(57)【要約】  冷凍回路を有する圧縮冷凍装置と、蒸発器を有する吸着冷凍装置と、を備える、複合型カスケード冷凍装置が開示される。冷凍回路は、冷凍回路の効率を増加させるように、蒸発器と連結されている。【選択図】図１
2020535386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合型カスケード冷凍装置であって、
冷凍回路を有する圧縮冷凍装置と、
蒸発器を有する吸着冷凍装置であって、前記冷凍回路が、前記蒸発器に連結されている、吸着冷凍装置と、を有する、複合型カスケード冷凍装置。
【請求項２】
固体吸着剤（吸収剤）が、前記吸着冷凍装置において使用される、請求項１に記載のカスケード冷凍装置。
【請求項３】
液体吸着剤（吸収剤）が、前記吸着冷凍装置において使用される、請求項１に記載のカスケード冷凍装置。
【請求項４】
水などの冷媒が、正の温度に対して選択され、メタノール、エチレングリコール、またはアンモニアなどの冷媒が、負の温度に対して選択される、請求項１に記載のカスケード冷凍装置。
【請求項５】
前記蒸発器が、過冷却器として使用される、請求項１に記載のカスケード冷凍装置。
【請求項７】
前記蒸発器と前記冷凍回路との間に接続された中間熱媒体がさらに提供されている、請求項１に記載のカスケード冷凍装置。
【請求項８】
前記冷凍回路が、安定した温度を確実にするために、受容器を介して前記中間熱媒体に接続されている、請求項７に記載のカスケード冷凍装置。
【請求項９】
前記吸着冷凍装置に、開放回路を介して低位熱が供給される、請求項１に記載のカスケード冷凍装置。
【請求項１０】
前記吸着冷凍装置に、中間高温熱媒体で閉鎖回路を介して、低位熱が供給される、請求項１に記載のカスケード冷凍装置。
【請求項１１】
前記受容器が、入力温度を安定させるために使用される、請求項８に記載のカスケード冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される主題は、冷凍装置およびプロセスに、具体的には、冷凍装置の最適な冷凍性能のための低位熱の使用に関する。開示される主題は、小売、公共ケータリング、食品および乳製品生産の分野で、例えば、海または川の船に搭載された移動式冷凍庫を含む、冷凍機器内で、またはその不可欠な部分として使用することが意図されている。
【背景技術】
【０００２】
カスケード冷凍装置の様々な設計および構成に関する知識がある。頻繁に利用されるカスケード装置は、２つの単一回路冷凍装置で構成され、各装置は、圧縮器、蒸発器、凝縮器、膨張弁、および熱交換器を備える。さらに、カスケード装置の知識があり、上部カスケードは、二回路冷凍装置を表す。その中で、異なる冷媒が、各カスケードに動力を供給する。熱ポンプがあり、それらは、様々な冷媒と共に、カスケーサイクル内で機能し得る。一例として、米国特許第４，１４９，３８９号［Ｈａｙｅｓ  ｅｔ  ａｌ．］は、カスケード冷凍装置として動作することができる熱ポンプを開示する。
【０００３】
米国特許第５，７２９，９９３号［Ｂｏｉａｒｓｋｉ  ｅｔ  ａｌ．］は、空気が熱媒体として使用される空気予冷型装置の実施形態を開示する。一次回路は、一次圧縮器、凝縮器、蒸発器、および三重流熱交換器を含む。補助回路は、補助圧縮器、凝縮器、および三重流熱交換器に接続されている蒸発器を採用する。それにより、２つの回路および三重流熱交換器を共通モジュールとして、開示される装置は、カスケード冷凍装置として分類され得る。
【０００４】
既存のカスケード冷凍装置では、通常は２つ以上の電気駆動圧縮器が使用される。低温カスケード冷凍装置は、出力冷凍機よりも３０〜４０％高い入力電力で動作する。カスケード装置の電力消費を削減する最も単純な方法は、例えば、トップカスケードを、廃棄された低位熱により駆動される吸着型冷凍装置として設計することによる。したがって、電力消費は、マイナス３５℃以下の出力冷気では、電力消費を５０％削減することができる。
【０００５】
