(57)【要約】【課題】  エネルギー効率が高く、低コストで運転することができ、またサイズが従来のものと同等の大きさの冷熱生成システム及びこの冷熱生成システムを利用して冷熱を生成する冷熱生成方法を提供する。【解決手段】  圧縮機７と、蒸気発生器２と、蒸発器３と、凝縮器５と、補助圧縮機構（エジェクタ４等）とを備え、蒸発器３から出た冷媒ガスを圧縮機７により加圧し、この加圧された冷媒ガスを、蒸気発生器２から発生した冷媒ガスにより駆動される補助圧縮機構によって加圧する冷熱生成システム１であって、圧縮機７を、排熱を発生する動力源（ガスエンジン３０）により駆動し、動力源により発生した排熱により蒸気発生器２を加熱するものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、蒸気発生器と、蒸発器と、凝縮器と、補助圧縮機構とを備え、前記蒸発器から出た冷媒ガスを前記圧縮機により加圧し、該加圧された冷媒ガスを、前記蒸気発生器から発生した冷媒ガスにより駆動される前記補助圧縮機構によって加圧する冷熱生成システムであって、
前記圧縮機を、排熱を発生する動力源により駆動し、前記動力源により発生した排熱により前記蒸気発生器を加熱することを特徴とする冷熱生成システム。
【請求項２】
前記動力源は、ガスエンジンからなることを特徴とする請求項１記載の冷熱生成システム。
【請求項３】
前記補助圧縮機構は、エジェクタからなることを特徴とする請求項１又は２記載の冷熱生成システム。
【請求項４】
前記エジェクタの圧力比が、１．０〜１．１の範囲であることを特徴とする請求項３記載の冷熱生成システム。
【請求項５】
前記補助圧縮機構は、前記蒸気発生器から発生した冷媒ガスによって駆動される膨張機と、該膨張機で発生した動力で駆動される補助圧縮機からなることを特徴とする請求項１又は２記載の冷熱生成システム。
【請求項６】
前記凝縮器に貯留された凝縮液冷媒の一部が移送される受液器を備え、該受液器から前記蒸気発生器へ凝縮液冷媒を移送するのに、ダンプトラップ方式を採用したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の冷熱生成システム。
【請求項７】
凝縮液冷媒を減圧して前記凝縮器から前記蒸発器に移送する第２の膨張機と、凝縮液冷媒を前記凝縮器から前記蒸気発生器に移送する液戻しポンプを備え、該液戻しポンプは、前記第２の膨張機で発生した動力により駆動されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の冷熱生成システム。
【請求項８】
前記蒸気発生器を流れる冷媒と、前記蒸発器、前記圧縮機を流れる冷媒は、同一の物質からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の冷熱生成システム。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の冷熱生成システムによって、冷熱を生成することを特徴とする冷熱生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷熱生成システム及び冷熱生成方法に関し、特に省エネルギーを実現することができ、低コストで冷熱を生成することのできる冷熱生成システム及びこの冷熱生成システムを利用して冷熱を生成する冷熱生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来のガスエンジンを利用した冷熱生成システムを示す構成図である。なお図５に示す冷熱生成システム４０は、一般的にガスヒートポンプ（ガスヒーポン）と呼ばれているものである。
【０００３】
図５に示す冷熱生成システム４０は、まず代替フロン等の冷媒ガスを圧縮機４１で高温・高圧になるように圧縮する。この圧縮機４１は、ガスエンジン４２の動力を用いて駆動されている。なお圧縮機４１が回転式の場合は、ガスエンジン４２の軸動力を用いるようにすればよい。
