(57)【要約】【課題】蒸気圧縮式冷凍機と吸収式冷凍機とを組み合わせ、蒸気圧縮式冷凍機の排熱で吸収式冷凍機を駆動するようにしてなる冷凍装置において、吸収式冷凍機の発生器の構成の簡略化を図るとともに蒸気圧縮式冷凍機の冷凍性能を向上させる。【解決手段】蒸気圧縮式冷凍機と該蒸気圧縮式冷凍機の排熱で駆動される吸収式冷凍機とを備えてなる冷凍装置であって、上記蒸気圧縮式冷凍機の圧縮後の冷媒の熱を上記吸収式冷凍機の吸収希溶液で回収する冷媒熱回収用熱交換器を設け、同冷媒熱回収用熱交換器により上記圧縮冷媒の熱を回収した吸収希溶液を上記吸収式冷凍機の発生器内に流入させ、冷媒蒸気を分離することによって、上記吸収式冷凍機の発生器を、流入した吸収希溶液から冷媒蒸気を分離するだけの気液分離器とする一方、上記蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒を冷却又は過冷却することによって上記蒸気圧縮式冷凍機の冷凍性能を向上させるようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮式冷凍機と該蒸気圧縮式冷凍機の排熱で駆動される吸収式冷凍機とを備えてなる冷凍装置であって、上記蒸気圧縮式冷凍機の圧縮後の冷媒の熱を上記吸収式冷凍機の吸収希溶液で回収する冷媒熱回収用熱交換器を設け、同冷媒熱回収用熱交換器により上記圧縮冷媒の熱を回収した吸収希溶液を上記吸収式冷凍機の発生器内に流入させ、冷媒蒸気を分離することによって、上記吸収式冷凍機の発生器を、流入した吸収希溶液から冷媒蒸気を分離するだけの気液分離器とする一方、上記蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒を冷却又は過冷却することによって上記蒸気圧縮式冷凍機の冷凍性能を向上させたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
吸収器に流入させる吸収液を過冷却する吸収液過冷却器と、吸収器から発生器に供給される吸収希溶液と発生器からの吸収濃溶液とを熱交換する溶液熱交換器とを設け、吸収器出口側の吸収希溶液を、それら吸収液過冷却器、溶液熱交換器、冷媒熱回収用熱交換器の各々に分流させる一方、上記吸収器では、吸収液過冷却器を介して過冷却した上で流入させた吸収液の顕熱で吸収液に冷媒蒸気を吸収させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】
溶液熱交換器を介して発生器からの吸収濃溶液と熱交換された吸収希溶液を冷媒熱回収用熱交換器に流入させるようにしたことを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
【請求項４】
溶液熱交換器を介して発生器からの吸収濃溶液と熱交換された吸収希溶液を発生器と冷媒熱回収用熱交換器の各々に流入させるようにしたことを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
【請求項５】
冷媒熱回収用熱交換器を圧縮冷媒の上流側から下流側方向にかけて複数段に分割し、吸収器から溶液熱交換器を介して発生器に到る吸収希溶液の内、溶液熱交換器に入る前の吸収希溶液を上記圧縮冷媒下流側の段の冷媒熱回収用熱交換器に、また溶液熱交換器を出た吸収希溶液を上記圧縮冷媒上流側の冷媒熱回収用熱交換器に、それぞれ流入させるようにしたことを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
【請求項６】
冷媒熱回収用熱交換器を圧縮冷媒の上流側から下流側方向にかけて複数段に分割し、吸収器から溶液熱交換器を介して発生器に到る吸収希溶液の内、溶液熱交換器に入る前の吸収希溶液を上記圧縮冷媒下流側の段の冷媒熱回収用熱交換器に、また溶液熱交換器を出た吸収希溶液を発生器と上記圧縮冷媒上流側の冷媒熱回収用熱交換器に各々流入させるようにしたことを特徴とする請求項２記載の冷凍装置。
【請求項７】
蒸発器は、冷媒液が蒸発器の伝熱面を一過性で流れるようになっており、同伝熱面を流下した未蒸発の冷媒液は、吸収器側に移動して吸収器を流下した吸収溶液に吸収されるようになっていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５又は６記載の冷凍装置。
【請求項８】
複数台の蒸気圧縮式冷凍機と、それら各蒸気圧縮式冷凍機に対応した冷媒熱回収用熱交換器とを備え、各蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒の熱を回収して対応する吸収式冷凍機駆動用の熱源として利用するようにしたことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６又は７記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、蒸気圧縮式冷凍機と該蒸気圧縮式冷凍機の排熱で駆動される吸収式冷凍機とを備え、それらを所望に組み合わせて作動可能とした冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に蒸気圧縮式冷凍機は、圧縮機、凝縮器、膨張弁、蒸発器をヒートポンプ作動可能に冷媒配管で接続して冷凍回路を構成しており、同冷凍回路中を流れる冷媒の方向を逆にすることにより、冷房や暖房を行えるようにしている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