米国特許第３，８２４，８０４号［Ｓａｎｄｍａｒｋ］は、複合型サイクルの例を提唱する。そのコアにおいて、それは、２つの閉鎖回路のカスケード冷凍装置である。一方の回路は、圧縮器、凝縮器、拡張弁、および蒸発器で構成される。他方は、発電機、凝縮器、蒸発器、および吸着器を統合する。これにより、三モード弁は、共通モジュールである。それは、圧縮回路の蒸発器と、吸着回路の蒸発器との間に装着されている。さらに、Ｓａｎｄｍａｒｋは、発電機内のモルタルが、第１の冷凍回路の圧縮器により、順番に生成される高温蒸気により加熱されることを開示している。この装置の主な欠点は、冷媒の蒸気からモルタル熱を得ることができないことである。圧縮回路の凝縮器で凝縮が行われるためには、過熱された冷媒ガスの温度を低減することだけが可能である。この結果のために、発電機は、熱交換の可能な限り大きな表面または、吸着回路でのモルタルの非常に低い消費のいずれかを有しなければならない。
【０００６】
米国特許第４，８６９，０６９号［Ｓｃｈｅｒｅｒ］は、圧縮回路および吸着回路の両方を含む冷凍装置を開示している。吸着回路は、エンジンまたは一次原動機／発電機の組み合わせを備える。その駆動装置は、吸着回路の発電機に熱エネルギーを供給し、また、冷凍回路の電気駆動装置に電気エネルギーを供給する。冷凍圧縮器を吸着回路に連結するこの方法では、上記の冷凍装置をカスケード型として分類することはできない。他方で、それは、ハイブリッド装置として十分に分類されることもあり、圧縮器は、冷媒蒸気を凝縮器または中間熱交換器に供給する。この特許開示は、いくつかの重大なエラーを含み、これは、装置の誤動作を引き起こし得る。
【０００７】
最後に、カスケード冷凍装置および熱ポンプの他の設計の知識があり、下記の特許リスト、
米国特許第２，２０４，３９４号  Ｂａｉｌｅｙ、
米国特許第２，７１７、７６５号  Ｌａｗｅｒ  ｅｔ  ａｌ．、
米国特許第３，３９２，５４１号  Ｎｕｓｓｂａｕｍ  ｅｔ  ａｌ．、
米国特許第３，８２４，８０４号  Ｓａｎｄｍａｒｋ、
米国特許第３，８５２，９７４号  Ｂｒｏｗｎ、
米国特許第４，０３１，７１２号  Ｃｏｓｔｅｌｌｏ  ｅｔ  ａｌ．、
米国特許第４，１４９，３８９号  Ｈａｙｅｓ  ｅｔ  ａｌ．、
米国特許第４，３９１，１０４号  Ｗｅｎｄｓｃｈｌａｇ、
米国特許第４，４８４，４４９号  Ｍｕｅｎｃｈ、
米国特許第４，８６９，０６９号  Ｓｃｈｅｒｅｒ、
米国特許第５，７２９，９９３号  Ｂｏｉａｒｓｋｉ  ｅｔ  ａｌ．、
米国特許第６，６０９，３９０号  Ｕｅｎｏ  ｅｔ  ａｌ．、
米国特許第６，９８６，２６２号  Ｔａｋａｓｕｇｉ  ｅｔ  ａｌ．、
米国特許第８，６３１，６６０号  Ｐｅｍｍｉ  ｅｔ  ａｌ．、
米国特許第８，８４４，３０８号  Ｍａｒｔｉｎ  ｅｔ  ａｌ．、
韓国特許第２００３００７１６０７号  Ｗｏｎ  ｅｔ  ａｌ．、
中国特許第２０１６６６６８７号  Ｚｈｏｕ  ｅｔ  ａｌ．、
中国特許第２０２３９３０７４号  Ｍｅｉ  ｅｔ  ａｌ．、
中国特許第２０３３６４４９６号  Ｃｕｉｚｈｅｎ  ｅｔ  ａｌ．、
露国特許第２０４７０５８号  Ｂｕｋａｃｈｅｖｉｃｈ  ｅｔ  ａｌ．において開示される。
非特許文献：
Ｐｉｏｔｒ  Ｃｙｋｌｉｓ、Ｒｙｓｚａｒｄ  Ｋａｎｔｏｒ、Ｃｏｎｃｅｐｔ  ｏｆ  ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ  ｈｙｂｒｉｄ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎーｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍｓ．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ、Ｐｏｌｉｔｅｃｈｎｉｋｉ  Ｋｒａｋｏｗｓｋｉｅｊ、１―Ｍ／２０１２、ｉｓｓｕｅ−５、Ｙｅａｒ―１０９、ｐｐ、３１−４０。