【０００４】
まず圧縮機４１で圧縮された冷媒ガスは、凝縮器４３に送られて冷却水により冷却されて液化し、凝縮液冷媒となる。そして膨張弁４４に移送された凝縮液冷媒は、膨張弁４４で減圧される。その後、減圧された凝縮液冷媒は蒸発器４５に送られて蒸発器４５内で気化し、冷媒ガスとなる。ここで、凝縮液冷媒が冷媒ガスとなるときに気化熱が奪われるため、蒸発器４５が冷却される。この蒸発器４５に、冷熱負荷をパイプ等で通過させることにより、冷熱負荷を冷却する。
蒸発器４５で発生した冷媒ガスは、再び圧縮機４１に送られて圧縮される。このようなサイクルを繰り返すことにより、連続的に冷熱が生成されることとなる。
【０００５】
図６は、従来の蒸気噴射式冷凍装置（冷熱生成システム）を示す構成図である（例えば、特許文献１参照）。なお図６に示す冷熱生成システムでは、エジェクタ５２と圧縮機５４の両方が備えられている。
【０００６】
図６に示す冷熱生成システムの動作について説明する。冷熱生成システム５０の全体を流れる冷媒は、まず蒸気発生器５１で温水等により加熱され１次蒸気（駆動蒸気）となって、エジェクタ５２に送られる。エジェクタ５２では、蒸発器５３で気化し圧縮機５４で圧縮された冷媒ガス（２次蒸気）を、１次蒸気のノズルからの噴射によって吸引し混合する。このとき冷媒ガスの気化熱により蒸発器５３の温度が下がり、蒸発器５３内を流れる水等の冷熱負荷を冷却する。エジェクタ５２では混合ガスが昇圧され凝縮器５５の冷却水によって凝縮液冷媒となり、凝縮液冷媒の一部は液戻しポンプ５６によって蒸気発生器５１に送られる。凝縮液冷媒の残りは膨張弁５７で冷熱生成に必要な状態まで減圧され、蒸発器５３に送られる。このようなサイクルを繰り返すことにより冷熱が生成されることとなる。
【特許文献１】特開昭５７−１３４６６７号公報（図５、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のガスエンジンを利用した冷熱生成システム（ガスヒートポンプ）では、圧縮機４１をガスエンジン４２の動力を用いて駆動しており、ガスエンジン４２から排熱が出ることとなる。しかしこの排熱は、冬季の暖房時に利用する以外は一般的に捨てられるため、エネルギー効率があまりよくないという問題点があった。またガスエンジン４２からの排熱を用いて、吸収式冷凍機等の熱駆動冷熱生成システムを駆動させることは可能であるが、ガスヒートポンプに熱駆動冷熱生成システムを組み合わせると、冷熱生成システムが２系統となり、設置面積が大きい、初期コストがかかる、メンテナンスの負担が大きい等の問題が発生する。
【０００８】
また従来の蒸気噴射式冷凍装置（冷熱生成システム）では（例えば、特許文献１参照）、エジェクタ５２と圧縮機５４を用いることにより、必要な冷房能力を賄うようにしている。しかし、蒸気発生器５１に凝縮液冷媒を戻すのに液戻しポンプ５６を使用しているため、この液戻しポンプ５６を駆動する動力が必要となり、冷熱生成システムの効率を表す成績係数（ＣＯＰ）が低下するという問題点があった。特に、最近は成績係数の向上を目的として冷媒の高圧化が進みつつあるが、冷媒の高圧化により蒸気発生器５１と凝縮器５５の圧力差が大きくなるため、液戻しポンプ５６を駆動する動力を大きくしなければならなかった。
【０００９】
本発明は、エネルギー効率が高く、低コストで運転することができ、またサイズが従来のものと同等の大きさの冷熱生成システム及びこの冷熱生成システムを利用して冷熱を生成する冷熱生成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る冷熱生成システムは、圧縮機と、蒸気発生器と、蒸発器と、凝縮器と、補助圧縮機構とを備え、蒸発器から出た冷媒ガスを圧縮機により加圧し、この加圧された冷媒ガスを、蒸気発生器から発生した冷媒ガスにより駆動される補助圧縮機構によって加圧する冷熱生成システムであって、圧縮機を、排熱を発生する動力源により駆動し、動力源により発生した排熱により蒸気発生器を加熱するものである。
