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公開番号2025081771
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-27
出願番号2025035028,2024530847
出願日2025-03-05,2023-06-27
発明の名称冷凍サイクル装置
出願人ダイキン工業株式会社,国立大学法人東京大学
代理人弁理士法人新樹グローバル・アイピー
主分類F25B 25/02 20060101AFI20250520BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】蒸気圧縮式冷凍サイクルを循環する冷媒の圧力変化を利用して、吸着式冷凍サイクルにおける冷媒の吸着及び脱着を制御するハイブリッド式冷凍システムを提供する。
【解決手段】冷凍サイクル装置(1)は、冷媒回路(11)と吸着材とを備える。吸着材は、第1ユニット内を循環する冷媒を吸着及び脱着する。冷媒回路(11)は、高圧域と低圧域とを有する。冷凍サイクル装置(1)は、第1条件及び第2条件の少なくとも一方の条件で運転される。第1条件では、高圧域の冷媒の圧力が、冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、高圧域の冷媒の温度が、冷媒の臨界温度を超える。第2条件では、低圧域の冷媒の圧力が、吸着材が冷媒を吸着及び脱着しない場合における冷媒の蒸発温度に相当する飽和圧力よりも低い。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機（３１，３３１）と前記冷媒を減圧する膨張機構（３２，３３２）とを有し、前記冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する第１ユニット（１１，３１１）と、
前記第１ユニット内を循環する前記冷媒を吸着及び脱着する吸着材と、
を備え、
前記第１ユニットは、
前記圧縮機によって圧縮された後、前記膨張機構によって減圧される前の前記冷媒が流れる高圧域と、
前記膨張機構によって減圧された後、前記圧縮機によって圧縮される前の前記冷媒が流れる低圧域と、
をさらに有し、
前記高圧域の前記冷媒の圧力が、前記冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、前記高圧域の前記冷媒の温度が、前記冷媒の臨界温度を超える、第１条件、及び、
前記低圧域の前記冷媒の圧力が、前記吸着材が前記冷媒を吸着及び脱着しない場合における前記冷媒の蒸発温度に相当する飽和圧力よりも低い、第２条件、
の少なくとも一方の条件で運転される、
冷凍サイクル装置（１，３０１）。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
冷媒を圧縮する圧縮機（３１，３３１）と前記冷媒を減圧する膨張機構（３２，３３２）とを有し、前記冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する第１ユニット（１１，３１１）と、
前記第１ユニット内を循環する前記冷媒を吸着及び脱着する吸着材と、
を備え、
前記第１ユニットは、
前記圧縮機によって圧縮された後、前記膨張機構によって減圧される前の前記冷媒が流れる高圧域と、
前記膨張機構によって減圧された後、前記圧縮機によって圧縮される前の前記冷媒が流れる低圧域と、
をさらに有し、
前記高圧域の前記冷媒の圧力が、前記冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、前記高圧域の前記冷媒の温度が、前記高圧域の前記冷媒の圧力に相当する前記冷媒の飽和温度を超える、第１条件、及び、
前記低圧域の前記冷媒の圧力が、前記吸着材が前記冷媒を吸着及び脱着しない場合における前記冷媒の蒸発温度に相当する飽和圧力よりも低い、第２条件、
の少なくとも一方の条件で運転される、
冷凍サイクル装置（１，３０１）。
【請求項３】
前記高圧域の前記冷媒の圧力は、Ｒ３２が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて、Ｒ３２の６５℃に相当する飽和圧力以下である、
請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項４】
前記高圧域の前記冷媒の圧力は、Ｒ１３４ａが循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて、Ｒ１３４ａの６５℃に相当する飽和圧力以下である、
請求項２に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項５】
前記吸着材は、金属イオンと有機配位子とを含む金属有機構造体を含む、
請求項２から４のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項６】
前記冷媒は、二酸化炭素である、
請求項２から５のいずれか１項に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項７】
冷媒を圧縮する圧縮機（３１，３３１）と前記冷媒を減圧する膨張機構（３２，３３２）とを有し、前記冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する第１ユニット（１１，３１１）と、
前記第１ユニット内を循環する前記冷媒を吸着及び脱着する吸着材と、
を備え、
前記第１ユニットは、
前記圧縮機によって圧縮された後、前記膨張機構によって減圧される前の前記冷媒が流れる高圧域と、
前記膨張機構によって減圧された後、前記圧縮機によって圧縮される前の前記冷媒が流れる低圧域と、
をさらに有し、