【０００８】
Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｎｇ  ａｐｐａｒａｔｕｓｅｓ、Ａ．Ｂａｒｏｎｅｎｋｏ、Ｎ．Ｂｕｋｈａｒｉｎ，Ｖ．Ｐｅｋａｒｅｖ、Ｉ．Ｓａｋｕｎ、Ｌ．Ｔｉｍｏｐｈｅｅｖｓｋｉ、Ｅｄｉｔｅｄ  ｂｙ  Ｌ．Ｔｉｍｏｐｈｅｅｖｓｋｉ−Ｓａｉｎｔ−Ｐｅｔｅｒｓｂｕｒｇ、Ｐｏｌｉｔｅｃｈｎｉｋａ、１９９７−９９２Ｐ．ＰＰ．８４−９０、図３，５
【０００９】
言及された装置のいずれも、それらの実施形態における蒸発器−凝縮器の使用によるエネルギー変換に関して十分には効率的ではない。蒸発器―凝縮器が効率的に機能するためには、第１のカスケード回路の電力が非常に高く維持されることと、さらに、冷媒の温度範囲が制限されることと、が必要とされる。
【００１０】
さらに、直列に接続された動作モジュールの上記カスケード冷凍装置は、不安定な機能を特徴とする。実施形態のいずれかの要素の故障は、冷凍装置の重大な誤動作をもたらす。吸着型装置は、特に現場で、調整が困難である。固体吸着剤（吸収剤）により駆動される、吸着型装置は、広い温度範囲を特徴とする。しかしながら、例えば、受容器などの特別なデバイスを使用して、可能な温度変動を安定化することは非常に複雑である。この技術的特性は、カスケード全体の動作に影響を及ぼし、温度体制に厳しい要件を課さない、セクター内でのその実施形態を制限する。
【００１１】
吸着型（液体吸収型）装置は、吸着型（固体吸収剤）装置よりも良好な技術的能力を誇る。同時に、それらは、高度な制御システム、動作物質循環用の追加のポンプ、整流ユニットの取り付けが必要であり、それにより、低い熱係数を特徴とする。後者は、より高い電力消費を特徴とする、カスケード装置の第１回路として具現化される場合、吸着型装置の効率が低減する理由である。
【００１２】
圧縮器が、電力サイクルのより高い効率の理由のために、吸着型装置の回路の中に含まれる、バイブリッド冷凍装置の主な欠点は、電気消費量の増加、および複雑な実施形態である。これらの欠点は、低位（排気）熱適用の実用性を大幅に低下させる。ハイブリッド装置は、様々な型の冷媒で動作する、カスケード型のものと比較して、単一型の交換できない冷媒により駆動される。この特性により、電力効率がさらに低下し、電力消費制御のシステムが過度に複雑になる。
【発明の概要】
【００１３】
したがって、いくつかの例示的な実施形態によれば、
冷凍回路を有する圧縮冷凍装置および、
蒸発器を有する吸着冷凍装置であって、冷凍回路が、蒸発器に連結されている、吸着冷凍装置と、を有する、複合型カスケード冷凍装置が提供されている。
【００１４】
本主題の別の実施形態によれば、固体吸着剤（吸収剤）が吸着冷凍装置に使用されている。
【００１５】
本主題の別の実施形態によれば、吸着冷凍装置において液体吸着剤（吸収剤）が使用されている。
【００１６】
本主題の別の実施形態によれば、水などの冷媒が、正の温度に対して選択され、メタノール、エチレングリコール、またはアンモニアなどの冷媒が、負の温度に対して選択される。
【００１７】
本主題の別の実施形態によれば、蒸発器は、過冷却器として使用されている。
【００１８】
本主題の別の実施形態によれば、カスケード冷凍装置には、蒸発器と冷凍回路との間に接続された中間熱媒体がさらに提供されている。
【００１９】
本主題の別の実施形態によれば、冷凍回路が、安定した温度を確実にするために、受容器を介して中間熱媒体に接続されている。
【００２０】
本主題の別の実施形態によれば、吸着冷凍装置に、開放回路を介して低位熱が供給される。
【００２１】
本主題の別の実施形態によれば、吸着冷凍装置に、中間高温熱媒体で、閉鎖回路を介して低位熱が供給される。
【００２２】
