(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼利用率を向上させ、漁船のディーゼル・エンジンの排気を回収すると共に、噴射式冷凍装置の性能を改善し、漁船の低温凍結保存の要求を満たす前提で、省エネ・排出削減に優位性を持つマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置を提供する。【解決手段】噴射装置１、凝縮器２、気液分離器３、高温レベル濾過乾燥装置４、高温レベルスロットル５、蒸発凝縮器６、低温レベル濾過乾燥装置７、低温レベルスロットル８、蒸発器９、蓄熱器１０、低温レベル電気式調節弁１１、高温レベル電気式調節弁１２、排気駆動過給機１３、循環ポンプ１４、発電機１５、ディーゼル・エンジン１６、発生器１７を含むマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置において、蒸発凝縮器と凝縮器との間に噴射装置が設けられ、噴射装置と蒸発凝縮器との間に排気駆動過給機が設けられる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
噴射装置（１）、凝縮器（２）、気液分離器（３）、高温レベル濾過乾燥装置（４）、高温レベルスロットル（５）、蒸発凝縮器（６）、低温レベル濾過乾燥装置（７）、低温レベルスロットル（８）、蒸発器（９）、蓄熱器（１０）、低温レベル電気式調節弁（１１）、高温レベル電気式調節弁（１２）、排気駆動過給機（１３）、循環ポンプ（１４）、発電機（１５）、ディーゼル・エンジン（１６）、発生器（１７）を含むマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置において、前記蒸発凝縮器（６）と凝縮器（２）との間に噴射装置（１）が設けられ、噴射装置（１）と蒸発凝縮器（６）との間に排気駆動過給機（１３）が設けられ、前記ディーゼル・エンジン（１６）が発電機（１５）に接続され、発電機（１５）が循環ポンプ（１４）に接続されてその電力を提供し、ディーゼル・エンジン（１６）の排出した排気は、一方の分岐路が導管を介して発生器（１７）につながってその熱を提供し、他方の分岐路が排気駆動過給機（１３）に入ってその動力を提供し、排気駆動過給機（１３）を経過した排気と蒸発器（９）の出口の冷凍剤とが蓄熱器（１０）において熱交換し、発生器（１７）、噴射装置（１）、凝縮器（２）、気液分離器（３）及び循環ポンプ（１４）が回路を構成して、噴射装置（１）の連続的な作動に動力を提供し、冷凍剤が発生器（１７）において排気により加熱され、形成した高温高圧の蒸気が噴射装置（１）に入って、蓄熱器（１０）及び蒸発凝縮器（６）からの冷凍冷媒を噴射装置に吸引し、噴射装置（１）の出口が凝縮器（２）の入口につながり、凝縮器（２）の出口が気液分離器（３）の入口につながり、気液分離器（３）は、気体冷媒出口が直接蒸発凝縮器（６）に接続されるが、液体冷媒出口が高温レベル濾過乾燥装置（４）及び高温レベルスロットル（５）を介して蒸発凝縮器（６）の入口につながる分岐路と、循環ポンプ（１４）につながる分岐路と、の２つの分岐に分けられ、蒸発凝縮器（６）において、液体冷媒が吸熱して蒸発し、気体冷媒が液体に凝縮し、蒸発凝縮器（６）は、一方の出口が低沸点液体冷凍剤であり、低温レベル濾過乾燥装置（７）を経過した後で、低温レベルスロットル（８）により絞られて、蒸発器（９）に入って吸熱して蒸発するが、他方の出口が高沸点の冷凍剤であり、蓄熱器（１０）の出口の低温冷凍剤とそれぞれ高温レベル電気式調節弁（１２）及び低温レベル電気式調節弁（１１）を経過した後で混合して、排気駆動過給機（１３）により噴出されて噴射装置（１）に入ることを特徴とするマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。
【請求項２】
前記の噴射装置（１）は、円錐状の混合式噴射装置であることを特徴とする請求項１に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。
【請求項３】
前記排気駆動過給機（１３）は、ディーゼル・エンジン（１６）からの排気により駆動されることを特徴とする請求項１に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。
【請求項４】
前記発生器（１７）は、ヒートパイプ式熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。
