(57)【要約】      （修正有）【課題】複合サイクルを用いたより一層の自然エネルギー利用を促進する装置を提供する。【解決手段】第１サイクルと、第２サイクルからなる、複合サイクルを用いて、従来、凝縮器から冷媒を冷却するために大気に放出された、未利用の熱エネルギーを、第２サイクルの冷媒との熱交換により活用する。まず第１サイクルの圧縮機３により圧縮された第１サイクルの冷媒は凝縮器４に流入し、第２サイクルの冷媒を昇温する。そして第１サイクルの冷媒は膨張弁２０を通過し、第１室内熱交換器９により冷房を行う。また第１サイクルの冷媒により凝縮器において昇温された、第２サイクルの冷媒は第２凝縮器７を経て、第２サイクルの膨張弁２６により低圧、低温となり第２室内熱交換器５により冷房を行い、冷媒ポンプ６により昇圧されて凝縮器に戻る。これにより第１室内熱交換器の冷房能力に、第２室内熱交器の冷房能力が加えられるので、大幅な冷房効率の向上となる。【選択図】図１
2015232432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機に凝縮器と受液器（図示略）と膨張弁と室内熱交換器と第２凝縮器を冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続した逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、第１サイクルの凝縮器と第２凝縮器に第２の受液器（図示略）と第２の膨張弁と第２の室内熱交換器と冷媒ポンプとを冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続した冷凍サイクルの、第２サイクルからなる複合サイクルを有する複合冷凍装置において、従来、凝縮器から冷媒を冷却するために大気に放出され、捨てられていた、未利用の熱エネルギーを活用して、第１サイクルの冷媒と、第２サイクルの冷媒を熱交換し利用し合う事により、全体の冷凍能力と冷凍効率を向上させる事ができることを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項２】
圧縮機に凝縮器と受液器（図示略）と膨張弁と室内熱交換器と第２凝縮器を冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続した逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、第１サイクルの凝縮器に膨張機と第１サイクルの第２凝縮器と冷媒ポンプとを冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続した発電サイクルの、第２サイクルからなる複合サイクルを有する複合冷凍装置において、第２サイクルの膨張機から発電機により電力を取り出し利用する事により、消費電力を大幅に低減する事できることを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項３】
圧縮機に凝縮器と受液器（図示略）と膨張機と室内熱交換器と第２凝縮器を冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続した逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、第１サイクルの凝縮器に発電機を組み付けられた膨張機と第１サイクルの第２凝縮器と冷媒ポンプを冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続した発電サイクルの第２サイクルからなる複合サイクルを有する複合冷凍装置において、第１サイクルの圧縮機により高温となった冷媒との凝縮器における熱交換により、第２サイクルの冷媒を昇温し、その膨張力による第２サイクルの膨張機の駆動力で発電を行い、利用する事により消費電力を大幅に低減する事ができることを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項４】