本主題の別の実施形態によれば、入力温度を安定させるために、受容器が使用されている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本明細書では、添付の図面を参照して、例示のみを目的として実施形態が説明される。ここで詳細な図面を具体的に参照すると、図示される詳細は、例として、また好ましい実施形態の図による考察の目的のためであり、また、実施形態の原理および概念的態様の最も有用で、容易に理解される記述と考えられるものを提供するために表現されていることが強調されている。これに関して、基本的な理解に必要である以上に詳細に構造的詳細を示す試みは行われず、図面を伴う説明が、いくつかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにする。
【００２４】
【図１】開示される主題の好ましい実施形態による、カスケードで、吸着装置の蒸発器に直接連結された圧縮装置の冷凍回路を図示する。
【図２】開示される主題の好ましい実施形態による、中間熱媒体を使用して、カスケードで、吸着装置の蒸発器に連結された圧縮装置の冷凍回路を図示する。
【図３】開示される主題の好ましい実施形態による、温度安定化に使用される受容器を介して、中間熱媒体を使用して、カスケードで、吸着装置の蒸発器に連結された圧縮装置の冷凍回路を図示する。
【図４】開示される主題の好ましい実施形態による、開放回路を使用して、高温熱媒体に連結された吸着型装置を図示する。
【図５】開示される主題の好ましい実施形態による、中間熱媒体を使用して、高温熱源と連結された吸着型装置を図示する。
【図６】開示される主題の好ましい実施形態による、温度安定化のために使用される受容器を介して、中間熱媒体を使用して、高温熱源に連結された吸着型装置を図示する。
【図７】比較のために、開示される主題の好ましい実施形態による、過冷却器を有する、またはそれを有しない冷凍回路の熱力学的ダイヤグラムを表す。
【００２５】
説明の便宜上、図４、５、６は、循環ポンプを図示しない。
主題の説明
【００２６】
特に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が属する当業者により一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書に説明されるものと類似または同等の方法および材料が本発明の実施または試験に使用され得るが、好適な方法および材料が以下に説明される。矛盾する場合、定義を含む特許明細書が優先される。加えて、材料、方法、および例は説明のみを目的としており、限定することを意図したものではない。
【００２７】
少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その出願において、以下の説明に記載されるか、または図面に図示される構造の詳細および、構成要素の配置に限定されないことが理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であり、または様々な方法で実施または実行され得る。加えて、本明細書で使用される語法および用語は、説明を目的とするものであり、限定とみなされるべきではないことが理解されるべきである。本明細書で以下に説明される様々な図の考察において、同様の番号は同様の部分を参照する。図面は一般的に縮尺どおりではない。
【００２８】
開示される主題の目的は、過冷却器の容量内の既存の回路に吸着型冷凍装置を追加することにより、頻繁に利用される圧縮型冷凍装置の冷凍回路の効率を増加させることである。
【００２９】
これに関する技術的仮説は、周辺ユーティリティの低位熱を冷気に変換するために使用される、吸着型装置を表す、カスケードの上部回路が、圧縮装置の過冷却器に接続されると、カスケード冷凍装置全体の電力効率が、増加され得ることである。
【００３０】