圧縮機を、排熱を発生する動力源により駆動し、動力源により発生した排熱により蒸気発生器を加熱して冷媒ガスを発生し、この冷媒ガスによって補助圧縮機構（エジェクタ等）を駆動する。このため排熱を有効利用することができ、エネルギー効率が向上し、低コストで冷熱を生成することが可能となる。またこの冷熱生成システムを１系統で構成すれば、従来のガスヒートポンプと同等の大きさで冷熱発生能力を増大させることができる。
【００１１】
また本発明に係る冷熱生成システムは、上記の動力源が、ガスエンジンからなるものである。
圧縮機を、例えば専用のガスエンジンで駆動させることにより、圧縮機の駆動動力及び蒸気発生器を加熱する排熱量を一定比率で安定して供給可能となるため、圧縮機や補助圧縮機構を最も効率の良いポイントで設計することが可能となり、さらに低コストで冷熱生成システムを運転することが可能となる。
また冷熱需要が定格以下の場合にはガスエンジンを部分負荷運転することになるが、一般的に部分負荷運転時の効率は定格運転時に比較して低くなる。そのため従来のガスヒートポンプシステムでは冷熱生成システムとしての効率も低下することになる。効率が低下するということは排熱の割合が高くなるということである。本発明に係る冷熱生成システムでは排熱を有効利用するため、冷熱生成システムとしての効率低下を低減することが可能となる。
【００１２】
また本発明に係る冷熱生成システムは、上記の補助圧縮機構が、エジェクタからなるものである。
上記の補助圧縮機構をエジェクタで構成することにより、高いエネルギー効率の冷熱生成システムを得ることができる。
【００１３】
また本発明に係る冷熱生成システムは、上記のエジェクタの圧力比が、１．０〜１．１の範囲であるものである。
エジェクタの圧力比を１．０〜１．１の範囲で設計することにより、ガスエンジンの排熱を有効に活用し、本発明に係る冷熱生成システムの効率を飛躍的に向上させることが可能となる。
【００１４】
また本発明に係る冷熱生成システムは、上記の補助圧縮機構が、蒸気発生器から発生した冷媒ガスによって駆動される膨張機と、この膨張機で発生した動力で駆動される補助圧縮機からなるものである。
上記の補助圧縮機構を膨張機と補助圧縮機から構成することにより、高いエネルギー効率の冷熱生成システムを得ることができる。
【００１５】
また本発明に係る冷熱生成システムは、凝縮器に貯留された凝縮液冷媒の一部が移送される受液器を備え、該受液器から蒸気発生器へ凝縮液冷媒を移送するのに、ダンプトラップ方式を採用したものである。
蒸気発生器へ凝縮液冷媒を戻す際に、ダンプトラップ方式を採用することにより、液戻しポンプが不要となり、液戻しポンプの動力が削減できる。なおこのダンプトラップ方式では、上記の受液器に、蒸気発生器の蒸気を送ったり蒸気発生器を加熱するための温水を送ったりすることにより受液器を加圧して、受液器から蒸気発生器へ凝縮液冷媒を戻すものである。
【００１６】
また本発明に係る冷熱生成システムは、凝縮液冷媒を減圧して凝縮器から蒸発器に移送する第２の膨張機と、凝縮液冷媒を凝縮器から蒸気発生器に移送する液戻しポンプを備え、この液戻しポンプが、第２の膨張機で発生した動力により駆動されるものである。
第２の膨張機と液戻しポンプを備え、液戻しポンプが第２の膨張機で発生した動力によって駆動されるため、動力の無駄がなくなり高いエネルギー効率の冷熱生成システムを得ることができる。
【００１７】
また本発明に係る冷熱生成システムは、蒸気発生器を流れる冷媒と、蒸発器、圧縮機を流れる冷媒が、同一の物質からなるものである。
蒸気発生器、蒸発器及び圧縮機を流れる冷媒を同一の物質とすれば、これらを同一の配管系統を用いて構成することができ、冷熱生成システムのサイズを小さくすることができる。また同一の物質を冷媒として用いるため、冷熱生成システムに冷媒分離器を設ける必要がなく、冷熱生成システムをシンプルに構成することができる。
【００１８】
本発明に係る冷熱生成方法は、上記のいずれかの冷熱生成システムによって、冷熱を生成するものである。