第１サイクルの冷凍サイクルは、圧縮機と凝縮器と受液器（図示略）と膨張弁と第１室内熱交換器と第２凝縮器を冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続し、圧縮機により圧縮され、高温、高圧となった第１サイクルの冷媒が凝縮器に流入し、第２サイクルの冷媒と熱交換を行い、受液器（図示略）を経て膨張弁に流入した後、膨張し低温、低圧となり、第１室内熱交換器に流入し冷房を行い第２凝縮器を経て圧縮機に戻る事により、冷凍サイクルが構成されている。第２サイクルの冷凍サイクルは、第１サイクルの凝縮器と第２凝縮器と第２受液器（図示略）と第２膨張弁と第２室内熱交換器と冷媒ポンプを冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続し、凝縮器において第１サイクルの冷媒と熱交換し高温、高圧となった冷媒が、第２凝縮器において凝縮し、受液器（図示略）を経て第２サイクルの膨張弁に流入し、膨張して低温、低圧となり、第２室内熱交換器に流入し、冷房を行い、冷媒ポンプに入り、昇圧され凝縮器に戻る事により、冷凍サイクルが構成されており、従来、凝縮器から冷媒を冷却するために大気に放出され、捨てられていた第１サイクルの未利用の熱エネルギーを、凝縮器における第２サイクルの冷媒との熱交換により活用し、第２サイクルの膨張弁により膨張させ低温、低圧となった冷媒により第２室内熱交換器において冷房を行う。この様に従来の第１サイクルの第１室内熱交換器の冷凍能力に、第２サイクルの第２室内熱交換器の冷凍能力加える事により、全体の冷凍能力と冷凍効率を大幅に向上させる事ができることを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項５】
第１サイクルの冷凍サイクルは、圧縮機と凝縮器と受液器（図示略）と膨張弁と第１室内熱交換器と第２凝縮器を冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続し、圧縮機により圧縮され、高温、高圧となった第１サイクルの冷媒は凝縮器に流入し、第２サイクルの冷媒と熱交換を行い、受液器（図示略）を経て膨張弁に流入した後、膨張し低温、低圧となり、第１室内熱交換器に流入し冷房を行い第２凝縮器を経て圧縮機に戻る事により構成されている。第２サイクルの発電サイクルは、第１サイクルの凝縮器と発電機を組み付けられた膨張機と第２凝縮器と冷媒ポンプを冷媒が循環する様に順番に冷媒配管で接続し、凝縮器において第１サイクルの冷媒と熱交換し高温、高圧となった第２サイクルの冷媒が、第２サイクルの発電機を組み付けられた膨張機の駆動力で発電を行い第２凝縮器において凝縮し、冷媒ポンプに入り、昇圧され凝縮器に戻る事により構成されており、従来、凝縮器から冷媒を冷却するために大気に放出され、捨てられていた第１サイクルの未利用の熱エネルギーを、凝縮器における第２サイクルの冷媒との熱交換により活用し、第２サイクルの膨張機の駆動力で発電を行う。この様に従来の第１サイクルの第１室内熱交換器の冷凍能力に、第２サイクルの膨張機により発電された電力を加える事により、全体の消費電力の低減で冷凍効率を大幅に向上させる事ができることを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項６】
二段複合冷凍装置の第１サイクルは、低段圧縮機の吐出配管を中間冷却器と接続し、圧縮され、中間圧力となった第１サイクルの冷媒が、接続された冷媒配管を経て中間冷却器に流入し、第１サイクルの高圧冷媒をバイパスさせて、中間冷却器と接続された中間冷却器用膨張弁により膨張された、低温で中間圧力の冷媒と熱交換を行い、接続された高段圧縮機に入る。高段圧縮機は高段圧縮駆動機により駆動される。圧縮され高温、高圧となった１サイクルの冷媒は、冷媒配管を経て凝縮器に流入し、冷媒ポンプにより昇圧された第２サイクル冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され、冷媒配管、受液器、中間冷却器、冷媒配管を経て膨張弁に入る。