開示される冷凍装置を実施するために、蒸発器−凝縮器ではない過冷却器は、複合型カスケード冷凍装置の共通モジュールである。過冷却器は、その上部回路に吸着型冷凍装置を、その下部回路に蒸気圧縮冷凍装置を備える。それにより、吸着型冷凍装置は、その凝縮器ではなく、蒸気圧縮冷凍装置の過冷却器に接続されている。この実施形態は、既存の実施形態に勝る多くの利点を提供する。第１に、吸着型装置の冷却力は、蒸気圧縮装置のものよりもはるかに低くなり得る。既存の実施形態の上部回路は通常、凝縮器に接続され、上部回路の能力は、下部回路の能力を上回り、それからそれは、低熱係数のために、かなりの量の熱エネルギーが必要になる。このアプローチは、低位熱の最小のユーティリティでさえ利用するため、開示される主題の適用分野を顕著に広げる。さらに、開示される実施形態は、厳密な温度制御を必要とせず、それにより単純化された自動化システムを備える。さらに、既存のカスケード冷凍装置の不可欠な部分である、特別な型の蒸発器−凝縮器を製造する必要はない。したがって、吸着型装置は、既存の冷凍システムに容易に統合され、また、十分に低い費用負担および限られた納期に対応でき得る。吸着型装置の故障はもはや重大ではなく、蒸気圧縮装置の動作に影響しないために、システム全体の信頼性は非常に高い。
【００３１】
開示される主題の他の実施形態によれば、吸着装置には、固体吸着剤（吸収剤）と液体吸着剤（吸収剤）の両方が供給され得る。さらに、本明細書の冷媒は、通常、負の温度下で利用される物質により表され得る。このアプローチが、使用の状況ごとに本実施形態の最適化を可能にし、より高い電力効率を提供する。
【００３２】
２つの主要な代替実施形態があることをここで述べることが重要である。
吸着型装置の蒸発器は、それ自体が過冷却器（蒸発器―過冷却器）として使用されるか、または、
吸着型装置の蒸発器が、中間熱媒体により、例えば、正の温度に対しては水、負の温度に対してはエチレングリコールモルタルにより過冷却器に接続される。
【００３３】
熱交換は、第１の選択肢の中で最も効率的である。したがって、この実施形態は、いかなる吸着型装置を使用しても可能であるが、蒸発器は独立型ユニットを表す。吸着型装置に直接蒸発器出口がない（例えば、その次に動作する、２つの独立モジュールのいくつかの吸着型装置）場合に、それから中間熱媒体が使用され得る。
【００３４】
任意で、または代替として、過冷却器でのより安定した温度を実現し、それにより安定した温度体制を提供するために、中間熱媒体の回路が受容器を介して接続されている。この事実は、吸着型装置が実施形態の一部である場合に、特に重要である。実用的価値のある開示される主題の他の実施形態は、以下の、
低位熱が開放回路を介して吸着型装置に供給される場合、または
熱が閉鎖回路を介して供給されるが、中間高温熱媒体を有する場合を含む。
【００３５】
上記の第１の選択肢は、特に、非活動的低位熱源、例えば、蒸気または高温低位水が使用される場合に、熱伝達の観点からさらに効率的である。第２の選択肢は、入力温度の制御が不可欠である場合に、低位熱源のより高い温度のほうが賢明である。第２の実施形態は、熱源の要件を積極的に下げることを可能にする。
【００３６】
受容器は、吸着型装置の入口での温度を安定させるために使用され得る。熱ユーティリティの消費指数および熱力学的指数の両方が不安定な場合、この設計は重要である。
【００３７】
吸着型冷凍装置は、最小電力消費で、低位熱を冷気に変換し、それにより装置全体の効率が増加する。
【００３８】
吸着型装置の上記の適用は、システム障害のリスクを増加させない。圧縮機冷凍装置の動作に影響を与える不具合はない。頻繁に使用されるカスケード装置に比べて効率は劣るが、その場合は停止するが、機能し続ける。適用分野に応じて、吸着型装置には、液体吸着剤（吸収剤）と固体吸着剤（吸収剤）の２種類があり、冷媒が、正の温度を受容するために使用される水、または負の温度を受容するために使用されるメタノールまたはアンモニアなどのスピリットである（特許ＰＣＴ／ＩＬ２０１７／０５０１９０参照）。
【００３９】
さらに、過冷却器としての吸着型装置の設計は、圧縮型装置よりも低い冷却力の装置を適用することを可能にする。この事実は、さらに少量の低位熱でさえ利用する可能性を説明し、したがって、本主題の適用領域を広げる。上記は、より高い電力容量の吸着型装置の使用を排除しない。