上記のいずれかの冷熱生成システムによって冷熱を生成するため、エネルギー効率が高く、低コストで冷熱を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施形態１．
図１は、本発明の実施形態１に係る冷熱生成システムを示した構成図である。図１に示す冷熱生成システム１は、補助圧縮機構としてのエジェクタ４と、圧縮機７を備えており、また液戻し方法としてダンプトラップ方式を採用しているものである。なお図１では、補助圧縮機構の部分を点線で示している。
【００２０】
図１に示すように本実施形態１に係る冷熱生成システム１は、蒸気発生器２、蒸発器３、エジェクタ４、凝縮器５、膨張弁６及び圧縮機７を備えている。また凝縮器５には、液戻し配管１１を介して受液器８が接続されており、液戻し配管１１にはバルブ１２が設けられている。さらに蒸気発生器２と受液器８を結ぶ配管にはバルブ１５が、蒸気発生器２とエジェクタ４を結ぶ配管にはバルブ２０が設けられている。また凝縮器５と蒸気発生器２を接続する冷媒ガス配管１６に受液器８を分岐配管１７で接続し、冷媒ガス配管１６には、冷媒ガス配管１６と分岐配管１７の接続部の両側にバルブ１８、１９が備えられている。ここで凝縮器５、受液器８、蒸気発生器２は、高さ方向（鉛直方向）の位置関係について、その内部の凝縮液冷媒の液面高さが、高い方から、凝縮器５、受液器８、蒸気発生器２の順になるように配置されている。なお上記のバルブ１２、バルブ１５、バルブ１８、バルブ１９、バルブ２０には、電磁弁等を用いることができる。
【００２１】
なお圧縮機７は、ガスエンジン３０の動力を、動力伝達手段３１を介して伝えることにより駆動されている。この圧縮機４１が回転式の場合は、ガスエンジン３０の軸動力を用いるようにすればよい。なおガスエンジン３０の代わりに、排熱を発生するその他の動力源を用いるようにしてもよい。また、ガスエンジン３０の軸動力で圧縮機７を駆動する代わりに、発電機を回して発電し、その発電された電力によって回転する電気モーターにより圧縮機７を駆動してもよい。この場合、電気モーターを駆動する電力として、発電機で発電された電力に加えて、他の電力（例えば、電力会社からの購入電力）を追加するようにしてもよい。
蒸気発生器２は、ガスエンジン３０からの排熱が排熱配管３２を介して送られることにより、加熱されて蒸気を発生するようになっている。なおガスエンジン３０から蒸気発生器２に排熱を送る場合に、排気ガスを直接送ってもよいし、温水等を送るようにしてもよい。
【００２２】
図１に示すエジェクタ４及び圧縮機７を用いた冷熱生成システム１の動作について説明する。冷熱生成システム１の全体を流れる冷媒は、まず蒸気発生器２で、ガスエンジン３０からの排熱ガスや温水等の排熱により加熱され１次蒸気（駆動蒸気）となる。なおこの蒸気発生器２で冷媒を加熱する際に、パイプ等の内部に排熱を流すシェル・アンド・チューブ式熱交換器を用いても、多層の平板に排熱を流すプレート式熱交換器を用いてもよい。またプレート式熱交換器を蒸気発生器２の外部に設置して所謂ボイラーのように構成してもよい。
【００２３】
蒸気発生器２の圧力は凝縮器５の圧力より高く、１次蒸気はエジェクタ４に導かれる。エジェクタ４では、蒸発器３で発生し、圧縮機７で加圧された冷媒ガス（２次蒸気）を、１次蒸気のノズル２１からの噴射によって吸引し混合する。このとき冷媒ガスの気化熱により蒸発器３の温度が下がり、蒸発器３内を流れる水等の冷熱負荷を冷却する。なお蒸発器３における冷熱負荷の冷却も、シェル・アンド・チューブ式熱交換器やプレート式熱交換器（ボイラー型を含む）を利用することができる。エジェクタ４では混合ガスが昇圧され凝縮器５の冷却水によって凝縮液冷媒となり、凝縮液冷媒の一部は受液器８に貯留される。凝縮液冷媒の残りは膨張弁６で冷熱生成に必要な状態まで減圧され、再び蒸発器３で蒸発して冷熱を生成する。
【００２４】