さらに受液器（図示略）と膨張弁と第１室内熱交換器第と第２凝縮器が順番に接続され、第１サイクルの冷媒が受液器（図示略）を経て膨張弁に流入した後、膨張し低温、低圧となり、第１室内熱交換器に流入し冷房を行い、第２凝縮器を経て、吸入配管が接続された低段圧縮機に流入する事により第１サイクルの冷凍サイクルが構成されている。第２サイクルの冷凍サイクルは第１サイクルの凝縮器の吐出配管に第１サイクルの第２凝縮器と受液器（図示略）と第２サイクルの膨張弁を接続し、凝縮器において第１サイクルの冷媒と熱交換し高温、高圧となった冷媒が、第２凝縮器において凝縮し、受液器（図示略）を経て膨張弁に流入し、膨張し低温、低圧となり、第２室内熱交換器に流入し、冷房を行い、第２室内熱交換器の流出口に接続された冷媒ポンプに入り昇圧され、冷媒ポンプの吐出配管と接続された凝縮器に戻る事により第２サイクルの冷凍サイクルが構成されており、従来、凝縮器から冷媒を冷却するために大気に放出され捨てられていた第１サイクルの未利用の熱エネルギーを、凝縮器における第２サイクルの冷媒との熱交換により活用し、第２サイクルの膨張弁により膨張させ低温、低圧となった冷媒により第２室内熱交換器において冷房を行う。この様に従来の第１サイクルの第１室内熱交換器の冷凍能力に、第２サイクルの第２室内熱交換器の冷凍能力加える事により、全体の冷凍能力と冷凍効率を大幅に向上させる事ができることを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項７】
二段複合冷凍装置の第１サイクルは、低段圧縮機の吐出配管を中間冷却器と接続し、圧縮され、中間圧力となった第１サイクルの冷媒が、接続された冷媒配管を経て中間冷却器に流入し、第１サイクルの高圧冷媒をバイパスさせて、中間冷却器と接続された中間冷却器用膨張弁により膨張された、低温で中間圧力の冷媒と熱交換を行い、接続された高段圧縮機に入る。高段圧縮機は高段圧縮駆動機により駆動される。圧縮され高温、高圧となった１サイクルの冷媒は、冷媒配管を経て凝縮器に流入し、冷媒ポンプにより昇圧された第２サイクル冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され、冷媒配管、受液器、中間冷却器、冷媒配管を経て膨張弁に入る。
さらに受液器（図示略）と膨張弁と第１室内熱交換器第と第２凝縮器が順番に接続され、第１サイクルの冷媒が受液器（図示略）を経て膨張弁に流入した後、膨張し低温、低圧となり、第１室内熱交換器に流入し冷房を行い、第２凝縮器を経て、吸入配管が接続された低段圧縮機に流入する事により第１サイクルの冷凍サイクルが構成されている。第２サイクルの発電サイクルは第１サイクルの凝縮器の吐出配管に第２サイクルの発電機を組み付けられた膨張機を接続し、凝縮器において第１サイクルの冷媒と熱交換し高温、高圧となった冷媒が、第２サイクルの膨張機に流入し、膨張して発電を行い、第２凝縮器に流入して降温し、第２凝縮器の流出口に接続された冷媒ポンプに入り昇圧され、冷媒ポンプの吐出配管と接続された凝縮器に戻る事により構成されており、従来、凝縮器から冷媒を冷却するために大気に放出され、捨てられていた第１サイクルの未利用の熱エネルギーを、凝縮器における第２サイクルの冷媒との熱交換により活用し、第２サイクルの発電機を組み付けられた膨張機により発電を行う。この様に従来の第１サイクルの第１室内熱交換器の冷凍能力に、第２サイクルの膨張機の発電能力を加える事により、全体の消費電力の低減で冷凍効率を大幅に向上させる事ができることを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項８】
請求項４又は６において、第１サイクルと、第２サイクルの、室内熱交換器を個々に直列に重ねて配置するなど、それぞれの冷房特性に合った組み合わせが出来ることを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項９】
請求項１又は２又は３又は４又は５又は６又は７において、従来の室外熱交換器を廃して一体型の屋内冷凍装置であることを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項１０】
請求項１又は２又は３又は４又は５又は６又は７において、それぞれ複数の室内熱交換器を有することを特徴とする複合冷凍装置。
【請求項１１】
