(57)【要約】      （修正有）【課題】冷媒の温度による体積変化を機械的エネルギーに変換し、前記機械的エネルギーにて発電が可能なシステムを提供する。【解決手段】圧縮機３から、アンモニア冷媒が液体の状態で凝縮器１に入り１で５℃程冷却され、受液器５で気水分離され、アンモニア冷媒は膨張弁４で減圧され膨張した圧力で膨張機６の回転子を回転させることでシャフトも回転する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨張機の運動エネルギーがシャフト(１０)で圧縮機(３)に伝達され、圧縮に要するエネルギーと発電機を駆動するエネルギーとして消費され、圧縮と膨張を繰り返すことにより回転し続ける、冷媒による発電機。
【請求項２】
改良後の冷媒回路とイメージ図において、膨張弁出口に膨張機(６)を組み合わせることにより、蒸発器入り口(２)までの区間で、冷媒の体積の変化を運動エネルギーとして回収する冷媒による発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒の温度による体積変化を機械的エネルギーに変換するための工夫である。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では、電動機によって冷凍機械を駆動し、ヒートポンプによる熱の移動を発生することにより、熱を吸収する側を冷凍機もしくは冷蔵庫として利用することが一般的である。
【０００３】
従来の技術で関連あるものから説明しますと、アンモニア冷凍機の場合、縦型のピストン式で単気筒の種類と、これの気筒数を増やしてピストン行程を短くした高回転型の種類が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１０３０２５    特開２００８−２８６１５０    特開昭０７−１３９８１３
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】第三種冷凍機械責任者試験(弘文社)冷凍の理論(大隈和男  著)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
冷凍機として使用する際、電動機入力と冷凍機出力の間にはどうしてもエネルギー損失が存在し、その単位はジュール(J)で表現される。
まず、冷凍機効率を三種類の成績係数のうち、
実際成績係数では  
電動機出力に相当する熱量＝冷凍能力(kW)/電動機消費電力(kW)
冷凍能力(kJ/h)＝冷媒循環量(kg/h)×低圧時のエンタルピ
【０００７】
体積効率はトップクリアランスに起因するもので、一般に冷媒吸い込み体積の方が冷媒吐き出し体積よりも大きい。
また、トップクリアランスはシリンダヘッドの形状が皿型よりも半球型の方が大きくなる。
体積効率=実際に吸入した体積/ピストン行程体積
圧縮に要する仕事  W＝p( V−V’)(J)
膨張に要する仕事〜資料なし。
【０００８】
これに関連する公式を以下に表示する。
冷凍能力(ここでは一日当たりのトン数)R=V/C 
Vはピストン押しのけ量()
Cは冷媒の種類によって数値が違う。アンモニアでは7.9〜8.4
冷媒の高温、低温共通の公式〜P×(Vのk乗)＝一定
ここではkは比熱比を表し、アンモニアでは1.29〜1.31
【０００９】
図３においては、アンモニア冷媒の場合であり、ae点のスーパヒートはゼロであるが
図４においては、フロン系の冷媒の場合であり、ae点のスーパヒートが存在する。
図５についてはp-v線図で、圧縮機の吸い込み体積と吐き出し体積をカルノーサイクルで表現したものである。図５に於いてB-Cは吐き出し体積、A-Dは吸い込み体積を表す。
図６の膨張機側で発生するエネルギーは、この体積差分のエネルギーと圧縮に要するエネルギー、電動機を発電機として駆動するエネルギーの和よりも大きくなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図６においては、駆動用の電動機１２については、６の膨張機に密着させ、電動機を、モールド内に固定し、モールド内に６の出口からの冷媒をなるべく短距離で通過させ、モールド出口より２の蒸発器へ送る構造とする。