【請求項５】
前記高温レベルでは、冷凍冷媒としてＲ１３４ａを使用することを特徴とする請求項１に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。
【請求項６】
前記低温レベルでは、冷凍冷媒としてＲ２３を使用することを特徴とする請求項１に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。
【請求項７】
前記発生器の利用可能な排気温度は、１５０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。
【請求項８】
前記蒸発凝縮器（６）の後ろに、高温レベル冷凍剤の流量を調節する高温レベル電気式調節弁（１２）が設けられることを特徴とする請求項１に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。
【請求項９】
蓄熱器（１０）の後ろに、低温レベル冷凍剤の流量を調節する低温レベル電気式調節弁（１１）が設けられることを特徴とする請求項１に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。
【請求項１０】
凝縮器（２）は、海水により冷却されることを特徴とする請求項１に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置。 
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、冷凍及び低温技術分野に属し、噴射式自動カスケード冷凍装置に関し、特に、増圧器付きのマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード低温冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋経済の重要な構成部分として、遠洋漁業は、重要な経済的利益及び資源的意義を有するだけではなく、海洋権益、食品供給安全、外交戦略及び国際協力等にも関わっている。近海漁業の資源が日増しに枯渇するにつれて、遠洋漁業資源の開発や利用がますます注目されている。マグロは、高タンパク、低脂肪の高い商品価値を有する大型外洋性の重要な市販の食用魚として、遠洋漁業の重要な魚種であるが、その魚肉に非常に酸化されやすいミオグロビンが多く含まれるので、−５５℃の凍結温度、−５０℃の冷蔵温度が要求されている。現在、中国において、大部分の漁船は、往復動型の単機二段圧縮冷凍装置によって相応の低温雰囲気を形成し、冷凍冷媒としてＲ２２を使用する。しかしながら、この装置は、漁船の低温冷凍分野に適用され、その性能最適化及び冷凍剤の点でまだ様々な問題がある。大部分の遠洋漁船は、推進装置としてディーゼルエンジンを採用し、そのパワーが高いが、排気及びシリンダーの冷却余熱も大きく、これらの低品質なエネルギーが常に直接浪費されてしまう。この部分のエネルギーを効果的に利用できれば、エネルギーを大量に節約すると共に、排気を余すところなく利用し、有害ガスの排出を減少させることができる。
【０００３】
漁船のディーゼル・エンジンの排気の余熱によるエネルギー浪費の問題を解決するために、公開第ＣＮ２０３８３７３６９Ｕ号の特許文献には、マグロ漁船余熱吸収用の冷凍カスケード圧縮冷凍冷蔵庫装置が公開される。このマグロ漁船余熱吸収用の冷凍カスケード圧縮冷凍冷蔵庫装置は、発電機、ディーゼル・エンジン、温水タンク、蒸気発生装置、精溜器、凝縮器、膨張弁、蒸発凝縮器、吸収器、溶液ポンプ、溶液熱交換器及びＲ２２冷凍システムを含む。前記ディーゼル・エンジンが発電機に接続され、発電機がＲ２２冷凍システムと接続し、ディーゼル・エンジン上の温水タンクが管路を介して蒸気発生装置につながり、蒸気発生装置が管路を介して順次に精溜器、凝縮器、膨張弁、蒸発凝縮器、吸収器、溶液ポンプ、溶液熱交換器と接続し、蒸発凝縮器の放熱端がＲ２２冷凍システムにつながり、凝縮器、吸収器の冷却端が海水導管につながる。Ｒ２２冷凍システムの冷凍剤が蒸発凝縮器においてアンモニアによって蒸発して液体冷凍剤に凝縮し、液体貯蔵タンクに流れ、それぞれ高温・低温冷蔵庫の負荷に基づいて所望の冷凍剤の流量になるように調節して、冷蔵庫の冷凍を作用させる。このように、システムは、漁船のディーゼル・エンジンの異なる品質なエネルギーの各々の特徴を余すところなく利用し、低品質な余熱を冷凍に適用し、燃焼利用率及び冷凍効率を向上させる。しかし、上記システムが吸収式冷凍を利用し、装置に自由液面があるので、遠洋漁船のように不安定な運行状態において、システムが漏れやすい問題がある。また、吸収式冷凍は、システムの気密性に対する要求も高く、遠洋漁船のような複雑な環境ではそれを容易に満たさない。そのため、遠洋漁船には、吸収式冷凍が利用されない。