請求項１又は２又は３又は４又は５又は６又は７において、第１サイクルの冷媒と、第２サイクルの冷媒をそれぞれの特性に合った異なった冷媒、水、ブライン等、を用いることを特徴とする複合冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、冷凍サイクル及び、カルノーサイクルの発電サイクルの第２サイクルからなる、複合サイクルを用いて、従来、凝縮器から冷媒を冷却するために大気に放出され、捨てられていた、未利用の熱エネルギーを、第２サイクルの冷媒との熱交換により活用する。
第２サイクルに冷凍サイクルを用いる場合は、まず第１サイクルの圧縮機により圧縮され、高圧、高温となった第１サイクルの冷媒は凝縮器に流入し、第２サイクルの冷媒を昇温する。そして第１サイクルの冷媒は膨張弁を通過し低圧、低温となり、第１室内熱交換器により冷房を行う。また第１サイクルの冷媒により凝縮器において昇温された、第２サイクルの冷媒は第２凝縮器第を経て、第２サイクルの膨張弁により低圧、低温となり第２室内熱交換器により冷房を行い、冷媒ポンプにより昇圧されて凝縮器に戻る。これにより第１室内熱交換器の冷房能力に、従来、大気に放出され、捨てられていた熱エネルギーを活用した、第２室内熱交器の冷房能力が加えられるので、大幅な冷房効率の向上となる。
第２サイクルにカルノーサイクルの発電サイクルを用いる場合は、第１サイクルの凝縮器における熱交換により高温、高圧となった第２サイクルの冷媒の膨張機による駆動力で、発電を行い、第１サイクルの圧縮機と第２サイクルの冷媒ポンプの駆動を補助する。これにより、冷房効率の向上または、膨張機による発電により、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事が出来る。
また、従来の冷凍サイクルの凝縮器からの排熱の放出に比べて、本装置の排熱の放出は極めて少ないので、ヒートアイランド現象の対策におおいに有効であり、さらに、従来の室外熱交換器を廃して屋内一体型の冷凍装置をも可能とする複合冷凍装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】現在、世界的に逆カルノーサイクルを原理とした冷凍装置は、そのエネルギー効率の高さから、将来の低炭素社会への有力な切り札となっている。また、日本における冷凍装置の技術は順調に発展し、世界をリードするに至っている。こういった環境において冷凍装置の更なる性能向上及び、冷凍技術の有効利用が求められている。【０００３】こういった環境において逆カルノーサイクルの冷凍サイクルと冷凍サイクル及び、カルノーサイクルを複合的に、活用した冷凍装置の社会的な意義は計りしれない。
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許２５４６８６８
【特許文献２】特許５４４１８４４
【発明の概要】
【０００５】本発明は、逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、冷凍サイクル及び、カルノーサイクルの発電サイクルの第２サイクルからなる、複合サイクルを用いて、従来、凝縮器から冷媒を冷却するために大気に放出され、捨てられていた、未利用の熱エネルギーを、第２サイクルの冷媒との熱交換により活用する。
第２サイクルに冷凍サイクルを用いる場合は、まず第１サイクルの圧縮機により圧縮され、高圧、高温となった第１サイクルの冷媒は凝縮器に流入し、第２サイクルの冷媒を昇温する。そして第１サイクルの冷媒は膨張弁を通過し低圧、低温となり、第１室内熱交換器により冷房を行う。また第１サイクルの冷媒により凝縮器において昇温された、第２サイクルの冷媒は第２凝縮器第を経て、第２サイクルの膨張弁により低圧、低温となり第２室内熱交換器により冷房を行い、冷媒ポンプにより昇圧されて凝縮器に戻る。これにより第１室内熱交換器の冷房能力に、従来、大気に放出され、捨てられていた熱エネルギーを活用した、第２室内熱交器の冷房能力が加えられるので、大幅な冷房効率の向上となる。
第２サイクルにカルノーサイクルの発電サイクルを用いる場合は、第１サイクルの凝縮器における熱交換により高温、高圧となった第２サイクルの冷媒の膨張機による駆動力で、発電を行い、第１サイクルの圧縮機と第２サイクルの冷媒ポンプの駆動を補助する。これにより、冷房効率の向上または、膨張機による発電により、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事が出来る。
