(57)【要約】      （修正有）【課題】新しい自然エネルギーの有効利用として、冷凍装置とバイナリー発電を複合的に活用した冷凍装置を提供する。【解決手段】逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、カルノーサイクルの第２サイクルからなる複合サイクルを用いて、第１サイクルの膨張機２７から発電機２８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。また、第１サイクルの圧縮機３により高温となった冷媒との熱交換により、第２サイクルの冷媒を昇温し、その膨張力による第２サイクル膨張機７の駆動力で、発電を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、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、第１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複合冷凍装置。
【請求項２】
逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、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複合冷凍装置。
【請求項３】
逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、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有する複合冷凍装置において、第２サイクルの膨張機を通過した、まだ温度の高い冷媒を利用して、第１サイクルの膨張機を通過し減圧、低温となった冷媒を熱交換器によって昇温し、第１サイクルの圧縮機に必要な駆動力を低減させる事ができる複合冷凍装置。
【請求項４】
逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、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有する複合冷凍装置において、従来、冷却するためだけに凝縮器により、大気に放出されていた未利用の熱エネルギーを活用して、第２サイクルの凝縮器により、第２サイクルの冷媒を昇温し、膨張弁および膨張機により膨張させ、第２サイクルの蒸発器を介して冷房を行い、第１サイクルの冷凍能力に第２サイクルの冷凍能力を加える事により、全体の冷凍能力と冷凍効率を向上させる事ができる複合冷凍装置。
【請求項５】
逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、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有する複合冷凍装置において、第２サイクルの冷媒を第１サイクルの膨張機を通過し減圧、低温となった冷媒との熱交換により降温させ、発電効率を高める事ができる複合冷凍装置。
【請求項６】
逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、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有する複合冷凍装置において、従来、冷却するためだけに凝縮器により、大気に放出されていた未利用の熱エネルギーを活用して、第２サイクルの凝縮器により、第２サイクルの冷媒を昇温し、膨張弁および膨張機により膨張させ、第２サイクルの蒸発器を介して冷房を行い、第１サイクルの冷凍能力に第２サイクルの冷凍能力を加える事により、全体の冷凍能力と冷凍効率を向上させる冷凍装置において、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を用いる複合冷凍装置。
【請求項７】
逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと、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複合冷凍装置において、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を用いる複合冷凍装置。
【請求項８】
逆カルノーサイクルの冷凍サイクルの第１サイクルと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、第１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複合冷凍装置において、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を用いる複合空調装置。
【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サイクルとカルノーサイクルの第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により、大気に放出されていた未利用の熱エネルギーを活用して、第２サイクルの凝縮器により、第２サイクルの冷媒を昇温し、膨張弁および膨張機により膨張させ、第２サイクルの蒸発器を介して冷房を行い、第１サイクルの冷凍能力に第２サイクルの冷凍能力を加える事により、全体の冷凍能力と冷凍効率を向上させる。
また第１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、電力として活用する。
さらに第２サイクルの膨張機を通過し低温となり、冷媒ポンプにより加圧された第２サイクルの冷媒と、第１サイクルの圧縮機により高温、高圧となった第１サイクルの冷媒との熱交換により、高温、高圧となった第２サイクルの冷媒により膨張弁の替わりに膨張機を取り付け発電を行い、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の補助等の電力として活用する。これにより、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事のできる、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、冷凍装置技術の有効利用が求められている。【０００３】近年、日本において、カルノーサイクルを用いた例としての、バイナリー発電が低温排熱の有効活用として注目されている。【０００４】こういった環境において冷凍装置とバイナリー発電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】
【０００５】
【特許文献１】特許２５４６８６８
【特許文献２】特許５４４１８４４
【発明の概要】
【０００６】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、カルノーサイクルの第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により、大気に放出されていた未利用の熱エネルギーを活用して、第２サイクルの凝縮器により、第２サイクルの冷媒を昇温し、膨張弁および膨張機により膨張させ、第２サイクルの蒸発器を介して冷房を行い、第１サイクルの冷凍能力に第２サイクルの冷凍能力を加える事により、全体の冷凍能力と冷凍効率を向上させる。
また第１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、電力として活用する。
