(57)【要約】  本発明は、圧縮機（１）と、連続して接続された第１の凝縮器（２）及び第２の凝縮器（３）と、それぞれが第２の凝縮器（３）に接続された第１の膨張弁（４）及び第２の膨張弁（５）と、それぞれが圧縮機（１）に接続された第１の蒸発器（６）及び第２の蒸発器（７）とを備えた、ＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源を開示する。第１の蒸発器（６）は第１の膨張弁（４）に接続されて第１の循環支流を形成し、第２の蒸発器（７）は第２の膨張弁（５）に接続されて第２の循環支流を形成し、並列に接続された第１の循環支流と前記第２の循環支流とが、第２の凝縮器（３）と圧縮機（１）とを接続している。本発明のＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源は、比較的高い冷凍効率を有し、それにより、エネルギー消費を著しく低減し、且つ、大気環境を保護する。
2013519066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度及び湿度を独立に制御可能な空調システムの熱源及び冷熱源であって、
圧縮機（１）と、
連続して接続された第１の凝縮器（２）及び第２の凝縮器（３）と、
前記第２の凝縮器（３）に接続された第１の膨張弁（４）と、
前記第２の凝縮器（３）に接続された第２の膨張弁（５）と、
前記圧縮機（１）に接続された第１の蒸発器（６）と、
前記圧縮機（１）に接続された第２の蒸発器（７）とを備え、
前記第１の蒸発器（６）が前記第１の膨張弁（４）に接続されて第１の循環支流を形成し、
前記第２の蒸発器（７）が前記第２の膨張弁（５）に接続されて第２の循環支流を形成し、
並列に接続された前記第１の循環支流と前記第２の循環支流とが、前記第２の凝縮器（３）と前記圧縮機（１）とを接続している熱源及び冷熱源。
【請求項２】
前記圧縮機（１）が遠心圧縮機である請求項１に記載の熱源及び冷熱源。
【請求項３】
前記第１の膨張弁（４）が、前記第１の蒸発器（６）の出口冷水の温度を調節するために用いられる請求項１に記載の熱源及び冷熱源。
【請求項４】
前記第２の膨張弁（５）が、第２の蒸発器（７）の出口希釈溶液の温度を調節するために用いられる請求項１に記載の熱源及び冷熱源。
【請求項５】
温度及び湿度を独立に制御可能な空調システムの熱源及び冷熱源であって、
１以上の冷凍機（ａ）と、
１以上の冷凍機（ｂ）を備え、
前記冷凍機（ａ）が、環を形成するように互いに接続された、第１の圧縮機（１ａ）と、第１の凝縮器（２ａ）と、第１の膨張弁（３ａ）と、第１の蒸発器（４ａ）とを含み、
前記冷凍機（ｂ）が、環を形成するように互いに接続された、第２の圧縮機（１ｂ）と、第２の凝縮器（２ｂ）と、第２の膨張弁（３ｂ）と、第２の蒸発器（４ｂ）を含む熱源及び冷熱源。
【請求項６】
前記第１の圧縮機（１ａ）及び前記第２の圧縮機（１ｂ）が遠心圧縮機である請求項５に記載の熱源及び冷熱源。
【請求項７】
前記１以上の冷凍機（ａ）がそれぞれ独立に制御され、
前記１以上の冷凍機（ｂ）がそれぞれ独立に制御される請求項５に記載の熱源及び冷熱源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、冷凍及び空調設備の技術分野に関するものであり、より詳細には、温度及び湿度を独立して制御可能な（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｈｕｍｉｄｉｔｙ  Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：ＴＨＩＣ）空調システムの熱源及び冷熱源に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＨＩＣ空調システムは、屋内の温度制御のための独立した顕熱処理システム、及び屋内の湿度制御のための独立した潜熱処理システムから成る空調システムを対象としている。ＴＨＩＣ空調システムは、空調システムの性能を改善し、エネルギー消費量を低減し、屋内の空気の質を高め、且つ、大気環境を保護するという利点により、近年益々広く用いられている。特許文献１は、ヒートポンプにより駆動される、液体乾燥剤を用いた高効率なフレッシュエア処理ユニットを提示している。