また、従来の冷凍サイクルの凝縮器からの排熱の放出に比べて、本装置の排熱の放出は極めて少ないので、ヒートアイランド現象の対策におおいに有効であり、さらに、従来の室外熱交換器を廃して屋内一体型の冷凍装置をも可能とする複合冷凍装置である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】現在、電気は、大規模な発電施設で発電するか、工場等での自家発電、各家庭等での個別の小規模発電で作られているが、大規模発電である原子力は事故時の被害の甚大さや核燃料廃棄物処理の問題、火力や天然ガスはＣＯ２を排出し、水力及び、地熱、太陽熱、太陽光、風力等の再生可能エネルギーは規模や建設場所等の問題がある。工場等の自家発電も、ＣＯ２排出や燃料価格の変動等の問題があり、各家庭での太陽光、風力等の再生可能エネルギー利用は、共に気候に左右され不安定であり、また規模も限られる。この様な状況のなかで、より一層、エネルギーの有効利用を促進する必要が有る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】前記課題を解決するためには、本発明は、逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、冷凍サイクル及び、カルノーサイクルの発電サイクルの第２サイクルからなる複合サイクルを用いて、従来、冷却するためだけに凝縮器から大気に放出され、捨てられていた、未利用の熱エネルギーを、第２サイクルの冷媒との熱交換により活用する。
第１サイクルの冷媒と、第２サイクルの冷媒を巧妙に熱交換し利用する事により、全体の冷房能力を向上させる事ができる複合冷房装置である。さらに、第２サイクルの膨張弁の替わりに膨張機を取り付けその駆動力を利用して発電を行い、第１サイクルの圧縮機と第２サイクルの冷媒ポンプの駆動を補助する。
これにより、冷房装置の消費電力を大幅に低減する事のできる複合冷房装置であり、新しい自然エネルギーの有効利用として極めて有用である。
【発明の効果】
【０００８】本発明は大気の熱エネルギーを利用する為、一年中２４時間安定稼働が可能な省電力、複合冷凍装置であり、各戸別、及び大規模施設、店舗等、どこにでも設置可能である。
また、凝縮器による排熱の放出が極めて少ないので、ヒートアイランド現象の対策におおいに有効である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】以下、本発明による複合冷凍装置を図１、図２、に示す全体の構成図に基づいて説明する。
【００１０】図１、において、第１サイクルの圧縮機３は駆動機２５により駆動される。圧縮され高温、高圧となった１サイクルの冷媒は、冷媒配管１０を経て凝縮器４に流入し、第２サイクルの冷媒ポンプ６により昇圧された第２サイクルの冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され冷媒配管１３から受液器（図示略）を経て第１サイクルの膨張弁２０に入る。
【００１１】図１、において第１サイクルの膨張弁２０により膨張し低温、低圧となった第１サイクルの冷媒は、冷媒配管１４を経て、第１室内熱交換器９に入り冷房をおこない、冷媒配管１５を通り、第２凝縮器７において第２サイクルの冷媒と熱交換し、第１サイクルの圧縮機３に戻る。
【００１２】図１、において第１サイクルの圧縮機３により圧縮され高温となった第１サイクルの冷媒により、凝縮器４を介して昇温、昇圧された、第２サイクルの冷媒は、冷媒配管１８を通り、第２凝縮器７において第１サイクルの冷媒と熱交換し凝縮され、受液器（図示略）を経て、第２サイクルの膨張弁２６に入る。
【００１３】図１、において第２サイクルの膨張弁２６に流入した冷媒は膨張し低温、低圧となる。
【００１４】図１、において第２サイクルの膨張弁２６により膨張し低温、低圧となった冷媒は、冷媒配管１９を経て第２室内熱交換器５に入り冷房をおこない、冷媒配管１６を経て冷媒ポンプ６に戻る。