前記高圧域の前記冷媒の圧力が、前記吸着材が前記冷媒を吸着及び脱着しない場合における前記冷媒の凝縮温度に相当する飽和圧力よりも低い、第１条件、及び、
前記低圧域の前記冷媒の圧力が、前記吸着材が前記冷媒を吸着及び脱着しない場合における前記冷媒の蒸発温度に相当する飽和圧力よりも低い、第２条件、
の少なくとも一方の条件で運転される、
冷凍サイクル装置（１，３０１）。
【請求項８】
前記吸着材は、金属イオンと有機配位子とを含む金属有機構造体を含む、
請求項７に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項９】
前記冷媒は、アンモニア又はプロパンである、
請求項７又は８に記載の冷凍サイクル装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
冷凍サイクル装置に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気圧縮式冷凍サイクルと吸着式冷凍サイクルとが組み合わされて構成されるハイブリッド式冷凍システムが用いられている。特許文献１（国際公開第２００９／１４５２７８号）には、蒸気圧縮式冷凍サイクルの圧縮機の機械的仕事量を低減するために、吸着式冷凍サイクルの一対の吸着器を交互に冷却及び加熱して冷媒の吸着及び脱着を交互に繰り返すハイブリッド式冷凍システムが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
蒸気圧縮式冷凍サイクルを循環する冷媒の圧力変化を利用して、吸着式冷凍サイクルにおける冷媒の吸着及び脱着を制御するハイブリッド式冷凍システムは従来用いられていない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
第１観点の冷凍サイクル装置は、第１ユニットと、吸着材とを備える。第１ユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を減圧する膨張機構とを有する。第１ユニットは、冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する。吸着材は、第１ユニット内を循環する冷媒を吸着及び脱着する。第１ユニットは、高圧域と、低圧域とをさらに有する。高圧域では、圧縮機によって圧縮された後、膨張機構によって減圧される前の冷媒が流れる。低圧域では、膨張機構によって減圧された後、圧縮機によって圧縮される前の冷媒が流れる。冷凍サイクル装置は、第１条件及び第２条件の少なくとも一方の条件で運転される。第１条件では、高圧域の冷媒の圧力が、冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、高圧域の冷媒の温度が、冷媒の臨界温度を超える。第２条件では、低圧域の冷媒の圧力が、吸着材が冷媒を吸着及び脱着しない場合における冷媒の蒸発温度に相当する飽和圧力よりも低い。
【０００５】
第１観点の冷凍サイクル装置は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを有し吸着材を有さない冷凍サイクル装置と比較して作動圧が小さく、かつ、冷媒の吸着熱および脱着熱を利用することができる。従って、第１観点の冷凍サイクル装置は、コストを抑えることができ、かつ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
【０００６】
第２観点の冷凍サイクル装置は、第１ユニットと、吸着材とを備える。第１ユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒を減圧する膨張機構とを有する。第１ユニットは、冷媒が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルを構成する。吸着材は、第１ユニット内を循環する冷媒を吸着及び脱着する。第１ユニットは、高圧域と、低圧域とをさらに有する。高圧域では、圧縮機によって圧縮された後、膨張機構によって減圧される前の冷媒が流れる。低圧域では、膨張機構によって減圧された後、圧縮機によって圧縮される前の冷媒が流れる。冷凍サイクル装置は、第１条件及び第２条件の少なくとも一方の条件で運転される。第１条件では、高圧域の冷媒の圧力が、冷媒の臨界圧力以下であり、かつ、高圧域の冷媒の温度が、高圧域の冷媒の圧力に相当する冷媒の飽和温度を超える。第２条件では、低圧域の冷媒の圧力が、吸着材が冷媒を吸着及び脱着しない場合における冷媒の蒸発温度に相当する飽和圧力よりも低い。
【０００７】
第２観点の冷凍サイクル装置は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを有し吸着材を有さない冷凍サイクル装置と比較して作動圧が小さく、かつ、冷媒の吸着熱および脱着熱を利用することができる。従って、第２観点の冷凍サイクル装置は、コストを抑えることができ、かつ、冷凍サイクルの効率を向上させることができる。
【０００８】
第３観点の冷凍サイクル装置は、第２観点の冷凍サイクル装置であって、高圧域の冷媒の圧力は、Ｒ３２が循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて、Ｒ３２の６５℃に相当する飽和圧力以下である。
【０００９】
第４観点の冷凍サイクル装置は、第２観点の冷凍サイクル装置であって、高圧域の冷媒の圧力は、Ｒ１３４ａが循環する蒸気圧縮式の冷凍サイクルにおいて、Ｒ１３４ａの６５℃に相当する飽和圧力以下である。
【００１０】
第５観点の冷凍サイクル装置は、第２乃至第４観点のいずれか１つの冷凍サイクル装置であって、吸着材は、金属イオンと有機配位子とを含む金属有機構造体を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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