なお本実施形態１において圧縮機７の駆動力およびエジェクタ４の駆動熱は、それぞれガスエンジン３０からの軸動力および排熱であるが、その比率はガスエンジン３０の効率（軸動力）から概略決まった値となる。例えばガスエンジン３０の効率を３３％とすると、残りの６７％は排熱となる。排熱の全量を有効に活用する事は不可能であり、全排熱量の半分を回収できたとすると、軸動力と回収排熱量の比率は約１：１となる。
【００２５】
エジェクタ４における一次蒸気質量流量ｍｐと二次蒸気質量ｍｓの比率ｍｓ／ｍｐはエジェクタ４の圧力比（＝エジェクタ出口圧力／二次蒸気圧力）の関数であり、圧力比が大きいほど質量流量比率ｍｓ／ｍｐは小さくなる特性をもつ。
エジェクタ４の圧力比は任意に設計することが可能である。エジェクタ４の圧力比を大きくするほど圧縮機７の昇圧幅が小さくなるため圧縮機７の所要動力が低減され、ガスエンジン３０の燃料消費量が少なくなる。一方、圧力比を大きくするに従い質量流量比率ｍｓ／ｍｐが小さくなる。ｍｓは冷熱需要から決まる値であるため、ｍｐが大きくなる。上述したように一次蒸気を発生させるガスエンジン回収熱量には制約があるため、圧力比を過大にした場合、一次蒸気発生用熱量の不足を補うための燃料を余分に必要とする。これはトータルとしての冷熱生成システム１の効率低下となる。
【００２６】
図２は、図１に示すエジェクタ４の圧力比と燃料消費量の関係を示した図である。なお図２に示すグラフは、ガスエンジン３０の効率（ガスエンジン３０の軸動力／ガスエンジン３０の燃料消費量）が約３７．５％、ガスエンジン３０から回収する排熱の温度が約８０℃、凝縮器５と蒸発器３の圧力比が約３．０の場合のものであり、エジェクタ４の圧力比が１．０における燃料消費量を基準（１．０とする）としている。
例えば、図２においてガスエンジン３０からの回収排熱量／軸動力（共に単位はＫＷ）が１．５の場合、エジェクタ４の圧力比を１．０〜１．０６までの範囲で増大させると圧縮機７の圧縮仕事が減少して燃料消費量が低減される。しかし、エジェクタ４の圧力比が１．０６よりも大きくなるとガスエンジン３０から回収する排熱ではエジェクタ４の駆動熱量を賄いきれなくなり、１次蒸気補助発生装置（図示せず）等に追加の燃料を供給してエジェクタ４を駆動するための１次蒸気を補う必要が生じるため、燃料消費量が逆に増大し始める。
従って、ガスエンジン３０からの回収排熱量／軸動力が１．５の場合、エジェクタ４の圧力比を約１．０６とすればガスエンジン３０の排熱を最も有効に活用することができ、ガスエンジン３０の燃料消費量を最小にすることができる。これは即ち、冷熱生成システム１の効率を最大化することができるということである。
【００２７】
また図２に示すように、ガスエンジン３０からの回収排熱量／軸動力が１．０の場合、エジェクタ４の圧力比が約１．０４のときがガスエンジン３０の燃料消費量が最小となり、ガスエンジン３０からの回収排熱量／軸動力が１．２５の場合、エジェクタ４の圧力比が約１．０５のときがガスエンジン３０の燃料消費量が最小となることが分かる。なお上記の条件（ガスエンジン３０の効率が約３７．５％等）は、一般的なガスヒートポンプで見られるものである。
このため本実施形態１では、エジェクタ４の圧力比を１．０〜１．１の範囲で設計することにより、ガスエンジン３０の排熱を有効に活用し、冷熱生成システム１の効率を飛躍的に向上させている。なおエジェクタ４の圧力比は、１．０２〜１．０８の範囲に設定することが好ましく、さらに好ましくは１．０３〜１．０７の範囲である。
なお燃料消費量を最小とするエジェクタ４の圧力比は、ガスエンジン３０からの回収排熱量／軸動力の比以外の要因、例えばガスエンジン３０の排熱温度、冷熱生成システムの運転条件及びそれに伴うエジェクタ４の効率変化等によっても変動する。
【００２８】
ここで本実施形態１に係る冷熱生成システム１の液戻し方法について説明する。