【００１５】図１、において冷媒ポンプ６により昇圧された第２サイクル冷媒は、冷媒配管１７を経て凝縮器４に戻る。
【００１６】図２、において、第１サイクルの圧縮機３は駆動機２５により駆動される。圧縮され高温、高圧となった１サイクルの冷媒は、冷媒配管１０を経て凝縮器４に流入し、第２サイクルの冷媒ポンプ６により昇圧された第２サイクルの冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され冷媒配管１３から受液器（図示略）を経て第１サイクルの膨張弁２０に入る。
【００１７】図２、において第１サイクルの膨張弁２０により膨張し低温、低圧となった第１サイクルの冷媒は、冷媒配管１４を経て、第１室内熱交換器９に入り冷房をおこない、冷媒配管１５を通り第２凝縮器７を経て、第１サイクルの圧縮機３に戻る。
【００１８】図２、において第１サイクルの圧縮機３により圧縮され高温となった第１サイクルの冷媒により、凝縮器４を介して昇温された、第２サイクルの冷媒は、冷媒配管１８から第２サイクルの膨張機２７に入る。
【００１９】図２、において第２サイクルの膨張機２７に流入した冷媒は、膨張し駆動力を発生させ第２サイクルの発電機２８により発電をする。
【００２０】図２、において第２サイクルの膨張機２７により膨張し低圧となった冷媒は、冷媒配管１９を経て第２凝縮器７に入り第１サイクルの冷媒との熱交換により降温して、冷媒配管１６を経て冷媒ポンプ６に戻る。
【００２１】図２、において冷媒ポンプ６により昇圧された第２サイクル冷媒は、冷媒配管１７を経て凝縮器４に戻る。
【００２２】以下、本発明による二段圧縮複合冷凍装置を図３、図４に示す全体の構成図に基づいて説明する。
【００２３】図３、において、第１サイクルの低段圧縮機１は低段圧縮駆動機２３により駆動される。圧縮され昇温され、中間圧力となった第１サイクルの冷媒は、冷媒配管１０を経て中間冷却器８に流入し、第１サイクルの高圧冷媒をバイパスさせて、中間冷却器用膨張弁２１により膨張した、低温で中間圧力の冷媒と熱交換を行い、高段圧縮機２に入る。
【００２４】図３、において、第１サイクルの高段圧縮機２は高段圧縮駆動機２４により駆動される。圧縮され高温、高圧となった１サイクルの冷媒は、冷媒配管１１を経て凝縮器４に流入し、第２サイクルの冷媒ポンプ６により昇圧された第２サイクル冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され、冷媒配管１２、受液器２２、中間冷却器８、冷媒配管１３を経て膨張弁２０に入る。
【００２５】図３、において膨張弁２０により膨張し低温、低圧となった第１サイクルの冷媒は、第１室内熱交換器９に入り、冷房をおこない、冷媒配管１５を通り、第２凝縮器７において第２サイクルの冷媒と熱交換し、第１サイクルの低段圧縮機１に戻る。
【００２６】図３、において低段圧縮機１および、高段圧縮機２により圧縮され高温となった第１サイクルの冷媒により、凝縮器４を介して昇温された、第２サイクルの冷媒は、冷媒配管１８を通り、第２凝縮器７において第１サイクルの冷媒と熱交換し凝縮され、受液器（図示略）を経て、第２サイクルの膨張弁２６に入る。
【００２７】図３、において第２サイクルの膨張弁２６に流入した冷媒は膨張し低温、低圧となる。
【００２８】図３、において第２サイクルの膨張弁２６により膨張し低温、低圧となった冷媒は、冷媒配管１９を経て第２室内熱交換器５に入り、冷房をおこない、冷媒配管１６を経て冷媒ポンプ６に戻る。
【００２９】図３、において冷媒ポンプ６により昇圧された第２サイクル冷媒は、冷媒配管１７を経て凝縮器４に戻る。
【００３０】図４、において、第１サイクルの低段圧縮機１は低段圧縮駆動機２３により駆動される。圧縮され昇温され、中間圧力となった第１サイクルの冷媒は、冷媒配管１０を経て中間冷却器８に流入し、第１サイクルの高圧冷媒をバイパスさせて、中間冷却器用膨張弁２１により膨張した、低温で中間圧力の冷媒と熱交換を行い、高段圧縮機２に入る。
【００３１】図４、において、第１サイクルの高段圧縮機２は高段圧縮駆動機２４により駆動される。圧縮され高温、高圧となった１サイクルの冷媒は、冷媒配管１１を経て凝縮器４に流入し、第２サイクルの冷媒ポンプ６により昇圧された第２サイクル冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され、冷媒配管１２、受液器２２、中間冷却器８、冷媒配管１３を経て膨張弁２０に入る。