さらに第２サイクルの膨張機を通過し低温となり、冷媒ポンプにより加圧された第２サイクルの冷媒と、第１サイクルの圧縮機により高温、高圧となった第１サイクルの冷媒との熱交換により、高温、高圧となった第２サイクルの冷媒により、膨張弁の替わりに膨張機を取り付け発電を行い、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の補助等の電力として活用する。これにより、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事のできる、複合冷凍装置である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】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】
【０００８】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、カルノーサイクルの第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により、大気に放出されていた未利用の熱エネルギーを活用して、第２サイクルの凝縮器により、第２サイクルの冷媒を昇温し、膨張弁および膨張機により膨張させ、第２サイクルの蒸発器を介して冷房を行い、第１サイクルの冷凍能力に第２サイクルの冷凍能力を加える事により、全体の冷凍能力と冷凍効率を向上させ、第１サイクル及び、第２サイクルの冷媒による膨張機の駆動力により発電を行い、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し、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事のできる複合冷凍装置である。前記課題を解決するためには、本発明は冷凍サイクルを複合的に組み合わせる事により、大気の熱エネルギーを利用して発電を行い、冷凍装置の消費電力を大幅に低減する事のできる複重冷凍装置であり、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】
【０００９】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】
【０００１０】以下、本発明による複合冷凍装置を図１、に示す全体の構成図に基づいて説明する。
【０００１１】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を経て第１サイクルの膨張弁２０、または図２の第１サイクルの膨張機２７に入り、第１サイクルの発電機の２８を駆動し発電を行う。
【０００１２】図１、において第１サイクルの膨張弁２０、または図２の第１サイクルの膨張機２７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蒸発器９に入り冷房をおこない、冷媒配管１５を経て、第１サイクルの圧縮機３に戻る。
【０００１３】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を介して昇温された、第２サイクルの冷媒は、冷媒配管１８を経て、第２サイクルの膨張弁２９、または図２の第２サイクルの膨張機７に入る。
【０００１４】図１、において第２サイクルの膨張弁２９に流入した冷媒は膨張するか、または図２の第２サイクルの膨張機７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２６により発電をする。
【０００１５】図１、において第２サイクルの膨張弁２９により膨張し低圧となった冷媒、または第２サイクルの膨張機７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蒸発器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。
【０００１６】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に流入し、第１サイクルの高温となった冷媒との熱交換により昇温され、冷媒配管１８から第２サイクルの膨張弁２９、または第２サイクルの膨張機７に戻る。
【０００１７】以下、本発明による二段圧縮複合冷凍装置を図３、に示す全体の構成図に基づいて説明する。
【０００１８】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により膨張された、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。
【０００１９】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または図４の膨張機２７に入り、発電機の２８を駆動し発電を行う。
【０００２０】図３、において膨張弁２０、または図４の膨張機２７より膨張し低温、低圧となった第１サイクルの冷媒は、蒸発器９に入り、冷房をおこない、冷媒配管１５を経て低段圧縮機１に戻る。
【０００２１】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を経て、第２サイクルの膨張弁２９、または図４の第２サイクルの膨張機７に入る。
【０００２２】図３、において第２サイクルの膨張弁２９に流入した冷媒は膨張するか、または図４の第２サイクルの膨張機７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２６により発電をする。
【０００２３】図３、において第２サイクルの膨張弁２９により膨張し低圧となった冷媒、または第２サイクルの膨張機７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蒸発器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。
【０００２４】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に流入し、第１サイクルの高温となった冷媒との熱交換により昇温され、冷媒配管１８から第２サイクルの膨張弁２９、または第２サイクルの膨張機７に戻る。
【０００２５】以下、本発明による別案の複合冷凍装置を図５、に示す全体の構成図に基づいて説明する。
【０００２６】図５、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を経て膨張弁２０、または図６の膨張機２７に入り、発電機の２８を駆動し発電を行う。
【０００２７】図５、において膨張弁２０、または図６の膨張機２７により膨張し低温、低圧となった第１サイクルの冷媒は、蒸発器９に入り冷房をおこない、冷媒配管１４を経て、熱交換器３０によって、第２サイクルの膨張機７を通過し、まだ温度の、やや高い第２サイクル冷媒と熱交換して昇温し、冷媒配管１５を経て圧縮機３に戻る。この冷媒の昇温により第１サイクルの圧縮機３の圧縮に必要な駆動力を低減させ、さらに第２サイクル冷媒をも第１サイクルの低温の冷媒との熱交換により降温させる。
【０００２８】図５、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を経て膨張機７に入る。
【０００２９】図５、において第２サイクルの膨張機７に流入した冷媒は膨張し駆動力を発生させ発電機２６により発電をする。
【０００３０】図５、において膨張機７により膨張し低圧となった冷媒は、冷媒配管１９を経て熱交換器３０に入り、第１サイクルの膨張弁２０、及び蒸発器９を通過し減圧し、低温となった冷媒を昇温し、低温となり冷媒配管１６を経て冷媒ポンプ６に戻る。
【０００３１】図５、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に流入し、第１サイクルの高温となった冷媒との熱交換により昇温され、冷媒配管１８から膨張機７に戻る。
【０００３２】以下、本発明による別案の二段圧縮複合冷凍装置を図７、に示す全体の構成図に基づいて説明する。