【０００３】
このフレッシュエアユニットは、乾燥剤濃縮溶液をヒートポンプの蒸発器（エバポレータ）により冷却して溶液の吸湿能力を高めるとともに、吸湿プロセス中に放出される潜熱を除去する。また、このフレッシュエアユニットは、再生された希薄溶液を同一のヒートポンプの凝縮器により加熱する。この溶液は、全熱回収の排気を用いた全熱交換を実行することにより濃縮され、再生された溶液となる。
【０００４】
特許文献１に提示されているヒートポンプ駆動式液体乾燥剤フレッシュエアユニットのエネルギー効率比（ＥＥＲ）は比較的高く、このフレッシュエアユニットの実用性は非常に有望である。以下に記載するＴＨＩＣ空調システムにおいて、液体乾燥剤フレッシュエアユニットとは、特許文献１に提示されたヒートポンプ駆動式液体乾燥剤フレッシュエアユニットを示す。
【０００５】
図１は、先行技術におけるＴＨＩＣ空調システムの動作原理を示す概略図である。屋内の顕熱が冷凍機１からの高温（約１８℃）冷水により除去され、屋内の潜熱が液体乾燥剤フレッシュエアユニットからの乾燥した冷たいフレッシュエアにより除去される。液体乾燥剤フレッシュエアユニットにおいて、液体除湿器により要求される冷却能力、及び、液体再生器により要求される加熱能力が冷凍機２により提供される。冷凍機１及び冷凍機２は、ＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源と見なすことができる。
【０００６】
先行技術におけるＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源に関し、冷凍機１は、通常、比較的大きい冷却能力を有するターボ冷凍機又はスクリュー冷凍機であり、冷凍機２は、通常、比較的小さい冷却能力を有する渦流冷凍機である。冷凍機２として、ターボ冷凍機は用いられない。なぜなら、慣用のターボ冷凍機の冷却能力は数千キロワットであり、冷凍機２により要求される冷却能力は、通常のフレッシュエアの必要条件（１８０００ｍ３／時未満）によれば通常２００ｋｗ未満であるからである。
【０００７】
しかし、渦流冷凍機の冷凍効率は、通常、ターボ冷凍機の冷凍効率よりも低い（渦流冷凍機の定格値は通常３〜４であるのに対し、ターボ冷凍機の冷凍効率の定格値は５〜６である）。ターボ冷凍機を、渦流冷凍機の冷却能力レベルを有する程度に十分に小さくすることができるならば、渦流冷凍機をターボ冷凍機に置き替えることが可能である。
【０００８】
要約すると、先行技術のＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源の冷凍効率は比較的低く、エネルギー消費量を低減して大気環境を保護することには不利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】中国特許出願公開第１８６２１２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明により解決されるべき技術的課題は、上記の欠点に対して、エネルギー消費量を低減し且つ大気環境を保護するために、冷凍効率が高められたＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の技術的課題を解決するために、本発明は、ＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源であって圧縮機１と、連続して接続された第１の凝縮器２及び第２の凝縮器３と、前記第２の凝縮器３に接続された第１の膨張弁４と、前記第２の凝縮器３に接続された前記第２の膨張弁５と、前記圧縮機１に接続された第１の蒸発器６と、前記圧縮機１に接続された第２の蒸発器７とを備えた熱源及び冷熱源を提供する。前記第１の蒸発器６は前記第１の膨張弁４に接続されて第１の循環支流を形成し、前記第２の蒸発器７は第２の膨張弁５に接続されて第２の循環支流を形成し、並列に接続された前記第１の循環支流と前記第２の循環支流とが、前記第２の凝縮器３と前記圧縮機１とを接続している。
【００１２】
