じさせる一方、冷却される熱交換器(16),(1
   5)で気相の作動流体を液化して低圧を生じさせることに
   よりタービン(30)を駆動させることを特徴とする冷凍装
   置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の冷凍装置において、 エネルギ変換手段(11)は、搬送手段(22)、熱源側回路
   (A)から廃熱を受ける吸熱熱交換器(21B)、タービン(30)
   が配管(41)によって作動流体の循環が可能に接続されて
   成る廃熱取出し回路(C)を備え、 搬送手段(22)の駆動に伴って廃熱取出し回路(C)を循環
   する作動流体を、吸熱熱交換器(21B)において、熱源側
   回路(A)の熱源側流体の廃熱により加熱して蒸発させ、
   この気相の作動流体をタービン(30)に流通させて該ター
   ビン(30)を駆動させることにより廃熱エネルギを運動エ
   ネルギに変換することを特徴とする冷凍装置。
9. 【請求項９】 請求項６，７または８記載の冷凍装置に
   おいて、 循環駆動源(17)は、タービン(30)の出力軸(31)に連結さ
   れたポンプ(32)であることを特徴とする冷凍装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の冷凍装置において、 作動流体は、熱源側流体の廃熱を受けて蒸発する冷媒で
    あることを特徴とする冷凍装置。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の冷凍装置において、 作動流体は、熱源側流体の廃熱を受けて蒸発する吸収溶
    液であることを特徴とする冷凍装置。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の冷凍装置において、 作動流体は水素ガスであって、エネルギ変換手段(11)は
    水素吸蔵合金を備えており、該水素吸蔵合金を熱源側回
    路(A)の熱源側流体の廃熱により加熱して水素ガスを放
    出させることを特徴とする冷凍装置。
13. 【請求項１３】 請求項１記載の冷凍装置において、 熱源側回路(A)は、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行うもの
    であることを特徴とする冷凍装置。
14. 【請求項１４】 請求項１記載の冷凍装置において、 熱源側回路(A)は、吸収式冷凍サイクルを行うものであ
    ることを特徴とする冷凍装置。
15. 【請求項１５】 請求項５または８記載の冷凍装置にお
    いて、 熱源側回路(A)は、循環する熱源側流体の凝縮部(2,60A)
    と蒸発部(61A,4A)とを備えており、廃熱取出し回路(C)
    の吸熱熱交換器(60C)は上記凝縮部(60A)との間で熱交換
    可能とされ、エネルギ変換後の伝熱流体が蒸発部(61A)
    によって冷却される構成とされていることを特徴とする
    冷凍装置。
16. 【請求項１６】 請求項１３記載の冷凍装置において、 エネルギ変換手段(11)は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの凝
    縮熱を廃熱エネルギとして利用することを特徴とする冷
    凍装置。
17. 【請求項１７】 請求項１４記載の冷凍装置において、 エネルギ変換手段(11)は、吸収式冷凍サイクルの吸収熱
    を廃熱エネルギとして利用することを特徴とする冷凍装
    置。
18. 【請求項１８】 請求項１４記載の冷凍装置において、 エネルギ変換手段(11)は、吸収式冷凍サイクルの凝縮熱
    を廃熱エネルギとして利用することを特徴とする冷凍装
    置。
19. 【請求項１９】 請求項１４記載の冷凍装置において、 エネルギ変換手段(11)は、吸収式冷凍サイクルの再生器
    (71)から流出する高温の吸収液の熱を廃熱エネルギとし
    て利用することを特徴とする冷凍装置。