【００４０】
吸着型装置の別の利点は、既存の冷凍システムへのその容易な統合能力である。これは、一例として、本実施形態に単一熱交換器を追加することにより実行される。したがって、既存のシステムは、容易に更新され得、かつそれらの電力容量は、増加され得る。
【００４１】
ここで、開示される主題の好ましい実施形態による、吸着装置の蒸発器とカスケードで直接連結されている圧縮装置の冷凍回路を図示する図１を参照する。開示される主題によれば、複合型カスケード冷凍装置が提供され、吸着型装置が過冷却器として使用される。この提示は、吸着冷凍装置４の蒸発器３とカスケードで直接連結された、当技術分野において既知である冷凍回路２を有する圧縮冷凍装置１を備える実施形態を示す。この実施形態は、熱伝達の観点から最も効果的であることがわかった。それは、あらゆる型の吸着装置内で使用することができ、蒸発器３は、独立型ユニットである。開示される実施形態は、正の温度および負の温度の両方に対して使用され得る。
【００４２】
ここで、開示される主題の好ましい実施形態による、中間熱媒体を使用して吸着装置の蒸発器と、カスケードで連結された圧縮装置の冷凍回路を示す図２を参照する。圧縮冷凍装置の冷凍回路２は、循環ポンプ７の補助により、熱交換器５を介して排出される中間熱媒体６を使用して、吸着型装置４の蒸発器３とカスケードで連結されている。開示される実施形態は、即時の蒸発器出口を有しない吸着型装置（例えば、順番に動作する２つのモジュールのいくつかの吸着型装置）のために使用され得る。本明細書では、正の温度に対しては、水が中間熱交換器６として使用され、負の温度に対しては、エチレングリコールモルタルが使用されることが提唱される。
【００４３】
ここで、開示される主題の好ましい実施形態による、温度安定化に使用される受容器を介して、中間熱媒体を使用して、吸着装置の蒸発器とカスケードで連結された圧縮装置の冷凍回路を図示する図３を参照する。圧縮装置１の冷凍回路２は、循環ポンプ７の補助により、熱交換器５を介して排出される中間熱媒体６を使用して、吸着型装置４の蒸発器３とカスケードで連結されている。安定した温度を確実にするために、受容器８が中間熱媒体６の回路に含まれている。この設計は、即時蒸発器出口を有しない吸着装置（例えば、順番に動作する２つのモジュールのいくつかの吸着型装置のように）が意図されている。ここでは、中間熱交換器６として、正の温度に対して水が、負の温度に対してエチレングリコールモルタルが使用されることが提唱される。
【００４４】
ここで、開示される主題の好ましい実施形態による、開放回路を使用して、高温熱媒体と連結された吸着型装置を図示する図４を参照する。吸着型装置４は、加熱器９を介して、開放回路を使用して、周囲の熱ユーティリティ１２と連結されている。開示される実施形態は、特に、例として、蒸気または高温低位水などの非活動的低位熱ユーティリティが適用される場合に、熱伝達の観点から最も効率的である。
【００４５】
ここで、開示される主題の好ましい実施形態による、中間熱媒体を使用して、高温熱源と連結された吸着型装置を図示する図５を参照する。吸着型装置４は、加熱器９に放出される中間熱媒体１０を使用して、閉鎖回路内の周囲の熱ユーティリティ１２と連結されている。中間熱媒体１０への熱の排出は、周囲の熱ユーティリティ１２により加熱される熱交換器１１を介して実行される。この実施形態の適用は、周囲の熱ユーティリティ１２の非能動性に対する要件を下げることを可能にする。
【００４６】
ここで、開示される主題の好ましい実施形態による、温度安定化に使用される受容器を介して、中間熱媒体を使用して、高温熱源と連結された吸着型装置を図示する図６を参照する。吸着型装置４は、温度安定化のために使用される、受容器１３を介して、中間熱媒体１０を使用して、周囲の熱ユーティリティ１２と連結されている。所与の実施形態は、熱源の不安定な温度および不安定な消費の両方の条件下での使用が意図されている。