【０００４】
噴射式冷凍は、低品質な熱エネルギーによる省エネルギーの冷凍形態であり、吸収式冷凍に比べ、可動部がなく、システム漏れの可能性を低下させ、遠洋漁船への運用の信頼性を向上させる。自動カスケード冷凍とは、沸点の異なる２種類以上の混合冷媒を冷凍剤として、１台の圧縮機を使用し、自然分離及び多段階カスケードの方法によって、高低沸点成分の間のカスケードを達成させるものであり、適当な圧力と圧力比条件で低い温度を形成することができる。従来のカスケードシステムに比べ、自動カスケード冷凍システムは、簡単な構造、低コスト、高信頼性及び長寿命等の特徴によって、一般的に、−４０℃以下の低温を形成することに用いられる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
本考案は、先行技術の不足と欠陥に対して、マグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置、及び噴射式冷凍と自動カスケード冷凍とを合わせた方法を提供する。漁船のディーゼル・エンジンの排気余熱の浪費等の問題を効果的に解決し、高い熱経済性を有する。従来の冷凍圧縮機がないので、システムの構造を簡単化し、信頼性を向上させ、また設備コストを低下させる。噴射装置の前に排気駆動過給機を加えることで、ディーゼル・エンジンの排気により駆動させ、ディーゼル・エンジンの排気を更に利用し、従来の噴射式冷凍のシステム性能を効果的に向上させることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本考案は、上記技術問題を解決するために、噴射装置、凝縮器、気液分離器、高温レベル濾過乾燥装置、高温レベルスロットル、蒸発凝縮器、低温レベル濾過乾燥装置、低温レベルスロットル、蒸発器、蓄熱器、低温レベル電気式調節弁、高温レベル電気式調節弁、排気駆動過給機、循環ポンプ、発電機、ディーゼル・エンジン、発生器を含むマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置において、蒸発凝縮器と凝縮器との間に噴射装置が設けられ、噴射装置と蒸発凝縮器との間に排気駆動過給機が設けられ、ディーゼル・エンジンが発電機に接続され、発電機が循環ポンプに接続されてその電力を提供し、ディーゼル・エンジンの排出した排気は、一方の分岐路が導管を介して発生器につながってその熱を提供し、他方の分岐路が排気駆動過給機に入ってその動力を提供し、排気駆動過給機を経過した排気と蒸発器の出口の冷凍剤とが蓄熱器において熱交換し、発生器、噴射装置、凝縮器、気液分離器及び循環ポンプが回路を構成して、噴射装置の連続的な作動に動力を提供し、冷凍剤が発生器において排気により加熱され、形成した高温高圧の蒸気が噴射装置に入って、蓄熱器及び蒸発凝縮器からの冷凍冷媒を噴射装置に吸引し、噴射装置の出口が凝縮器の入口につながり、凝縮器の出口が気液分離器の入口につながり、気液分離器は、気体冷媒出口が直接蒸発凝縮器に接続されるが、液体冷媒出口が高温レベル濾過乾燥装置及び高温レベルスロットルを介して蒸発凝縮器の入口につながる分岐路と、循環ポンプにつながる分岐路と、の２つに分けられ、蒸発凝縮器において、液体冷媒が吸熱して蒸発し、気体冷媒が液体に凝縮し、蒸発凝縮器は、一方の出口が低沸点液体冷凍剤であり、低温レベル濾過乾燥装置を経過した後で、低温レベルスロットルにより絞られて、蒸発器に入って吸熱して蒸発するが、他方の出口が高沸点の冷凍剤であり、蓄熱器の出口の低温冷凍剤とそれぞれ高温レベル電気式調節弁及び低温レベル電気式調節弁を経過した後で混合して、排気駆動過給機により噴出されて噴射装置に入るマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置を提供する。
【０００７】
高低沸点の冷凍剤気体が蒸発凝縮器及び蒸発器から流れて混合し、排気駆動過給機により増圧された後で噴射装置に噴出され、冷媒として次の循環を行う。
【０００８】