まずエジェクタ４及び圧縮機７が稼働し液戻しが行われる前は、バルブ１５、１９が閉、バルブ１２、１８、２０が開の状態になっている。このとき、凝縮器５と受液器８は均圧となっている。凝縮器５で凝縮した凝縮液冷媒の一部は膨張弁６から蒸発器３へ導かれるが、一部は受液器８に蓄えられる。受液器８内の凝縮液冷媒がレベル計（図示せず）により設定された液レベルに達すると、ダンプトラップ方式により、受液器８の凝縮液冷媒が蒸気発生器２に移送される。具体的には、バルブ１２、１８を閉、バルブ１９を開にして、蒸気発生器２内にある高温高圧の１次蒸気を冷媒ガス配管１６、分岐配管１７を経て受液器８に導き、受液器８内の凝縮液冷媒が例えば自重給液できる圧力まで加熱・加圧する。なおこのとき、バルブ２０を閉めて蒸気発生器２の１次蒸気がすべて受液器８に向かうようにしてもよい。またこのときの加熱量は、タイマーや圧力計を用いて制御することができる。続いてバルブ１５を開け、凝縮液冷媒を受液器８から蒸気発生器２に自重給液等により移送する。なおここで、自重給液の代わりにポンプを用いて凝縮液冷媒を移送するようにしてもよい。この場合、受液器８と蒸気発生器２はほぼ同一圧力となっているため、移送に要するポンプ動力は非常に小さなものでよい。またポンプを用いる場合には、受液器８と蒸気発生器２の高さ方向の位置関係を任意にすることができる。
【００２９】
凝縮液冷媒を移送した後に加圧された受液器８を減圧するには、バルブ１５、１９を閉、バルブ１２、１８を開にして、受液器８内の冷媒ガスを凝縮器５内に導くようにする。またバルブ２０を閉じていた場合は、バルブ２０を開くことにより、エジェクタ４への１次蒸気の供給が再開される。なお、ダンプトラップ方式においては、バルブ１２、１５の代わりに逆止弁を用いてもよい。
【００３０】
本実施形態１では、蒸気発生器２への液戻し方法として、蒸気発生器２の１次蒸気を受液器８に送ることにより、受液器８の凝縮液冷媒を蒸気発生器２に移送するようにしているが、例えばガスエンジン３０からの排熱を排熱配管３２から分岐させて受液器８に送って加熱・加圧するようにしてもよい。これにより常時蒸気発生器２からエジェクタ４に蒸気を安定して供給することが可能となり、冷熱生成システム１の連続運転が可能となる。  また液戻し方法として、ダンプトラップ方式を用いずに、図３に示すような液戻しポンプによって蒸気発生器２への液戻しを行うようにしてもよい。
なお一般的なダンプトラップ方式の液戻し方法については、例えば特開２００３−２６２４１２号公報（図１、図２）を参照されたい。
また本実施形態１ではエジェクタを１つ備えた冷熱生成システム１を示しているが、例えば複数のエジェクタを並列に配置してもよく、また直列に複数配置するようにしてもよい。
【００３１】
本実施形態１では、圧縮機７を、排熱を発生するガスエンジン３０により駆動し、ガスエンジン３０により発生した排熱により蒸気発生器２を加熱して蒸気を発生し、この蒸気によってエジェクタ４を駆動する。このため排熱を有効利用することにより圧縮機７の駆動動力が低減され、ガスエンジン３０の駆動用燃料消費量が削減されて、エネルギー効率が向上し、低コストで冷熱を生成することが可能となる。また本実施形態１に係る冷熱生成システム１は、１系統で構成されているため、従来のガスヒートポンプと同等の大きさで冷熱発生能力を増大させることができる。
またエジェクタ４の圧力比を１〜１．１の範囲で設計しているため、ガスエンジン３０の排熱を有効に活用し、冷熱生成システム１の効率を飛躍的に向上させることが可能となる。
さらに蒸気発生器２へ凝縮液冷媒を戻す際に、ダンプトラップ方式を採用しているため、液戻しポンプが不要となり、液戻しポンプの動力が削減できる。
【００３２】
実施形態２．
図３は、本発明の実施形態２に係る冷熱生成システムを示した構成図である。図３に示す冷熱生成システム１は、補助圧縮機構としてエジェクタ４の代わりに膨張機２２及び補助圧縮機２３を備えている。また第２の膨張機２４及び液戻しポンプ２５を備えており、ダンプトラップ方式の代わりにこれらによって蒸気発生器２への液戻しが行われる。なお図３では、補助圧縮機構の部分を点線で示している。