【００３２】図４、において膨張弁２０により膨張し低温、低圧となった第１サイクルの冷媒は、第１室内熱交換器９に入り、冷房をおこない、冷媒配管１５を通り、第２凝縮器７において第２サイクルの冷媒と熱交換し、低段圧縮機１に戻る。
【００３３】図４、において低段圧縮機１および、高段圧縮機２により圧縮され高温となった第１サイクルの冷媒により、凝縮器４を介して昇温された、第２サイクルの冷媒は、冷媒配管１８から第２サイクルの膨張機２７に入る。
【００３４】図４、において第２サイクルの膨張機２７に流入した冷媒は、膨張し駆動力を発生させ第２サイクルの発電機２８により発電をする。
【００３５】図４、において第２サイクルの膨張機２７により膨張し低圧となった冷媒は、冷媒配管１９を経て、第２凝縮器７において第１サイクルの冷媒と熱交換し凝縮され、冷媒配管１６を経て冷媒ポンプ６に戻る。
【００３６】図４、において冷媒ポンプ６により昇圧された第２サイクル冷媒は、冷媒配管１７を経て凝縮器４に戻る。
【００３７】ここで、複合冷凍装置の第１サイクルの具体的な運転状態について、図５、のＰ−ｈ（モリエル）線図により説明する。
逆カルノーサイクルの第１サイクルにおける、点Ａは圧縮機３に供給される冷媒の状態（例えば圧力０．４９８ＭＰａ、５℃）を示し、駆動機２５で駆動される圧縮機３により圧縮され、高圧、高温となり、点Ｂにおいては（例えば圧力１．７３ＭＰａ、７０℃）となる。点Ａから点Ｂへの状態変化は、等エントロピー変化となる。点Ｃは凝縮器４から流出した冷媒の状態を示し（例えば圧力１．７３ＭＰａ、３４℃）となる。点Ｄは膨張弁２０により膨張した後の、第１室内熱交換器９の入口における冷媒の状態を示し（例えば圧力０．４９８ＭＰａ、０℃）となる。点Ｃから点Ｄへの状態変化は、等比エンタルピー変化となる。
第１サイクルの冷媒は、点Ｄ、の状態から、第１室内熱交換器９において冷房をおこない、第２凝縮器７を経て点Ａの状態に戻る。
【００３８】ここで、複合冷凍装置の発電サイクルの第２サイクルの具体的な運転状態について、図６、のＰ−ｈ（モリエル）線図により説明する。
カルノーサイクルの第２サイクルにおける、点Ｘは第２サイクルの膨張機２７に供給される冷媒の状態（例えば圧力０．２５２ＭＰａ、４７℃）を示し、第２サイクルの膨張機２７により膨張し、第２サイクルの発電機２８により発電を行い、低圧となった冷媒は、点Ｗにおいては（例えば圧力０．０６７ＭＰａ、１２℃）となる。点Ｘから点Ｗへの状態変化は、等エントロピー変化となる。点Ｚは第２凝縮器７から流出した冷媒の状態を示し（例えば圧力０．０６７ＭＰａ、５℃）となる。点Ｙは冷媒ポンプ６により昇圧された、凝縮器４の入口における冷媒の状態を示し（例えば圧力０．２５２Ｐａ、３４℃）となる。点Ｚから点Ｙへの状態変化は、等エントロピー変化となる。第２サイクルの冷媒は凝縮器４により、第１サイクルの冷媒との熱交換で昇温され、点Ｙの状態から、点Ｘの状態に戻る。
【００３９】ここで、二段複合冷凍装置の第１サイクルの具体的な運転状態について、図７、のＰ−ｈ（モリエル）線図により説明する。
逆カルノーサイクルの第１サイクルにおける、点Ａは低段圧縮機１に供給される冷媒の状態（例えば圧力０．１６４ＭＰａ、−１７℃）を示し、低段圧縮駆動機２３で駆動される低段圧縮機１により圧縮され、中間圧となり、昇温され、点Ｂにおいては（例えば圧力０．６８１Ｍｐａ、５３℃）となる。点Ａから点Ｂへの状態変化は、等エントロピー変化となる。点Ｃにおいては、第１サイクルの高圧冷媒をバイパスさせて、中間冷却器用膨張弁２１により膨張された、低温で中間圧力の冷媒と、中間冷却器８により熱交換を行い、温度の下がった冷媒の状態を示し（例えば圧力０．６８１ＭＰａ、１４℃）となる。
第１サイクルの冷媒は、高段圧縮駆動機２４により駆動される高段圧縮機２に流入し、圧縮され高温、高圧となり、点Ｄにおいては（例えば圧力２．４２７ＭＰａ、８５℃）となる。点Ｃから点Ｄへの状態変化は、等エントロピー変化となる。