このような蒸気圧縮式冷凍機における冷凍性能を改善する一つの方法として、例えば熱駆動型冷凍機である吸収式冷凍機を組み合わせることが従来から知られており、ガスエンジンその他の排熱で吸収式冷凍機を駆動し、そこで得られる冷熱を蒸気圧縮式の冷凍機に取り込み、蒸気圧縮式冷凍機の冷凍性能を増大させることについて、従来から種々の方法が提案されている（例えば特許文献２を参照）。
【０００４】
一方、これとは逆に上記蒸気圧縮式冷凍機側の排熱を利用して、吸収式冷凍機を駆動することについては、蒸気圧縮式冷凍機自体の排熱量が少なく、また排熱温度も低いため、そのままでは一般に吸収式冷凍機を駆動させることが困難であり、仮に駆動することが出来たとしても、その得られる冷凍性能向上効果が小さいこと、またコスト的にも課題があるなどの理由から、これまでは余り検討される事がなかった。
【０００５】
しかし、最近のエネルギーコストの上昇に対する対策や、ＣＯ2冷媒等の自然冷媒を利用する空気調和機を開発するに際して蒸気圧縮式冷凍機の性能改善が必要である等の事情から、上記蒸気圧縮式冷凍機自身の排熱を単なる給湯や暖房のためではなく、冷熱自体に変換して更に有効に利用する利用方法が求められつつある。
【０００６】
このような事情に基いて提案されたものとして、例えば発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器を備える吸収式冷凍サイクルと、圧縮機、熱源側熱交換器、減圧装置、利用側熱交換器を備える蒸気圧縮式冷凍サイクルとを備え、吸収式冷凍サイクルの発生器を含む各機器を循環する冷媒に蒸気圧縮式冷凍サイクルの熱源側熱交換器の排熱を熱回収させるとともに、吸収式冷凍サイクルの蒸発器によって蒸気圧縮式冷凍サイクルの熱源側熱交換器の出口側冷媒を冷却させることにより、系全体としての放出熱量を削減するとともに、消費電力の削減、並びに成績係数の向上を図るようにした冷凍装置がある（例えば特許文献３を参照）。
【０００７】
このような構成によれば、蒸気圧縮式冷凍機自身の排熱を単なる給湯や暖房ではなく、必要な冷熱に変換して吸収式冷凍機の駆動源として有効に利用することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２２８２２９号公報
【特許文献２】特開２００４−２８３７４号公報
【特許文献３】特開２００６−１７３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、以上のような蒸気圧縮式冷凍機と吸収式冷凍機を組み合わせた冷凍装置の冷凍能力を向上させるためには、すでに述べたように蒸気圧縮式冷凍機および吸収式冷凍機相互の排熱を如何に有効に活用するかが課題となる。
【００１０】
また、同時に相互の装置の構成を簡素化して、低コスト化を図ることも重要であり、特に蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒の熱を放熱する放熱用熱交換器を不要とすることが望まれる。
【００１１】
また、排熱利用型の吸収式冷凍機においては、コストの面から単効用冷凍サイクルで使用されるケースが多いが、排熱により冷媒蒸気を発生させる発生器を如何に低コスト化するかが課題となる。
【００１２】
すなわち、排熱利用型の吸収式冷凍機は、より安価な機器でないと回収熱量との関係で成立が困難であり、発生器の大幅な低コスト化が強く求められている。
【００１３】
しかし、上記特許文献３の冷凍装置の場合、蒸気圧縮式冷凍機からの圧縮冷媒を吸収式冷凍サイクル側発生器中の冷媒蒸気発生用第１の熱源側熱交換器に加え、外部空気を取り入れる冷却ファンを備えた圧縮冷媒熱放熱用の第３の熱源側熱交換器を介して蒸発器を構成している第２の熱源側熱交換器に供給して過冷却するようにしており、発生器の簡素化が不可能で、かつ圧縮冷媒熱放熱用の第３の熱源側熱交換器が必要であることから、システム全体が複雑で高コストなものになる欠点があり、上述のような要求に応じ切れていない。
【００１４】
本願発明は、このような課題を解決するためになされたもので、冷房運転時には、圧縮式冷凍機の圧縮後の冷媒の熱を予じめ吸収式冷凍機の吸収希溶液で熱回収し、その上で昇温された吸収希溶液のみを吸収式冷凍機の発生器内に流入フラッシュさせて冷媒蒸気を分離することにより、外部熱源を不用として吸収式冷凍機の発生器の構成の簡素化を図る一方、同時に蒸気圧縮式冷凍機の冷媒を冷却することによって利用側熱交換器に供給される膨張前の圧縮冷媒の冷却又は過冷却性能をアップして、蒸気圧縮式冷凍機の放熱用熱交換器を不要にした冷凍装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願発明は、上記の目的を達成するために、次のような有効な課題解決手段を備えて構成されている。
【００１６】
（１）  請求項１の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、蒸気圧縮式冷凍機と該蒸気圧縮式冷凍機の排熱で駆動される吸収式冷凍機とを備えてなる冷凍装置であって、上記蒸気圧縮式冷凍機の圧縮後の冷媒の熱を上記吸収式冷凍機の吸収希溶液で回収する冷媒熱回収用熱交換器を設け、同冷媒熱回収用熱交換器により上記圧縮冷媒の熱を回収した吸収希溶液を貫流状態で上記吸収式冷凍機の発生器内に流入させ、冷媒蒸気を分離することによって、上記吸収式冷凍機の発生器を、流入した吸収希溶液から冷媒蒸気を分離するだけの気液分離器とする一方、上記蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒を吸収式冷凍機の蒸発器によって、冷却又は過冷却することによって上記蒸気圧縮式冷凍機の冷凍性能を向上させたことを特徴としている。
【００１７】
このような構成によると、まず外部熱源がない場合にも吸収式冷凍機の駆動用熱源を確保することができ、また冷房運転時の蒸気圧縮式冷凍機における冷媒を凝縮、もしくは放熱する際の熱量を吸収式冷凍機の加熱源に全て利用することが可能となる。