前記圧縮機１が遠心圧縮機であるのが好ましい。前記第１の膨張弁４が、前記第１の蒸発器６の出口冷水の温度を調節するために用いられるのが好ましい。前記第２の膨張弁５が、前記第２の蒸発器７の出口希釈溶液の温度を調節するために用いられるのが好ましい。
【００１３】
本発明は、さらに、ＴＨＩＣ空調システムの熱及び冷熱源であって、１以上の冷凍機ａと、１以上の冷凍機ｂを備え、前記冷凍機ａが、環を形成するように互いに接続された、第１の圧縮機１ａと、第１の凝縮器２ａと、第１の膨張弁３ａと、第１の蒸発器４ａとを含み、前記冷凍機ｂが、環を形成するように互いに接続された、第２の圧縮機１ｂと、第２の凝縮器２ｂと、第２の膨張弁３ｂと、第２の蒸発器４ｂとを含む熱源及び冷熱源を提供する。
【００１４】
前記第１の圧縮機１ａ及び前記第２の圧縮機１ｂが遠心圧縮機であるのが好ましい。
前記１以上の冷凍機ａがそれぞれ独立に制御され、前記１以上の冷凍機ｂがそれぞれ独立に制御されるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、屋内の顕熱及び屋内の潜熱を除去するための圧縮機として１つのターボ冷凍機が用いられるＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源を提供することにより、小規模なＴＨＩＣ空調システム（全冷却能力が２５０ｋＷ未満）の熱源及び冷熱源に求められる要件を満たすことができる。
【００１６】
本発明は、さらに、屋内の顕熱及び屋内の潜熱をそれぞれ独立に除去するために少なくとも２つのターボ冷凍機が圧縮機として用いられる他のＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源を提供することにより、大規模なＴＨＩＣ空調システム（全冷却能力が５００ｋＷよりも大きい）の熱源及び冷熱源に求められる要件を満たすことができる。
【００１７】
従来の渦流冷凍機と比較して、ターボ冷凍機は、冷凍効率に関する明確な利点を有するので、ターボ冷凍機をＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源として用いることにより、全冷凍効率が高められ得る。従って、エネルギー消費を著しく低減し、且つ大気環境を保護することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術におけるＴＨＩＣ空調システムの動作原理を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源を示す構造概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源を示す構造概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明を実施するための特定の実施形態について、図面及び実施形態を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態は、本発明の説明として提示されるものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係るＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源を示す構造概略図である。図２に示されているように、ＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源は、圧縮機１と、連続して接続された第１の凝縮器２及び第２の凝縮器３と、第２の凝縮器３に接続された第１の膨張弁４と、第２の凝縮器３に接続された第２の膨張弁５と、圧縮器１に接続された第１の蒸発器６と、圧縮機１に接続された第２の蒸発器７とを備えている。
【００２１】
第１の蒸発器６は第１の膨張弁４に接続されて第１の循環支流を形成し、第２の蒸発器７は第２の膨張弁５に接続されて第２の循環支流を形成している。並列に接続された第１の循環支流と第２の循環支流とが、第２の凝縮器３と圧縮機１とを接続している。
【００２２】
最初に、圧縮機１からの高温（４５℃よりも高温）の出口冷媒が第１の凝縮器２に流入し、出口冷媒とは逆方向に第１の凝縮器２の他方を流れる濃縮溶液を加熱する。次に、第１の凝縮器２からの出口冷媒が第２の凝縮器３に流入し、出口冷媒とは逆方向に第２の凝縮器３の他方を流れる冷却水により余剰凝縮熱が除去される。