点Ｇは、凝縮器４に流入し、第２サイクルの冷媒ポンプ６により昇圧された第２サイクル冷媒と熱交換を行い、低温となり排出され、受液器２２、中間冷却器８、を経て膨張弁２０に入る冷媒の状態を示し（例えば圧力２．４２７ＭＰａ、５０℃）となる。
点Ｈは膨張弁２０により膨張した後の、第１室内熱交換器９の入口における冷媒の状態を示し（例えば圧力０．１６４Ｐａ、−３０℃）となる。点Ｇから点Ｈへの状態変化は、等比エンタルピー変化となる。第１サイクルの冷媒は、点Ｈの状態から、第１室内熱交換器９において冷房をおこない、第２凝縮器７を経て、点Ａの状態に戻る。
【００４０】ここで、二段複合冷凍装置の発電サイクルの第２サイクルの具体的な運転状態について、図８、のＰ−ｈ（モリエル）線図により説明する。
カルノーサイクルの第２サイクルにおける、点Ｘは第２サイクルの膨張機２７に供給される冷媒の状態（例えば圧力０．３４５ＭＰａ、５８℃）を示し、第２サイクルの膨張機２７により膨張し、第２サイクルの発電機２８により発電を行い、低圧となった冷媒は、点Ｗにおいては（例えば圧力０．０１９ＭＰａ、−１０℃）となる。点Ｘから点Ｗへの状態変化は、等エントロピー変化となる。点Ｚは第２凝縮器７から流出した冷媒の状態を示し（例えば圧力０．０１９ＭＰａ、−２０℃）となる。点Ｙは冷媒ポンプ６により昇圧された、凝縮器４の入口における冷媒の状態を示し（例えば圧力０．３４５ＭＰａ、４０℃）となる。点Ｚから点Ｙへの状態変化は、等エントロピー変化となる。第２サイクルの冷媒は凝縮器４により、第１サイクルの冷媒との熱交換で昇温され、点Ｙの状態から、点Ｘの状態に戻る。
【００４１】ここで、複合冷凍装置の発電量について、図６のＰ−ｈ（モリエル）線図により説明する。この図において、膨張機２７、冷媒ポンプ６の全断熱効率が１であり、発電機２８の発電効率が１００％であり、配管、その他、機器等のいかなる損失も無い場合に得られる理論電力は、カルノーサイクルの第２サイクルより発生する比エンタルピーの値、第２サイクルの膨張機２７の理論膨張動力Δｋに、冷媒の循環流量を乗じた値となる。
【００４２】ここで、二段複合冷凍装置の発電量について、図８のＰ−ｈ（モリエル）線図により説明する。この図において、膨張機２７、冷媒ポンプ６の全断熱効率が１であり、発電機２８の発電効率が１００％であり、配管、その他、機器等のいかなる損失も無い場合に得られる理論電力は、カルノーサイクルの第２サイクルより発生する比エンタルピーの値、第２サイクルの膨張機２７の理論膨張動力Δｊに、冷媒の循環流量を乗じた値となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合冷凍装置の構成図
【図２】複合冷凍装置の第２サイクルが発電サイクルの場合の構成図
【図３】二段複合冷凍装置の構成図
【図４】二段複合冷凍装置の第２サイクルが発電サイクルの場合の構成図
【図５】複合冷凍装置の第１サイクルのＰ−ｈ線図
【図６】複合冷凍装置の第２サイクルが発電サイクルの場合のＰ−ｈ線図
【図７】二段複合冷凍装置の第１サイクルのＰ−ｈ線図
【図８】二段複合冷凍装置の第２サイクルが発電サイクルの場合のＰ−ｈ線図
【符号の説明】
【００４３】１・・・第１サイクルの低段圧縮機、２・・・第１サイクルの高段圧縮機、３・・・第１サイクルの圧縮機、４・・・凝縮器、５・・・第２室内熱交換器、６・・・冷媒ポンプ、７・・・第２凝縮器、８・・・中間冷却器、９・・・第１室内熱交換器、１０、１１、１２、１３、１４、１５・・・第１サイクルの冷媒配管、１６、１７、１８，１９・・・第２サイクルの冷媒配管、２０・・・第１サイクルの膨張弁、２１・・・第１サイクルの中間冷却器用膨張弁、２２・・・受液器、２３・・・低段圧縮駆動機、２４・・・高段圧縮駆動機、２５・・・駆動機、２６・・・第２サイクルの膨張弁、２７・・・第２サイクルの膨張機、２８・・・第２サイクルの発電機、
【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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【図８】
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