【００１８】
そして、従来の発生器では、供給される吸収溶液を加熱し、溶液と冷媒蒸気を分離する必要があり、また吸収式冷凍機の運転サイクルより発生器の溶液温度が決定されるため、発生器内での蒸気圧縮式冷凍機の冷媒との交換熱量が限定されるが、上記の発生器と分離された冷媒熱回収用熱交換器で熱回収後に溶液を発生器に流入すれば、吸収溶液がフラッシングされるだけであり、同冷媒蒸気発生部を単に冷媒蒸気を分離しさえすれば足りる貫流型の気液分離器で構成することができ、従来のような外部熱源を流す熱源側熱交換器が不要となる。したがって、その構成が極めて簡単になり、低コスト化される。
【００１９】
また、同時に、蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒の熱は同吸収式冷凍機側の吸収希溶液によって熱回収されて効率良く冷却されるから、以後の過冷却度も向上し、蒸気圧縮式冷凍機自体の冷凍性能が向上するとともに、従来のような圧縮冷媒熱放熱用の熱交換器が不要になり、装置構成がシンプルで低コストなものになる。
【００２０】
さらに、この場合、上記蒸気圧縮式冷凍機の膨張前の冷媒の過冷却を上記吸収式冷凍機の蒸発器によって過冷却するようにすると、従来のように吸収式冷凍機の蒸発器に冷却水を循環させて過冷却する場合に比較して、該蒸発器における冷媒の蒸発温度を高くすることができる。
【００２１】
その結果、吸収式冷凍機を可及的に小型化することができ、また冷熱を有効に利用することができるようになる。
【００２２】
（２）  請求項２の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１の発明の課題解決手段の構成において、吸収器に流入させる吸収液を過冷却する吸収液過冷却器と、吸収器から発生器に供給される吸収希溶液と発生器からの吸収濃溶液とを熱交換する溶液熱交換器とを設け、吸収器出口側の吸収希溶液を、それら吸収液過冷却器、溶液熱交換器、冷媒熱回収用熱交換器の各々に分流させる一方、上記吸収器では、吸収液過冷却器を介して過冷却した上で流入させた吸収液の顕熱で吸収液に冷媒蒸気を吸収させるようにしたことを特徴としている。
【００２３】
このように、上述した冷媒熱回収用熱交換器、および発生器から吸収器に供給される吸収濃溶液の熱を吸収器から発生器に供給される吸収希溶液側に回収する溶液熱交換器に加えて、吸収器に流入させる吸収液を過冷却する吸収液過冷却器を設け、該吸収液過冷却器により吸収液を過冷却した上で吸収器に供給するようにし、吸収器では流入した吸収液の顕熱で蒸発器からの冷媒蒸気を吸収させる溶液分離冷却方式を採用した吸収式冷凍装置は、溶液自体の顕熱で吸収熱を取り去る方式のため、発生器への希溶液供給量を増加させても、従来の直接冷却方式の空冷又は水冷吸収器と比較して性能の低下がほとんど生じない。
【００２４】
したがって、発生器への希溶液供給量を増大させ、交換熱量を増加させて冷媒蒸気発生量を増大させたり、または冷媒熱回収熱交換器を小型することができる。
【００２５】
一方、そのように吸収器では流入した吸収液の顕熱で蒸発器からの冷媒蒸気を吸収するように構成する一方、吸収器出口側の吸収希溶液を溶液熱交換器、冷媒熱回収用熱交換器の各々に分流して流入させるようにすると、それらの各々で広い温度範囲に亘って有効かつ適切に吸収式冷凍機側希溶液への熱の回収（吸収濃溶液からの熱の回収および蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒からの熱の回収）が行われ、トータルとして効率の良い熱回収作用が実現される。
【００２６】
（３）  請求項３の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項２の発明の課題解決手段の構成において、溶液熱交換器を通して発生器からの吸収濃溶液と熱交換された吸収希溶液を冷媒熱回収用熱交換器の途中に流入させるようにしたことを特徴としている。
【００２７】
このような構成によると、溶液熱交換器を通すことなく冷媒熱回収用熱交換器に供給され、その全体を流れる低温の吸収希溶液で有効に熱回収を図ることができる一方、溶液熱交換器で発生器からの吸収濃溶液と熱交換されて温度が上昇した吸収希溶液が、さらに冷媒熱回収用熱交換器の途中から圧縮冷媒上流方向に流されて、有効に圧縮冷媒の熱により加熱昇温されて発生器に供給されるようになり、より熱回収効果が向上して、発生器での気液分離効果が向上する。
【００２８】
（４）  請求項４の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項２の発明の課題解決手段の構成において、溶液熱交換器を介して発生器からの吸収濃溶液と熱交換された吸収希溶液を発生器と冷媒熱回収用熱交換器の途中とに各々流入させるようにしたことを特徴としている。
【００２９】
このような構成によると、溶液熱交換器で発生器からの吸収濃溶液と熱交換されて温度が上昇した吸収希溶液の一部がそのまま発生器に、その他の吸収希溶液が冷媒熱回収用熱交換器の全体および途中からの両方で圧縮冷媒により加熱昇温されて発生器に供給されるようになり、それぞれの段階で各々有効に熱回収が行われるようになり、トータルとして熱回収率が向上する。
【００３０】
（５）  請求項５の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項２の発明の課題解決手段の構成において、冷媒熱回収用熱交換器を圧縮冷媒の上流側から下流側方向にかけて複数段に分割し、吸収器から溶液熱交換器を介して発生器に到る吸収希溶液の内、溶液熱交換器に入る前の吸収希溶液を上記圧縮冷媒下流側の段の冷媒熱回収用熱交換器に、また溶液熱交換器を出た吸収希溶液を上記圧縮冷媒上流側の冷媒熱回収用熱交換器に流入させるようにしたことを特徴としている。