【０００３３】図７、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により膨張された、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。
【０００３４】図７、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または図８の膨張機２７に入り、発電機の２８を駆動し発電を行う。
【０００３５】図７、において膨張弁２０、または図８の膨張機２７より膨張し低温、低圧となった第１サイクルの冷媒は、蒸発器９に入り、冷房をおこない、冷媒配管１４を経て、熱交換器３０によって、第２サイクルの膨張機７を通過し、まだ温度の、やや高い第２サイクル冷媒と熱交換して昇温し、冷媒配管１５を経て低段圧縮機１に戻る。この冷媒の昇温により第１サイクルの低段圧縮機１の圧縮に必要な駆動力を低減させ、さらに第２サイクル冷媒をも第１サイクルの低温の冷媒との熱交換により降温させる。
【０００３６】図７、において第１サイクルの低段圧縮機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を経て膨張機７に入る。
【０００３７】図７、において第２サイクルの膨張機７に流入した冷媒は、膨張し駆動力を発生させ発電機２６により発電をする。
【０００３８】図７、において膨張機７により膨張し低圧となった冷媒は、冷媒配管１９を経て熱交換器３０に入り、第１サイクルの膨張弁２０、及び蒸発器９を通過し減圧し、低温となった冷媒を昇温し、冷媒配管１６を経て冷媒ポンプ６に戻る。
【０００３９】図７、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に流入し、第１サイクルの高温となった冷媒により昇温され、冷媒配管１８から第２サイクルの膨張機７に戻る。
【０００４０】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９、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により膨張するか、また点Ｄは第１サイクル膨張機２７により膨張し、第１サイクルの発電機２８を駆動した後の蒸発器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り、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。
第１サイクルの冷媒は、点Ｄ、点Ｄ’の状態から、蒸発器９を経て、熱交換器５において第２サイクルの冷媒との熱交換で昇温され、点Ａの状態に戻る。
【０００４１】ここで、複合冷凍装置の第２サイクルの具体的な運転状態について、図１０、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７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７により膨張し、第２サイクルの発電機２６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は熱交換器３０、または第２蒸発器５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。
【０００４２】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１１、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により膨張するか、また点Ｈは第１サイクル膨張機２７により膨張し、第１サイクルの発電機２８を駆動した後の蒸発器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り、点Ｇから点Ｈへの状態変化は、等エントロピー変化となる。
第１サイクルの冷媒は、点Ｈ、点Ｈ’の状態から、蒸発器９を経て、熱交換器３０、または第２蒸発器５において第２サイクルの冷媒との熱交換で昇温され、点Ａの状態に戻る。
【０００４３】ここで、二段複合冷凍装置の第２サイクルの具体的な運転状態について、図１２、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７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７により膨張し、第２サイクルの発電機２６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は熱交換器３０、または２蒸発器５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。
【０００４４】ここで、複合冷凍装置の発電量について、図９、図１０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７、冷媒ポンプ６の全断熱効率が１であり、発電機２６の発電効率が１００％である場合に得られる理論電力は、逆カルノーサイクルの第１サイクルより発生する比エンタルピーの値、第１サイクルの膨張機２７の理論膨張動力Δｌに、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７の理論膨張動力Δｋに、冷媒の循環流量を乗じた値を、加えたものになる。
【０００４５】ここで、二段複合冷凍装置の発電量について、図１１、図１２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７、冷媒ポンプ６の全断熱効率が１であり、発電機２６の発電効率が１００％である場合に得られる理論電力は、逆カルノーサイクルの第１サイクルより発生する比エンタルピーの値、第１サイクルの膨張機２７の理論膨張動力Δｉに、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７の理論膨張動力Δｊに、冷媒の循環流量を乗じた値を、加えたものになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複合冷凍装置の構成図
【図２】第１サイクルの膨張機の駆動力を利用して発電する複合冷凍装置を示す構成
【図３】二段複合冷凍装置の構成図
【図４】第１サイクルの膨張機の駆動力を利用して発電する二段複合冷凍装置を示す構成図
【図５】別案の複合冷凍装置の構成図
【図６】別案の第１サイクルの膨張機の駆動力と第２サイクルの膨張機の駆動力を利用して発電する複合冷凍装置を示す構成図
【図７】別案の二段複合冷凍装置の構成図
【図８】別案の第１サイクルの膨張機の駆動力と第２サイクルの膨張機の駆動力を利用して発電する二段複合冷凍装置を示す構成図
【図９】複合冷凍装置の第１サイクルのＰ−ｈ線図
【図１０】複合冷凍装置の第２サイクルのＰ−ｈ線図
【図１１】二段複合冷凍装置の第１サイクルのＰ−ｈ線図
【図１２】二段複合冷凍装置の第２サイクルのＰ−ｈ線図
【符号の説明】
【０００４６】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蒸発器、６・・・冷媒ポンプ、７・・・第２サイクルの膨張機、８・・・中間冷却器、９・・・第１蒸発器、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サイクルの発電機、２７・・・第１サイクルの膨張機、２８・・・第１サイクルの発電機、２９、・・・第２サイクルの膨張弁、３０・・・熱交換器、
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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