従来の冷凍圧縮機の代わりに噴射装置及び排気駆動過給機を利用することで、装置の可動部を減少させ、信頼性を向上させ、設備の寿命を延長させ、設備コスト及びメンテナンスコストを低下させ、また電気エネルギーの消耗を減少させる。
【０００９】
噴射装置は、円錐状の混合式噴射装置であり、圧縮比が２．６より大きく、噴射係数が５より大きい場合に、噴射式冷凍のシステム性能を向上させることができる。
【００１０】
噴出圧力を向上させ、噴射装置の性能を効果的に向上させるために、噴射装置の入口の前に排気駆動過給機が設けられる。
【００１１】
排気駆動過給機は、ディーゼル・エンジンの排出した排気により駆動され、漁船のディーゼル・エンジンの排気を余すところなく利用するので、省エネ・排出削減の目的が達成される。
【００１２】
発生器は、ヒートパイプ式熱交換器であり、廃熱及び冷凍冷媒の熱交換効率を効果的に向上させることができる。
【考案の効果】
【００１３】
上記特徴をまとめると、本考案に記載のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置は、噴射式冷凍と自動カスケード冷凍とを合わせて利用することで、漁船のディーゼル・エンジンの排気余熱の浪費及び排気による汚染等の問題を効果的に解決し、高い熱経済性を有する。従来の冷凍圧縮機がないので、システムの構造を簡単化し、信頼性を向上させ、また設備コスト及びメンテナンスコストを低下させる。噴射装置の前に排気駆動過給機を加えることで、漁船のディーゼル・エンジンの排気を更に利用し、一定の省エネ・排出削減効果を達成させると共に、従来の噴射式冷凍のシステム性能を効果的に向上させることができる。また、このシステムは、安定な運行、長い使用寿命等の利点を有し、省エネ・排出削減の適用において、明らかな優位性を持っている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置の構造を示す模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００１５】
本考案により達成される操作フローと創作特徴を理解しやすくために、以下、添付図面及び実施例に合わせて、本考案を更に説明する。
【００１６】
本考案のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置は、噴射装置１、凝縮器２、気液分離器３、高温レベル濾過乾燥装置４、高温レベルスロットル５、蒸発凝縮器６、低温レベル濾過乾燥装置７、低温レベルスロットル８、蒸発器９、蓄熱器１０、低温レベル電気式調節弁１１、高温レベル電気式調節弁１２、排気駆動過給機１３、循環ポンプ１４、発電機１５、ディーゼル・エンジン１６、発生器１７を含む。
【００１７】
ディーゼル・エンジン１６が発電機１５に接続される。発電機１５が循環ポンプ１４に接続されてその電力を提供する。ディーゼル・エンジン１６の排出した排気は、一方の分岐路が導管を介して発生器１７につながってその熱を提供するが、他方の分岐路が排気駆動過給機１３に入ってその動力を提供する。排気駆動過給機１３を経過した排気と蒸発器９の出口の冷凍剤とが蓄熱器１０において熱交換する。発生器１７、噴射装置１、凝縮器２、気液分離器３及び循環ポンプ１４が回路を構成して、噴射装置１の連続的な作動に動力を提供する。冷凍剤が発生器１７において排気により加熱され、形成した高温高圧の蒸気が噴射装置１に入って、蓄熱器１０及び蒸発凝縮器６からの冷凍冷媒を噴射装置に吸引する。噴射装置１の出口が凝縮器２の入口につながる。凝縮器２の出口が気液分離器３の入口につながる。気液分離器３は、気体冷媒出口が直接蒸発凝縮器６に接続されるが、液体冷媒出口が高温レベル濾過乾燥装置４及び高温レベルスロットル５を介して蒸発凝縮器６の入口につながる分岐路と、循環ポンプ１４につながる分岐路と、の２つの分岐に分けられる。蒸発凝縮器６において、液体冷媒が吸熱して蒸発し、気体冷媒が液体に凝縮する。蒸発凝縮器６は、一方の出口が低沸点液体冷凍剤であり、低温レベル濾過乾燥装置７を経過した後で、低温レベルスロットル８により絞られて、蒸発器９に入って吸熱して蒸発するが、他方の出口が高沸点の冷凍剤であり、蓄熱器１０の出口の低温冷凍剤とそれぞれ高温レベル電気式調節弁１２及び低温レベル電気式調節弁１１を経過した後で混合して、排気駆動過給機１３により噴出されて噴射装置１に入る。
【００１８】
マグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置は、漁船ディーゼルエンジン用の排気余熱回収システム及び自動カスケード冷凍システムの２つの主要部分を含む。漁船ディーゼル・エンジン用の余熱回収システムは、主に、漁船のディーゼル・エンジン１６の大量な余熱によって、発生器１７における噴射式自動カスケード冷凍システムの冷凍冷媒を加熱することで、高温高圧の冷媒蒸気にして、排気駆動過給機１３からの混合冷凍冷媒を噴出する。自動カスケード冷凍システムは、従来の冷凍圧縮機の代わりに、排気駆動過給機１３に合わせて噴射装置１を採用するので、冷凍効率を向上させると共に、ディーゼル・エンジンの排気を十分に回収する。
【００１９】
噴射式自動カスケード冷凍装置における噴射装置１は、円錐状の混合式型噴射装置のタイプに属し、圧縮比が２．６より大きく、噴射係数が５より大きい場合に、円柱状の混合式噴射装置よりも、噴射装置の効率を向上させることができる。その作動原理は、高温高圧高沸点の液体冷凍剤によって低沸点の気体冷凍剤を噴出して、高沸点成分の絞り損失を十分に減少させることである。噴射式自動カスケード冷凍装置における噴射装置１は、排気駆動過給機１３に合わせて、従来の冷凍圧縮機に取って代わる。
【００２０】
噴射式自動カスケード冷凍装置に、排気駆動過給機１３を加えることで、噴射装置１の噴出圧力を向上させ、更に、システム全体の性能を向上させることができる。
【００２１】
排気駆動過給機１３は、ディーゼル・エンジン１６からの排気により駆動され、ディーゼル・エンジンの排気によって、省エネ・排出削減の目的が達成される。
【００２２】
噴射式冷凍システムを安定に運行させるために、ディーゼル・エンジン１６の排出した排気の温度を１５０℃より高くする。よく用いられる漁船用ディーゼル・エンジンの排気温度は、３５０℃〜５００℃にも達する。
【００２３】
高低温レベル冷凍剤圧力及び流量を調節し、冷凍剤の逆流等の現象を避けるために、蒸発凝縮器６及び蒸発器９の後ろに高温レベル電気式調節弁１２及び低温レベル電気式調節弁１１が設けられる。
【００２４】
本考案の冷凍冷媒の作業フローは、下記の通りである。非共沸冷凍剤混合物が発生器１７において余熱回収システムの排気と熱交換し、熱を吸収した後で噴射装置１に入って、ノズルを経過して高速気流を形成し、蒸発凝縮器６及び蓄熱器１０を経過した混合冷凍冷媒を噴出し、噴射装置によって更に２つの蒸気を十分に混合させた後、ディフューザーにおいて混合冷媒が昇圧されてから凝縮器２に入って、海水と熱交換し、大部分の高沸点の冷凍剤及び少量の低沸点の冷凍剤がまず液体に凝縮して、気液二相の混合冷媒が凝縮器２から流れて気液分離器３に入って、超高沸点の冷凍剤液体と超低沸点の冷凍剤気体が分離する。高沸点の冷凍剤液体は、高温レベル濾過乾燥装置４によって不純物が除去され、高温レベルスロットル５によって降温・降圧されてから蒸発凝縮器６に入って、これにより、蒸発凝縮器６に入った低沸点の冷凍剤気体が液体に凝縮する。低沸点の冷凍剤液体は、低温レベル濾過乾燥装置７によって不純物が除去され、低温レベルスロットル８によって降温・降圧されてから蒸発器９に入って、熱を吸収して蒸発を完成し、冷凍を達成させる。低沸点の冷凍剤と排気駆動過給機１３の排出した排気が蓄熱器１０において熱交換した後で、低温レベル電気式調節弁１１を介して高沸点の冷凍剤と混合し、排気駆動過給機１３により増圧された後で、噴射装置１に入るように噴出される。
【００２５】
以上から、本考案のマグロ漁船余熱回収用の噴射式自動カスケード冷凍装置であれば、漁船のディーゼル・エンジンの排気余熱が低品質なエネルギーに属するという特徴を十分に考慮して、冷凍システムに適用し、燃焼利用率を向上させ、また、噴射装置の前に排気駆動過給機を加えることで、漁船のディーゼル・エンジンの排気を回収すると共に、噴射式冷凍システムの性能を改善し、漁船の低温凍結保存の要求を満たす前提で、省エネ・排出削減等の点にも明らかな優位性を持っていることが判明される。
【符号の説明】
【００２６】
１  噴射装置
２  凝縮器
３  気液分離器
４  高温レベル濾過乾燥装置
５  高温レベルスロットル
６  蒸発凝縮器
７  低温レベル濾過乾燥装置
８  低温レベルスロットル
９  蒸発器
１０  蓄熱器
１１  低温レベル電気式調節弁
１２  高温レベル電気式調節弁
１３  排気駆動過給機
１４  循環ポンプ
１５  発電機
１６  ディーゼル・エンジン
１７  発生器
【図１】
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