【００３１】
このような構成によると、溶液熱交換器を通っていない最も温度が低い吸収希溶液が圧縮冷媒下流側で、また溶液熱交換器を通して相対的に温度が高くなった吸収希溶液が圧縮冷媒上流側で、それぞれ圧縮冷媒の熱を回収することになり、それぞれ熱交換に有効な温度差を確保して効率良く熱回収することができる。
【００３２】
（６）  請求項６の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項２の発明の課題解決手段の構成において、冷媒熱回収用熱交換器を圧縮冷媒の上流側から下流側方向にかけて複数段に分割し、吸収器から溶液熱交換器を介して発生器に到る希溶液の内、溶液熱交換器に入る前の吸収希溶液を上記圧縮冷媒下流側の段の冷媒熱回収用熱交換器に、また溶液熱交換器を出た吸収希溶液を発生器と上記圧縮冷媒上流側の冷媒熱回収用熱交換器に各々流入させるようにしたことを特徴としている。
【００３３】
このような構成によると、溶液熱交換器を通っていない最も温度が低い吸収希溶液が圧縮冷媒下流側で、また溶液熱交換器を通して相対的に温度が高くなった吸収希溶液が発生器と圧縮冷媒上流側の冷媒熱回収用熱交換器に供給され、それぞれ有効な温度差を確保して効率良く熱回収することができる。
【００３４】
（７）  請求項７の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，２，３，４，５又は６の発明の課題解決手段の構成において、蒸発器は、冷媒液が蒸発器の伝熱面を一過性で流れるようになっており、同伝熱面を流下した未蒸発の冷媒液は、吸収器側に移動して吸収器を流下した吸収溶液に吸収されるようになっていることを特徴としている。
【００３５】
このような構成によると、蒸発器の伝熱面で蒸発し切れずに底部まで流れ落ちた未蒸発の冷媒液は吸収器の底部へ移動し、同吸収器底部で再び吸収溶液に吸収される。そのため、吸収効率が向上する。
【００３６】
（８）  請求項８の発明の課題解決手段
この発明の課題解決手段は、上記請求項１，２，３，４，５，６又は７の発明の課題解決手段の構成において、複数台の蒸気圧縮式冷凍機と、それら各蒸気圧縮式冷凍機に対応した冷媒熱回収用熱交換器とを備え、各蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒の熱を回収して対応する吸収式冷凍機駆動用の熱源として利用するようにしたことを特徴としている。
【００３７】
このような構成によると、上述の各発明の構成による作用効果が得られることはもちろん、蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒の排熱量が大きくなるので（設置台数分だけ）、吸収式冷凍機側の駆動能力（冷媒蒸気発生量）も大きくすることができる。
【発明の効果】
【００３８】
以上の結果、本願発明によると、蒸気圧縮式冷凍機および吸収式冷凍機相互の排熱を有効に活用して蒸気圧縮式冷凍機の性能を向上させることができることはもちろん、従来のような蒸気圧縮式冷凍機側の圧縮冷媒の冷媒熱放熱用熱交換器が不要になるとともに、吸収式冷凍機側発生器も単に気液分離器によるシンプルかつ低コストな構成のもので足りるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本願発明の実施の形態１に係る冷凍装置の構成を示す冷凍回路図である。
【図２】本願発明の実施の形態２に係る冷凍装置の構成を示す冷凍回路図である。
【図３】本願発明の実施の形態３に係る冷凍装置の構成を示す冷凍回路図である。
【図４】本願発明の実施の形態４に係る冷凍装置の構成を示す冷凍回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
以下、本願発明の幾つかの実施の形態について、詳細に説明する。
【００４１】
（実施の形態１）
先ず図１は、蒸気圧縮式冷凍機と外部熱源を備えた吸収式冷凍機とを組み合わせ、吸収式冷凍機の蒸発器で蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒を冷却又は過冷却するようにしてなる冷凍装置において、吸収式冷凍機の外部に蒸気圧縮式冷凍機の冷房運転時における圧縮冷媒の熱を、予じめ吸収式冷凍機の吸収器から発生器（気液分離器）に供給される吸収希溶液によって回収し、同吸収希溶液のみを液単独、もしくは２層流の貫流方式で吸収式冷凍機の発生器内に流入させる冷媒熱回収用熱交換器を設け、吸収式冷凍機の発生器では、外部熱源によることなく、同冷媒熱回収用熱交換器で回収した蒸気圧縮式冷凍機の冷媒の熱によって効率良く気液分離を行わせる一方、蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒の効果的な放熱を図るようにした本願発明の実施の形態１に係る冷凍装置の構成を示している。
【００４２】
この実施の形態における一例として蒸気圧縮式冷凍機Ｘは、冷媒として自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ2）が採用されており、同冷媒を圧縮する圧縮機１、膨張弁２，２、利用側熱交換器（室内機）３，３、アキュムレータ４等を、図示のようにヒートポンプ作動可能に冷媒配管５ａ，５ｂ（圧縮機吐出側５ａ／吸入側５ｂ）で接続して冷凍回路を構成しており、例えば４路切換弁等（図示省略）を設け、必要に応じて同冷凍回路中を流れる冷媒の方向を逆にすることにより、冷房や暖房を行えるようにしている。すなわち、上記利用側熱交換器３，３は冷房運転時には上記二酸化炭素冷媒を吸熱させて室内の冷房を行う作用を果す一方、暖房運転時には上記二酸化炭素冷媒の熱を放熱して室内の暖房を行う作用を果たすようになっている。