その他の構成要素（蒸発器３等）及びそれらの動作は、実施形態１に係る冷熱生成システムとほぼ同様であり、詳細な説明を省略する。また同じ構成要素には同じ符号を付して説明する。なお本実施形態２に係る冷熱生成装置１では、実施形態１における膨張弁６、受液器８及びバルブは設けられていないものとする。
【００３３】
図３に示す冷熱生成システム１では、蒸気発生器２で発生した１次蒸気（駆動蒸気）が膨張機２２に移送され、膨張機２２はこの１次蒸気によって駆動される。なお１次蒸気は、実施形態１と同様に冷媒がガスエンジン３０の排熱で加熱されることにより発生する。ここで例えば、膨張機２２が回転式のものである場合には軸動力が発生する。膨張機２２と補助圧縮機２３は動力伝達手段２６で接続されており、補助圧縮機２３は膨張機２２で発生した動力（例えば、軸動力）で駆動される。なお膨張機２２及び補助圧縮機２３は、例えば往復運動型、スクロール型、スクリュー型、ロータリー型、ベーン型、遠心型等の一般的な形式のものを使用することができ、動力の伝達の方法は軸動力を伝達するものに限定されない。
【００３４】
蒸発器３で発生し、圧縮機７で加圧された冷媒ガス（２次蒸気）は、補助圧縮機２３によってさらに加圧される。なお圧縮機７は、実施形態１と同様にガスエンジン３０の動力によって駆動されており、また蒸発器３における冷熱負荷の冷却の冷却の原理は実施形態１に係る冷熱生成システム１と同様である。膨張機２２を通過した冷媒ガス及び補助圧縮機２３を通過した冷媒ガスは共に凝縮器５に移送され、凝縮器５の冷却水によって凝縮液冷媒となる。この凝縮液冷媒の一部は第２の膨張機２４に移送され、その他の凝縮液冷媒は液戻しポンプ２５に移送される。
【００３５】
第２の膨張機２４は凝縮器５から移送された凝縮液冷媒で駆動され、凝縮液冷媒は第２の膨張機２４によって減圧される。例えば、第２の膨張機２４が回転式のものである場合には軸動力が発生する。第２の膨張機２４と液戻しポンプ２５は動力伝達手段２７で接続されており、液戻しポンプ２５は第２の膨張機２４で発生した動力（例えば、軸動力）で駆動される。なお第２の膨張機２４は、膨張機２２と同様に、例えば往復運動型、スクロール型、スクリュー型、ロータリー型、ベーン型、遠心型等の一般的な形式のものを使用することができ、動力の伝達の方法は軸動力を伝達するものに限定されない。
そして第２の膨張機２４で減圧された凝縮液冷媒は、蒸発器３に移送される。また凝縮器５から液戻しポンプ２５に移送された凝縮液冷媒は、液戻しポンプ２５で加圧されて蒸気発生器２に移送される。
以下、上記のようなサイクルが繰り返されることにより冷熱が生成される。
【００３６】
本実施形態２では、蒸気発生器２及び膨張機２２を流れる冷媒と、蒸発器３、圧縮機７、補助圧縮機２３及び第２の膨張機２４を流れる冷媒が同一の物質からなり、１つの凝縮器５によって冷媒ガスを凝縮するようになっている。なお蒸気発生器２及び膨張機２２を流れる冷媒と、蒸発器３、圧縮機７、補助圧縮機２３及び第２の膨張機２４を流れる冷媒を、別の物質からなるものとして、冷熱生成システム１に冷媒分離器（図示せず）を設けるようにしてもよい。また蒸気発生器２及び膨張機２２を流れる冷媒と、蒸発器３、圧縮機７、補助圧縮機２３及び第２の膨張機２４を流れる冷媒を、別の物質からなるものとして、配管系統及び凝縮器を分離した冷熱生成システムは以下の実施形態３において説明する。
なお本実施形態２では圧縮機７と補助圧縮機２３が直列に配置されているが、圧縮機７と補助圧縮機２３を並列に配置するようにしてもよい。
【００３７】
本実施形態２では、補助圧縮機構を膨張機２２と補助圧縮機２３から構成しているため膨張機２２の動力を有効に活用することができ、高いエネルギー効率の冷熱生成システム１を得ることができる。
また第２の膨張機２４と液戻しポンプ２５を備え、液戻しポンプ２５が第２の膨張機２４で発生した動力によって駆動されるため、動力の無駄がなくなり高いエネルギー効率の冷熱生成システムを得ることができる。