【００２３】
第２の凝縮器３の出口冷媒は、第１の膨張弁４及び第２の膨張弁５によりそれぞれ調節される２つの流れに分岐される。これらの流れの一方が、第１の循環支流に入って第１の膨張弁４を通過してから第１の蒸発器６に流入することにより、出口冷媒とは逆方向に第１の蒸発器６の他方を流れる高温（１８〜２１℃）の冷水を冷却する。
【００２４】
他方の流れは、第２の循環支流に入って第２の膨張弁５を通過してから第２の蒸発器７に流入することにより、出口冷媒とは逆方向に第２の蒸発器７の他方を流れる希釈溶液を冷却する。第１の循環支流及び第２の循環支流の（すなわち、第１の蒸発器６及び第２の蒸発器７の）出口冷媒は、混合されて１つの冷媒流となって圧縮機１に戻る。そして、冷媒は、処理された後に次のサイクルに入る。
【００２５】
この実施形態において、ＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源の圧縮機１は、遠心圧縮機、例えば、１７５ｋＷの冷却能力を有する遠心圧縮機である（ワン  ジアら（Ｗａｎｇ  Ｊｉａ  ｅｔ  ａｌ．）、「マイクロターボ冷凍機の性能分析（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｎ  ｍｉｃｒｏ  ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ  ｃｈｉｌｌｅｒｓ）」、中国暖通空調ＨＶ＆ＡＣ、空気調和・衛生工学会論文、２００９年、第３９巻、第５期、１０４〜１０８頁）。
【００２６】
この実施形態においては、濃縮溶液入口９を通って第１の凝縮器２に入る濃縮溶液が、冷媒により約４５℃に加熱され、濃縮溶液出口８を通って再生器に送られる。冷水入口１２を通って第１の蒸発器６に入った冷水が、冷媒により約１８℃に冷却され、冷水出口１３を通って屋内の顕熱部に送られる。希釈溶液入口１４を通って第２の蒸発器７に入った希釈溶液が、冷媒により約１４℃に冷却され、希釈溶液出口１５を通って除湿器に送られる。
【００２７】
この実施形態においては、第１の蒸発器６の出口冷水の温度、及び、第２の蒸発器７の出口希釈溶液の温度が、それぞれ、第１の膨張弁４及び第２の膨張弁５により調節され、第１の蒸発器６及び第２の蒸発器７の冷却能力がそれぞれ蒸発器としての必要条件を満たすものとされる。
【００２８】
この実施形態においては、圧縮機１の周波数又はガイドベーン（案内羽根）の角度が、第１の蒸発器６及び第２の蒸発器７の出口冷媒の過熱度に応じて全冷媒流を調節するように調節され、冷凍機の全冷却能力が顕熱及び潜熱を除去する必要条件を満たすものとされる。
【００２９】
この実施形態においては、凝縮温度が、冷却水入口１１を通って第２の凝縮器３に入る冷却水の温度又は流れを調節することにより調節され、第１の凝縮器２の出口濃縮溶液温度が、濃縮溶液の必要条件を満たすものとされる。
【００３０】
＜第２の実施形態＞
図３は、本発明の第２の実施形態に係るＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源の構造概略図である。図３に示されているように、ＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源は、１以上の冷凍機ａと、１以上の冷凍機ｂを備え、冷凍機ａが、第１の圧縮機１ａ、第１の凝縮器２ａ、第１の膨張弁３ａ、及び、第１の蒸発器４ａを含み、これらが互いに接続されて環を形成している。また、冷凍機ｂが、第２の圧縮機１ｂ、第２の凝縮器２ｂ、第２の膨張弁３ｂ、及び、第２の蒸発器４ｂを含み、これらが互いに接続されて環を形成している。
【００３１】
冷凍機ａにおいては、最初に、第１の圧縮機１ａの出口冷媒が第１の凝縮器２ａに流入し、出口冷媒とは逆方向に第１の凝縮器２ａの他方を流れる冷却水により冷凍機ａにより発生された凝縮熱が除去される。第１の凝縮器２ａからの出口冷媒が、第１の膨張弁３ａを通って第１の蒸発器４ａに流入し、出口冷媒とは逆方向に第１の蒸発器４ａの他方を流れる高温冷水が冷却される。第１の蒸発器４ａの出口冷媒は、第１の圧縮機１ａに流入し、処理された後に次のサイクルに入る。
【００３２】