【００４３】
但し、この実施の形態では、特に暖房運転時の場合を問題としないので、図では冷房運転時の場合を前提として示している（したがって、上記４路切換弁の図示も省略している）。
【００４４】
一方、吸収式冷凍機Ｙは、例えば臭化リチウム（ＬｉＢｒ）を吸収液、水（Ｈ2Ｏ）を冷媒とし、吸収液（ＬｉＢｒ）への冷媒の吸収（Ｈ2Ｏ）および放出作用を利用して必要な冷凍能力を発揮するようになっている。そして、この実施の形態の場合、外部熱源による加熱用熱交換器（温水コイル等）を備えることなく、吸収器１３で冷媒を吸収して吸収液の濃度が低下した吸収希溶液中から冷媒蒸気を分離して吸収液の濃度が高い吸収濃溶液を得る発生器１１と、冷却ファン１２ａを備え、上記発生器１１において吸収希溶液から分離した冷媒蒸気を導入し、外部空気により冷却することによって凝縮液化させる空冷凝縮器１２と、１つの密閉容器１９内に相互に隣接して配置されていて、上記空冷凝縮器１２によって液化された冷媒液を導入して低圧下で蒸発（気化）させる蒸発器１４および上記蒸発器１４で発生した冷媒蒸気を吸収させるための吸収器１３と、溶液ポンプ１７から吐出される吸収希溶液の一部（濃溶液と希溶液の混合液の大部分）を導入してこれを過冷却する冷却ファン１５ａを持つ空冷冷却器１５と、上記発生器器１１からの高温の吸収濃溶液と上記吸収器１３からの低温の吸収希溶液とを相互に熱交換させて吸収希溶液の温度を上げる溶液熱交換器１６と、上記吸収器１３で冷媒蒸気を吸収して吸収剤の濃度が低下した吸収希溶液を濃縮するために再び上記発生器１１に供給するとともに、これらの各々を冷媒配管２１および溶液配管２３〜２７によってヒートポンプ作動可能に接続して構成されている。
【００４５】
すなわち、この実施の形態の場合、上記のように吸収器１３に入る吸収溶液を冷却ファン１５ａを備えた空冷冷却器１５によって十分に過冷却（溶液配管２５を介して循環）し、同過冷却された吸収溶液に蒸発器１４と並設された吸収器１３内で、蒸発器１４で蒸発させた冷媒蒸気を吸収させるようになっており、吸収時に発生する吸収熱は当該空冷冷却器１５により過冷却された吸収溶液の顕熱で取り去り、吸収溶液は空冷冷却器１５で間接的に冷却される溶液分離冷却（間接空冷）方式が採用されている。
【００４６】
このように、吸収器１３に流入させる吸収溶液を過冷却する空冷冷却器１５を設け、吸収器１３では流入した吸収溶液の顕熱で蒸発器１４からの冷媒蒸気を吸収する溶液分離冷却方式を採用した吸収式冷凍機の場合、空冷その他の溶液冷却器（図は空冷）で溶液を過冷却し、溶液の顕熱で吸収熱を取り去る方式のため、発生器１１への希溶液供給量を増加させても、性能の低下がほとんど生じない。
【００４７】
したがって、発生器１１への吸収希溶液供給量を増大させることができる。
【００４８】
また吸収器１３部分において直接流入溶液を冷却して冷媒蒸気を吸収させる直接冷却方式に比較して、吸収器１３のコンパクト化を図ることができる。
【００４９】
なお、図１では詳細な構造は示していないが、上記蒸発器１４、吸収器１３の各々上部には、例えば冷媒、吸収溶液をそれぞれ均等に分配するための冷媒分配トレイ、吸収溶液分配トレイを各々設けている。また上記蒸発器１４の熱交換器７は例えば蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側冷凍回路の圧縮機吐出側冷媒配管５ａの一部をなすように構成されており、その内部は圧縮機１から吐出された圧縮冷媒（ＣＯ2冷媒）を流す被冷却体通路となっている。
【００５０】
そして、同熱交換器７の表面に冷媒を例えば液膜状態で流下させて蒸発させることにより内部の圧縮冷媒を効率良く冷却するようになっている。また上記吸収器１３の熱交換器１８は、例えばコルゲート構造に折り曲げて並設したプレートの両面を溶液が液膜状態で垂直に流下することで、冷媒蒸気の吸収をより効果的に促進させるような構造になっている。
【００５１】
また上記蒸発器１４は、例えば冷媒液が一過性で上記熱交換器７の伝熱面を流れ落ちるようになっており、底部まで流れ落ちた未蒸発の冷媒液は上記吸収器１３底部の液留り部１９ａへ移動し、同液留り部１９ａ部分で再び吸収溶液に吸収されるようになっている。そのため、吸収効率が向上する。
【００５２】
また、符号１０は、一例として、その内側熱交換部６が、上記蒸発器１４の過冷却用熱交換器７と同じように、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの圧縮機吐出側冷媒配管５ａの一部を形成しているとともに、同熱交換部６の外周に希溶液通路８が設けられた２重管構造の熱交換器に構成され、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの圧縮機１で圧縮された圧縮冷媒の熱を上記吸収式冷凍機Ｙの吸収器１３から発生器１１に供給される吸収希溶液により熱回収するための冷媒熱回収用熱交換器であり、同冷媒熱回収用熱交換器１０の希溶液通路８内に、上記吸収器１３で冷媒蒸気を吸収して濃度および温度が低下した吸収希溶液の一部、例えば溶液熱交換器１６を通る前の吸収器１３出口配管２４側からの吸収希溶液を溶液配管２６，２６Ｂ（分岐管）を介して導入して、圧縮冷媒の下流側から上流側方向の全体に流し、上記圧縮機１から吐出された圧縮冷媒の熱を有効に回収させた上で、溶液配管２７を介して上記吸収式冷凍機Ｙの発生器１１内に液単体、もしくは２層流で流入し、発生器１１内で溶液のフラッシングを生じさせることによって効率良く冷媒蒸気を発生させて気液分離を行わせる一方、さらに蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の圧縮冷媒を効率良く冷却することによって、以降の蒸発器１４の過冷却熱交換器７部分での冷却又は過冷却性能をアップさせるとともに、従来の蒸気圧縮式冷凍機側の放熱用熱交換器（特許文献３の第３の熱源用熱交換器３５に相当）を不要にしている。この冷媒熱回収用熱交換器１０は、発生器器１１とは別体に構成されている。