さらに蒸気発生器２、蒸発器３及び圧縮機７を流れる冷媒を同一の物質としているため、これらを同一の配管系統を用いて構成することができ、冷熱生成システム１のサイズを小さくすることができる。
その他の効果については、実施形態１に係る冷熱生成システム１と同様である。
【００３８】
実施形態３．
図４は、本発明の実施形態３に係る冷熱生成システムを示した構成図である。図４に示す冷熱生成システム１は、蒸気発生器２及び膨張機２２を流れる冷媒と、蒸発器３、圧縮機７、補助圧縮機２３及び第２の膨張機２４を流れる冷媒が別の物質からなり、２つの凝縮器５ａ及び５ｂによって冷媒ガスを凝縮するようになっている。また蒸気発生器２、膨張機２２及び凝縮器５ａの配管系統と、蒸発器３、圧縮機７、補助圧縮機２３、凝縮器５ｂ及び第２の膨張機２４の配管系統が分離されている。なお本実施形態３に係る冷熱生成システム１では、実施形態２に係る冷熱生成システム１と同様に、膨張機２２と補助圧縮機２３が動力伝達手段２６で接続されており、第２の膨張機２４と液戻しポンプ２５が動力伝達手段２７によって接続されている。
その他の構成要素（蒸発器３等）及びそれらの動作は、実施形態２に係る冷熱生成システムと同様であり、説明を省略する。また同じ構成要素には同じ符号を付しており、補助圧縮機構の部分を点線で示している。
図４に示すように、蒸気発生器２及び膨張機２２の配管系統と、蒸発器３、圧縮機７、補助圧縮機２３及び第２の膨張機２４の配管系統を分離して冷熱生成システム１を構成することもできる。このように配管系統を分離することにより、蒸気発生器２及び膨張機２２の配管系統を流れる冷媒を独立して任意に選択することが可能となる。これにより、例えばガスエンジン３０から回収する排熱温度に応じて冷媒を選択することができる。なおその他の効果については、実施形態１及び実施形態２に示す冷熱生成システム１とほぼ同様である。
【００３９】
本発明に係る冷熱生成システム及び冷熱生成方法は、上記の実施形態１、２及び３に限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において変更することができる。例えば、実施形態１の冷熱生成システム１において、ダンプトラップ方式の代わりに膨張機と液戻しポンプ（実施形態２における第２の膨張機２４と液戻しポンプ２５）を用いて蒸気発生器２への液戻しを行うようにしてもよい。また例えば実施形態２及び実施形態３において、第２の膨張機２４と液戻しポンプ２５を動力伝達手段２７で接続しないようにしてもよい。この場合、例えば第２の膨張機２４で発生した動力で発電機を回して発電し、その発電した電力によって液戻しポンプ２５を駆動するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態１に係る冷熱生成システムを示した構成図。
【図２】図１に示すエジェクタの圧力比と燃料消費量の関係を示した図。
【図３】本発明の実施形態２に係る冷熱生成システムを示した構成図。
【図４】本発明の実施形態３に係る冷熱生成システムを示した構成図。
【図５】従来のガスエンジンを利用した冷熱生成システムを示す構成図。
【図６】従来の蒸気噴射式冷凍装置（冷熱生成システム）を示す構成図。
【符号の説明】
【００４１】
１  冷熱生成システム、２  蒸気発生器、３  蒸発器、４  エジェクタ、５  凝縮器、６  膨張弁、７  圧縮機、８  受液器、１１  液戻し配管、１２  バルブ、１５  バルブ、１６  冷媒ガス配管、１７  分岐配管、１８  バルブ、１９  バルブ、２０  バルブ、２１  ノズル、２２  膨張機、２３  補助圧縮機、２４  第２の膨張機、２５  液戻しポンプ、２６  動力伝達手段、２７  動力伝達手段、３０  ガスエンジン、３１  動力伝達手段、３２  排熱配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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