図２においては、図１の冷媒回路を工夫し、膨張弁出口の膨張機により機械的エネルギーを取り出し、発電機も冷却してから蒸発器へ循環させる冷媒回路である。
本発明は従来の構成を冷凍機として使用するのみでなく、冷媒の状態変化を機械的エネルギーへ変換し、冷凍と発電の仕事を少ない消費電力で行うことを実現することを目的とする。
【発明の効果】
【００１１】
電動機の低消費電力化が可能。
始動時以外は電動機を発電機として利用可能。
冷却することにより、電動機、発電機の高効率化が可能。
ただし、その他の用途としての原動機の利用はトルク不足。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】一般的な冷媒回路
【図２】改良後の冷媒回路
【図３】アンモニア冷媒の場合のカルノー線図
【図４】フロン系冷媒の場合のカルノー線図
【図５】冷媒のp-v線図
【図６】回転式圧縮機に回転式膨張機を連動させた機械のイメージ図
【図７】単板回転式膨張機と単板回転式圧縮機
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図１から図７に基づいて説明する。
【００１４】
図１は一般的な冷媒回路であり、１は凝縮器、２は蒸発器、３は往復式の圧縮機、４は膨張弁、５は受液器であり、冷媒はアンモニアを使用する。３の圧縮機で圧縮されたアンモニア冷媒は液体の状態で１の凝縮器に入ると、凝縮器で５℃程冷却されると、気体と液体が混ざった状態になり５の受液器で気水分離されると、４の膨張弁に入り、アンモニア冷媒は減圧され体積が大きくなる。その膨張した冷媒を蒸発器に通すことで気化熱として、１３の冷凍室内の熱を吸収し、３の圧縮機へ戻る。
【００１５】
図２は図１の冷媒回路に、回転式の膨張機６と圧縮機３を組み合わせたものであり、それら６と３はシャフト１０でつながっている。
図２を簡単に説明しますと、３の圧縮機から、アンモニア冷媒が液体の状態で１の凝縮器に入り１で５℃程冷却されると、気体と液体が混ざった状態になり５の受液器で気水分離され、アンモニア冷媒は４の膨張弁で減圧され体積が大きくなる。その膨張した冷媒を回転式の膨張機６に通すと膨張した圧力で膨張機６の回転子１１を回転させることでシャフト１０も回転する。シャフト１０の回転が圧縮機３の回転子１１も回転させることで圧縮機３でアンモニア冷媒は同時に圧縮される。
ただし、膨張機６からのアンモニア冷媒は蒸発器２を通過してから３の圧縮機に入る。
【００１６】
図３はアンモニア冷媒のカルノー線図を表し、縦軸は圧力、横軸はエンタルピーを表す。この図ではスーパヒートはゼロである。
図４はフロン系冷媒のカルノー線図を表し、縦軸は圧力、横軸はエンタルピーを表す。この図ではスーパヒートaeが存在する。
【００１７】
図５は冷媒のp-v線図を表し、縦軸は圧力、横軸は体積であり、Lはピストン行程の体積、Voは吐き出し体積、Viは吸い込み体積であり、それらは圧縮機だけのp-v線図である。
【００１８】
図６は図２、図７に基づいて組み立てた機械のイメージ図である。ここでは簡単に描かせてもらいました。
図７は単板式回転圧縮機を基に、６の膨張機と３の圧縮機を簡単に描いたもので、６の膨張機は７の吐出し弁を外した構造であり９の吸い込み口の内径と８の吐き出し口の内径は同一とした。
３は一般的な単板式回転圧縮機である。
【符号の説明】
【００１９】
１  凝縮器                            
２  蒸発器
３  圧縮機
４  膨張弁
５  受液器
６  膨張機
７  吐き出し弁  
８  吐き出し口
９  吸い込み口
１０  シャフト
１１  回転子
１２  電動機兼発電機（外箱） 
１３  冷凍室
P   圧力
h   エンタルピー
Vo  吐き出し体積
Vi  吸い込み体積
L   ピストン行程  
【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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【図７】
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