【００５３】
一方、この実施の形態の場合、上記溶液熱交換器１６を通して熱交換され、昇温された吸収希溶液は、そのまま下流側溶液配管２６Ａを介して発生器１１に流入される。
【００５４】
そして、それによって、上記吸収器１３の出口から発生器１１側に供給される希溶液は低温から高温まで効果的に熱回収される。
【００５５】
すでに述べたように、蒸気圧縮式冷凍機Ｘと吸収式冷凍機Ｙを組み合わせた冷凍装置の冷凍能力を向上させるためには、蒸気圧縮式冷凍機Ｙおよび吸収式冷凍機Ｘ相互の排熱を如何に有効に活用するかが課題となる。
【００５６】
また、同時に相互の装置の構成を簡素化して、低コスト化を図ることも重要であり、蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側圧縮冷媒の熱を放熱する従来の放熱用熱交換器を不要にすることが望まれる。
【００５７】
また、一般に排熱で駆動される排熱利用型の吸収式冷凍機Ｘにおいては、コストの面から単効用冷凍サイクルで使用されるが、排熱により冷媒蒸気を発生させる発生器を如何に低コスト化するかが問題となる。
【００５８】
すなわち、排熱利用型吸収式冷凍機は、より安価な機器でないと回収熱量との関係で成立が困難であり、発生器の大幅な低コスト化が排熱駆動型の吸収式冷凍装置には求められている。
【００５９】
これに対し、以上のような構成の場合、冷媒蒸気発生手段である発生器１１の外部に位置して、発生器１１とは全く別体に構成された上記冷媒熱回収用熱交換器１０部分で、吸収器１３の出口から発生器１１側に供給される低温の吸収希溶液により、蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の圧縮機１から吐出された高温の圧縮冷媒が効率良く冷却された後に、吸収式冷凍機Ｙの蒸発器に供給されて冷却又は過冷却されるとともに、それによって同吸収希溶液が高温状態に加熱された後に、上記冷媒熱回収用熱交換器１０の出口側溶液配管２７を介して発生器１１内に供給され、効果的にフラッシングして、冷媒蒸気と吸収濃溶液とに気液分離される。
【００６０】
したがって、同構成によると、冷房運転時における蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側圧縮冷媒の熱（放熱もしくは凝縮する際の熱量の全て）を吸収式冷凍機Ｙ側の駆動熱源として有効に活用することができるようになり、その分吸収式冷凍機の冷凍能力を増大させることができる。
【００６１】
また、外部排熱源がない場合にも、安定した吸収冷凍作用を確保することができる。
【００６２】
特に上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の圧縮冷媒は、上記のように吸収希溶液側に熱が奪われることにより冷却されて温度が低下した後に、さらに吸収式冷凍機Ｙ側の蒸発器１４に供給されて過冷却される。したがって、上記冷媒熱回収用熱交換器１０がない場合に比べて、より有効に圧縮冷媒が過冷却され、利用側熱交換器３に供給される液冷媒の温度を有効に低下させることができる。その結果、利用側熱交換器の冷房性能が十分に向上する。
【００６３】
それらの結果、従来のような蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側の圧縮冷媒の冷媒熱放熱用熱交換器が不要になるとともに、吸収式冷凍機Ｙ側発生器も不用で、単に発生器１１も希液分離するだけで良く、シンプルかつ低コストな構成のもので足りるようになる。
【００６４】
さらに、上記のように、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘの膨張前の冷媒を上記吸収式冷凍機Ｙの蒸発器１４によって過冷却するようにすると、従来のように吸収式冷凍機Ｙの蒸発器１４に冷却水を循環させて過冷却する場合に比較して、該蒸発器１４における冷媒の蒸発温度を高くすることができる。
【００６５】
その結果、吸収式冷凍機Ｙを可及的に小型化することができ、また冷熱を有効に利用することができるようになる。
【００６６】
（実施の形態２）
次に図２は、本願発明の実施の形態２に係る冷凍装置の構成を示している。
【００６７】
この実施の形態の場合にも、上記実施の形態１のものと同様に、蒸気圧縮式冷凍機と該蒸気圧縮式冷凍機の排熱で駆動される吸収式冷凍機とを外部設置型の冷媒熱回収用熱交換器を介して組み合わせ、冷房運転時、圧縮式冷凍機側の圧縮後の冷媒と吸収式冷凍機側吸収器からの吸収希溶液とを熱交換させ、圧縮冷媒の熱により吸収式冷凍機の吸収希溶液の温度を高くした上で吸収式冷凍機の発生器に流入させて吸収式冷凍機を駆動するようにすることにより、吸収式冷凍機の発生器部分を単に吸収希溶液から冷媒蒸気を分離することで足りる気液分離器により構成する一方、それにより併せて蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒を冷却することによって蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒の冷却性能を向上させ、蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒の放熱用熱交換器を不要にしている。