【００４７】
ここで、比較のために、開示される主題の好ましい実施形態による、過冷却器を有する、およびそれを有しない両方の冷凍回路の熱力学的ダイヤグラムを示す図７を参照する。過冷却器を有する、および有しない場合の両方の、本主題の冷凍サイクルの熱力学的ダイヤグラムが示される。斜線部は、加冷却器が使用される装置の冷凍効率の増加を表す。
【００４８】
複合型カスケード冷凍装置の上部モジュールは、低位熱ユーティリティ１２のエネルギーを冷気に変換し、底部モジュールの冷凍回路２の冷媒を冷却する吸着装置４を表わし、それは同様に、過冷却器内に埋め込まれたスチーム圧縮器型冷凍装置１を表す。開示される実施形態は、スチーム圧縮器型冷凍装置のより高い冷凍能力を可能にし、電力消費を最小化する。
【００４９】
さらに、本実施形態は、既存の装置では利用することができない、より小さいものを含む、あらゆる型の低位熱源のエネルギーを利用することを可能にする。
【００５０】
開示される実施形態は、既存の冷凍装置の構成における最小限の変更と、その構造に単一熱交換器を含める必要がある。この事実は、既存の装置の現代化に期待される支出の少なさと最小期間を説明する。
【００５１】
開示される実施形態の単純性および信頼性は、吸着型装置が完全に故障した場合でも、特に、装置が、例えば、移動飛行機の機内で、移動集合体の一部として使用される場合でさえも、長時間の無故障かつ緊急停止のない動作を保証する。
【００５２】
開示される主題の重要な特性は、環境に優しいことである。吸着型装置の冷媒は、オゾンに優しい。冷媒の使用は、大気への熱の放出を低減させる。さらに、システム全体による電力消費の削減は、電気エネルギー生成のプロセス内での熱および二酸化炭素の両方の放出の低減にもつながる。
【００５３】
実用的適用
開示される実施形態は、それらの１０〜２０％の電力効率の向上（動作温度が低くなるほど、電力容量が大きくなる）および、低位熱エネルギーの潜在性を使用することによる冷凍性能の増加のために、すべての型の既存の、また新規の冷凍装置内の過冷却器として、吸着型冷凍装置を使用することを可能にする（排気を有する実施形態を含む）。
【００５４】
それが正の温度に対して動作される場合には、水が、吸着型装置の冷媒としての使用に対して提唱され、一方、負の温度に対しては、スピリッツ（メタノール）、アンモニアなどの不凍モルタルが使用されることが提唱される。
【００５５】
低および中電力容量の圧縮冷凍装置内で、単一吸着型装置が使用され、またいくつかの吸着型装置のモジュールが、高電力容量の冷凍装置のために使用されることが提唱される。
【００５６】
明確にするために、別個の実施形態の文脈で説明された、主題のある特性が、単一の実施形態において、組み合わせで提供され得ることが理解される。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明される主題の様々な特性は、別個にまたは任意の好適な組み合わせでも提供され得る。
【００５７】
本発明がその特定の実施形態に関連して説明されたが、多くの代替、修正、および変形が当業者には明らかになることは明確である。したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨および広い範囲内にあるそのようなすべての代替、修正、および変形を包含することが意図されている。
【図１】
2020535386.tif 000003
【図２】
2020535386.tif 000004
【図３】
2020535386.tif 000005
【図４】
2020535386.tif 000006
【図５】
2020535386.tif 000007
【図６】
2020535386.tif 000008
【図７】
2020535386.tif 000009
【国際調査報告】
2020535386.tif 000010
2020535386.tif 000011