冷凍機ｂにおいては、最初に、第２の圧縮機１ｂの出口冷媒が第２の凝縮器２ｂに流入し、出口冷媒とは逆方向に第２の凝縮器２ｂの他方を流れる濃縮溶液を冷媒の高温により加熱する。第２の凝縮器２ｂの出口冷媒が、第２の膨張弁３ｂを通って第２の蒸発器４ｂに流入し、出口冷媒とは逆方向に第２の蒸発器４ｂの他方を流れる希釈溶液が冷却される。第２の蒸発器４ｂの出口冷媒は、第２の圧縮機１ｂに流入し、処理された後に次のサイクルに入る。
【００３３】
この実施形態において、第１の圧縮機１ａ及び第２の圧縮機１ｂは、例えば、１７５ｋＷの冷却能力を有する遠心圧縮機である（ワン  ジアら（Ｗａｎｇ  Ｊｉａ  ｅｔ  ａｌ．）、「マイクロターボ冷凍機の性能分析（Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｎ  ｍｉｃｒｏ  ｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌ  ｃｈｉｌｌｅｒ）」、中国暖通空調ＨＶ＆ＡＣ、空気調和・衛生工学会論文、２００９年、第３９巻、第５期、１０４〜１０８頁）。
【００３４】
この実施形態においては、冷水入口７を通って第１の蒸発器４ａに入った高温冷水が、冷媒により約１８℃に冷却され、冷水出口８を通って屋内の顕熱部に送られる。濃縮溶液入口１０を通って第２の凝縮器ｂに入る濃縮溶液が、冷媒により約４５℃に加熱され、濃縮溶液出口９を通って再生器に送られる。希釈溶液入口１１を通って第２の蒸発器４ｂに入った希釈溶液が、冷媒により約１４℃に冷却され、希釈溶液出口１２を通って除湿器に送られる。
【００３５】
この実施形態においては、１以上の冷凍機ａがそれぞれ独立に制御される。また１以上の冷凍機ｂがそれぞれ独立に制御される。
【００３６】
要約すると、本発明は、屋内の顕熱及び屋内の潜熱の両方を除去するために１つのターボ冷凍機が圧縮機として用いられるＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源を提供することにより、小規模なＴＨＩＣ空調システム（全冷却能力が２５０ｋＷ未満）の熱源及び冷熱源に求められる要件を満たすことができる。本発明は、さらに、屋内の顕熱及び屋内の潜熱をそれぞれ独立に除去するために少なくとも２つのターボ冷凍機が圧縮機として用いられる他のＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源を提供することにより、大規模なＴＨＩＣ空調システム（全冷却能力が５００ｋＷよりも大きい）の熱源及び冷熱源に求められる要件を満たすことができる。
【００３７】
従来の渦流冷凍機と比較して、ターボ冷凍機は、冷凍効率に関する明確な利点を有するので、ターボ冷凍機をＴＨＩＣ空調システムの熱源及び冷熱源として用いることにより、全冷凍効率が高められ得る。従って、エネルギー消費を著しく低減し、且つ大気環境を保護することが可能である。
【００３８】
上記の実施形態は、本発明を説明するためにのみ用いられるが、本発明の保護範囲を限定するものではない。当業者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに様々な変更及び修正を実行し得る。従って、均等な解決手段の全ては、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の保護範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
１    圧縮機
１ａ  第１の圧縮機
２    第１の凝縮器
２ａ  第１の凝縮器
２ｂ  第２の凝縮器
３    第２の凝縮器
３ａ  第１の膨張弁
３ｂ  第１の膨張弁
４    第１の膨張弁
４ａ  第１の蒸発器
４ｂ  第２の蒸発器
５    第２の膨張弁
６    第１の蒸発器
７    第２の蒸発器
９    濃縮液入口
１１  冷却水入口
【図１】
2013519066.tif 000003
【図２】
2013519066.tif 000004
【図３】
2013519066.tif 000005
【国際調査報告】
2013519066.tif 000006
2013519066.tif 000007
2013519066.tif 000008