【００６８】
そして、その場合において、この実施の形態２では、例えば図２に詳細に示すように、上述の実施の形態１における冷媒熱回収用熱交換器１０の外周側吸収希溶液通路８部分を、圧縮冷媒の流れる方向に沿って上流側８Ａ部分と下流側８Ｂ部分との２つの部分に分け、同２つの吸収希溶液通路８Ａ，８Ｂ部分を相対的に径が小さい所定の径の連通路２９で相互に連通させることによって、上流側熱交換器１０Ａと下流側熱交換器１０Ｂとの２つの熱交換器とし、吸収器１３の出口配管２４側から溶液配管２６，２６Ｂ（分岐管）を介して発生器１１側に供給される溶液熱交換器１６を通す前の吸収希溶液の一部を下流側熱交換器１０Ｂの吸収希溶液通路８Ｂの下流端に供給して、同下流側吸収希溶液通路８Ｂの下流端側から上流側吸収希溶液通路８Ａの上流端方向に高温の蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒（ＣＯ2冷媒）の流れと対向するように流し、また溶液熱交換器１６を通して吸収希溶液と熱交換した吸収希溶液の全て（残りの吸収希溶液）を溶液配管２６Ａを介して上流側熱交換器１０Ａの吸収希溶液通路８Ａの下流端側に（冷媒熱回収用熱交換器１０全体の途中に）供給して、同上流側吸収希溶液通路８Ａの下流端側から上流端方向に高温の蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒（ＣＯ2冷媒）の流れと対向するように流す。
【００６９】
このように、冷媒熱回収用熱交換器１０（具体的には、その吸収希溶液が流れる希溶液通路８部分）を上流側部分１０Ａ（８Ａ）と下流側部分１０Ｂ（８Ｂ）に分割し、それらの間を通路径が縮小した連通路２９で連通させるとともに、それら各々の下流端部分に溶液熱交換器１６前後の各吸収希溶液を流入させ、それぞれ有効な温度差を取りながら段階的に時間をかけて吸収希溶液を流すようにすると、下流側熱交換器１０Ｂ（８Ｂ）、上流側熱交換器１０Ａ（８Ａ）それぞれの通路部分で熱回収に有効な温度勾配を確保することができるとともに、それぞれの通路内での吸収希溶液の滞留時間が長くなり、対応する下流側熱交換部６Ｂ，上流側熱交換部６Ａとの熱交換時間も長くなる。
【００７０】
そして、それによって溶液熱交換器１６を通す前の低温の吸収希溶液を高温の圧縮冷媒（ＣＯ2冷媒）と効率良く熱交換させ、より有効に圧縮冷媒の熱を回収して十分に昇温させた後に、吸収希溶液を溶液配管２７を介して発生器１１内に供給し、発生器１１内で効率良くフラッシングさせて気液分離させる一方、蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側圧縮冷媒の温度を有効に低下させた上で蒸発器１４に供給し、より効果的に過冷却するようにしたことを特徴とするものである。
【００７１】
このように、冷媒熱回収用熱交換器１０を圧縮冷媒の流れる上流側から下流側方向にかけて複数段に分割し、吸収器１３の出口側から溶液配管２４，２６、溶液熱交換器１６を介して発生器１１側に供給される全吸収希溶液の内、溶液熱交換器１６に入る前の吸収希溶液を上記圧縮冷媒下流側の段の冷媒熱回収用熱交換器１０Ｂに、また溶液熱交換器１６を通して発生器１１からの吸収濃溶液の熱を回収した残りの吸収希溶液の全てを上記圧縮冷媒上流側の冷媒熱回収用熱交換器１０Ａにそれぞれ流入させるようにした場合、溶液熱交換器１６を通っていない最も温度が低い吸収希溶液が圧縮冷媒下流側から上流側までの冷媒熱回収用熱交換器１０Ｂ，１０Ａの全体で、また溶液熱交換器１６を通して熱回収され、相対的に温度が高くなった残りの吸収希溶液の全てが、より高温の圧縮冷媒上流側の冷媒熱回収用熱交換器１０Ａで、それぞれ熱回収に有効な温度差を保って効果的に圧縮冷媒の熱を回収することができるので、吸収濃溶液および圧縮冷媒からの熱の回収度合が向上して、一層吸収希溶液の温度が高くなり、より有効な冷媒蒸気の分離効果、吸収溶液の濃縮効果、圧縮冷媒の冷却効果を得ることができる。
【００７２】
また、実施の形態１の場合と同様に、従来のような蒸気圧縮式冷凍機の放熱用の熱交換器の削減が可能となり、吸収式冷凍機による冷熱変換が有効に利用可能となるので、蒸気圧縮式冷凍機の性能も大幅に改善される。
【００７３】
その他の部分の構成は、上述した実施の形態１のものと同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００７４】
（変形例）
なお、以上の構成に対して、上記冷媒熱回収用熱交換器１０は、上記実施の形態１のものと同様の単体構造とし、その希溶液通路８の下流端部と中間部（途中）に、それぞれ上述の溶液配管２６Ｂ，２６Ａの下流側を接続することによって、上記と略同様の作用を得るようにしても良い。
【００７５】
（実施の形態３）
次に図３は、本願発明の実施の形態３に係る冷凍装置の構成を示している。
【００７６】
この実施の形態の場合にも、上記実施の形態１のものと同様に、蒸気圧縮式冷凍機と該蒸気圧縮式冷凍機の排熱で駆動される吸収式冷凍機とを外部設置型の冷媒熱回収用熱交換器を介して組み合わせ、冷房運転時、圧縮式冷凍機側の圧縮後の冷媒と吸収式冷凍機側吸収器からの吸収希溶液とを熱交換させ、圧縮冷媒の熱により吸収式冷凍機の吸収希溶液の温度を高くした上で吸収式冷凍機の発生器に流入させて吸収式冷凍機を駆動するようにすることにより、吸収式冷凍機の発生器を単に吸収希溶液から冷媒蒸気を分離すれば足りる気液分離器により構成する一方、それにより併せて蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒を冷却することによって蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒の冷却性能を向上させ、蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒の放熱用熱交換器を不要にしている。
【００７７】
そして、その場合において、上記実施の形態２の場合と同様に、上記冷媒熱回収用熱交換器１０部分を、例えば図３に示すように、蒸気圧縮式冷凍機Ｘの圧縮機１吐出側冷媒配管５ａ途中の熱交換部６を上流側６Ａと下流側６Ｂとの２つの部分に分けるとともに、それらの各々の外周側吸収希溶液通路８部分も上流側、下流側の２つの部分８Ａ，８Ｂに分け、同吸収希溶液通路８Ａ，８Ｂ部分を所定の太さの連通パイプ２９で相互に連通させて、下流側通路８Ｂ下流端側から上流側通路８Ａ方向に溶液熱交換器１６を通す前の吸収希溶液を溶液配管（分岐管）２６Ｂを介して、また上流側通路８Ａの下流端から上流側通路８Ａの上流端方向に溶液熱交換器１６を通した吸収希溶液の内の溶液配管２６Ａを介して直接発生器１１に供給されるものを除いた吸収希溶液を溶液配管（分岐管）２６Ｃを介して、それぞれ供給し、それぞれ圧縮冷媒の流れと対向させて流すように構成している。
【００７８】
このように、冷媒熱回収用熱交換器１０を圧縮冷媒の流れる上流側から下流側方向にかけて複数段に分割し、吸収器１３の出口配管２４側から溶液配管２６、溶液熱交換器１６を介して発生器１１側に供給される吸収希溶液の内、溶液熱交換器１６に入る前の吸収希溶液を溶液配管（分岐管）２６Ｂを介して上記圧縮冷媒下流側の段の冷媒熱回収用熱交換器１０Ｂに、また溶液熱交換器１６を通して発生器１１からの吸収濃溶液の熱を回収した吸収希溶液の一部を溶液配管（分岐管）２６Ｃを介して上記圧縮冷媒上流側の冷媒熱回収用熱交換器１０Ａにそれぞれ流入させるようにした場合、実施の形態２の場合と同様に、溶液熱交換器１６を通っていない最も温度が低い吸収希溶液が圧縮冷媒下流側から上流側までの冷媒熱回収用熱交換器１０Ｂ，１０Ａの全体で、また溶液熱交換器１６を通して熱回収され、相対的に温度が高くなった残りの吸収希溶液の一部が、より高温の圧縮冷媒上流側の冷媒熱回収用熱交換器１０Ａで、それぞれ熱回収に有効な温度差を保って効果的に圧縮冷媒の熱を回収することができるので、吸収濃溶液および圧縮冷媒からの熱の回収度合が向上して、一層吸収希溶液の温度が高くなり、より有効な冷媒蒸気の分離効果、吸収溶液の濃縮効果、圧縮冷媒の冷却効果を得ることができる。
【００７９】
また、実施の形態１の場合と同様に、従来のような蒸気圧縮式冷凍機の放熱用の熱交換器の削減が可能となり、吸収式冷凍機による冷熱変換が有効に利用可能となる。
【００８０】
もちろん、この構成の場合、吸収器１３の出口配管２４側から溶液配管２６を介して発生器１１側に供給される吸収希溶液の全てを圧縮冷媒の熱で昇温させるわけではないが、溶液熱交換器１６を介してそのまま発生器１１に供給される吸収希溶液は、一旦吸収濃溶液と熱交換されて十分に昇温されているので、発生器１１内に入ると、ほぼ実施の形態２のものと同等に吸収液の濃縮に寄与する効果を得ることができる。
【００８１】
その他の部分の構成は、上述した実施の形態１，２のものと全く同様であり、同様の作用効果を奏する。
【００８２】
（実施の形態４）
次に図４は、本願発明の実施の形態４に係る冷凍装置の構成を示している。
【００８３】
この実施の形態の場合にも、上記実施の形態１，２，３のものと同様に、蒸気圧縮式冷凍機と該蒸気圧縮式冷凍機の排熱で駆動される吸収式冷凍機とを冷媒熱回収用熱交換器を介して組み合わせ、冷房運転時、圧縮式冷凍機側の圧縮後の冷媒と吸収式冷凍機側吸収器からの吸収希溶液とを熱交換させ、圧縮冷媒の熱により吸収式冷凍機の吸収希溶液の温度を高くした上で吸収式冷凍機の冷媒蒸気発生部に流入させて吸収式冷凍機を駆動するようにすることにより、吸収式冷凍機の冷媒蒸気発生器を吸収希溶液から冷媒蒸気を分離することができる気液分離器で足りるようにする一方、それにより併せて蒸気圧縮式冷凍機の圧縮冷媒を冷却することによって蒸気圧縮式冷凍機側の冷凍性能を向上させ、蒸気圧縮式冷凍機側圧縮冷媒の放熱用熱交換器を不要にしている。
【００８４】
そして、その場合において、この実施の形態４では、上記蒸気圧縮式冷凍機Ｘを複数台Ｘ1，Ｘ2分設け、それらの各々に上記同様の冷媒熱回収用熱交換器１０，１０・・を設けた上で、各実施の形態同様の一台の吸収式冷凍機Ｙに共通に組み合わせて構成したことを特徴とするものである（但し、図４の構成では、一例として上述の実施の形態１に適用した場合で例示）。
【００８５】
このような構成によると、上述の実施の形態１〜３の各々の構成による作用効果が得られることはもちろん、蒸気圧縮式冷凍機Ｘ側圧縮冷媒の排熱量が大きく増大するので、それに応じて吸収式冷凍機Ｙ側の駆動能力も大きく増大させることができ、より性能が向上する。
【符号の説明】
【００８６】
１は圧縮機、２は膨張弁、３は利用側熱交換器、４はアキュムレータ、５ａ，５ｂは蒸気圧縮式冷凍機側冷凍回路の冷媒配管、６（６Ａ，６Ｂ）は熱交換部、７は蒸発器の熱交換部、８（８Ａ，８Ｂ）は冷媒熱回収用熱交換器の希溶液通路、１０（１０Ａ，１０Ｂ）は冷媒熱回収用熱交換器、１１は発生器、１２は空冷凝縮器、１３は吸収器、１４は蒸発器、１５は空冷冷却器、１７は溶液ポンプ、１８は吸収器のプレート、Ｘ（Ｘ1，Ｘ2）は蒸気圧縮式冷凍機、Ｙは吸収式冷凍機である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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