本発明は、太陽熱、地熱、コジェネレーション（熱電併給）システムや発電所などの排熱などを利用して、ＣＯ ₂排出量が少なくなるようにした冷凍空調システム（方法及び装置）に関するものである。

従来、吸収式冷凍機の一例として、図９に示すものが知られている。 この吸収式冷凍機は、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）が吸収器１０から再生器１４に流されるというサイクルを構成している。 この吸収式冷凍機における吸収サイクルを説明すると、まず、吸収器１０で多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた吸収液（希吸収液又は希溶液）が吸収器１０から熱交換器１２に送給され、この熱交換器１２により加熱された後に再生器１４に送給される。 前記希吸収液（希溶液）は、この再生器１４において再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって濃吸収液（濃溶液）となる。

この濃吸収液は、熱交換器１２の加熱側に前記希吸収液を加熱する加熱源として戻された後、前記吸収器１０に帰還する。 この帰還した吸収液は吸収器１０において伝熱管上に散布され、冷却水により冷却されながら再び冷媒蒸気を吸収して前記希吸収液となる。 ３２は吸収液ポンプ、３８は冷却水ポンプ、４０は冷水ポンプである。

再生器１４には、加熱源（駆動熱源）として温水又はスチーム（水蒸気）が供給される。 再生器１４からの冷媒蒸気は凝縮器２２に戻されて凝縮する。 凝縮器２２からの冷媒液（例えば、水）は蒸発器２４に入り、この凝縮した冷媒液が冷媒ポンプ３６により蒸発器２４の伝熱管（水が流通している）に散布され蒸発潜熱により冷却されて冷水が得られる。

また、従来、ヒートポンプにより発生した温水又は水蒸気を、吸収式冷凍機の駆動熱源の全部又は一部に使用する冷凍空調システムが知られている。 しかし、このシステムは、ヒートポンプの熱を貯湯槽に流入させた後、吸収式冷凍機で駆動熱源として利用する場合などに、熱ロスによる効率の低下があった。

さらに、従来、太陽熱集熱器により発生した温水又は水蒸気を、吸収式冷凍機の駆動熱源に使用するシステムが知られている。 しかし、このシステムは、ヒートポンプにより発生した温水又は水蒸気を併用するものであった。

解決しようとする問題点は、太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などが、吸収式冷凍機の駆動熱源として効率良く有効利用されていない点である。

本発明は、ＣＯ ₂排出量の小さな冷凍空調システムを提供するために、太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などにより発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機の駆動熱源に使用することを最も主要な特徴とする。

本発明の冷凍空調方法は、少なくとも吸収器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器及びｎ個（ｎ≧３）の再生器を有し、多重の効用を有する多重効用吸収式冷凍機において、太陽熱集熱器で集めた太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などにより発生した熱媒、温水、水蒸気及び高温ガスのいずれかを多重効用吸収式冷凍機の駆動熱源に使用することを特徴としている。

上記の方法において、太陽熱集熱器で集めた太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などにより発生した熱媒、温水、水蒸気及び高温ガスのいずれかを直接利用して多重効用吸収式冷凍機の駆動熱源に使用することができる。 なお、「直接利用」とは、後述するバッファタンク（ストレージタンク）等で熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを受けることなく、これらを多重効用吸収式冷凍機の駆動熱源に使用することをいう。

また、上記の方法において、太陽熱集熱器で集めた太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などを補うために、バックアップ装置の熱源を多重効用吸収式冷凍機の駆動熱源に併用するように構成してもよい。

また、これらの方法において、太陽熱集熱器で集めた太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などにより発生した熱媒、温水、水蒸気及び高温ガスのいずれかが２００℃以上であることが望ましい。 三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機（例えば三重）を駆動するには２００℃以上の高温の熱が必要である。 すなわち、太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などにより発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスの温度が２００℃未満であると、他の熱源なしで多重効用吸収式冷凍機を駆動することができないという不都合がある。

また、これらの方法において、太陽熱集熱器は集光式であることが望ましい。 上述したように、多重効用吸収式冷凍機を駆動するには２００℃以上、好ましくは２００℃〜２５０℃の高温の熱が必要であるが、例えば、トラフ型の集光式太陽熱集熱器を用いると、最高で約４００℃の高温の熱を得ることができるので、２５０℃程度の熱を容易に得ることができる。

また、これらの方法において、冷凍空調負荷に応じて統合制御できるように、太陽熱集熱器、地熱発生設備、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱発生装置を除いたシステムを１つのシステムとしてパッケージ化（ひとまとめ又は一体型にすること。）するように構成してもよい。

また、これらの方法において、太陽熱集熱器を含み、地熱発生設備、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱発生装置を含まないシステムとし、これを１つのシステムとしてパッケージ化するように構成してもよい。 このように、太陽熱集熱器もパッケージ化したシステムに含めることができる。

また、これらの方法において、遠隔監視を行うように構成してもよい。 そして、この場合、遠隔で負荷制御などの制御を行うように構成してもよい。
さらに、これらの方法において、冷凍空調負荷に応じて、冷却塔制御、冷却水循環量制御及び冷水循環量制御の少なくともいずれかを行うように構成してもよい。

本発明の冷凍空調装置は、少なくとも吸収器、蒸発器、凝縮器、溶液熱交換器及びｎ個（ｎ≧３）の再生器を有し、多重の効用を有する多重効用吸収式冷凍機と、この多重効用吸収式冷凍機からの冷却水を冷却するための冷却塔と、この多重効用吸収式冷凍機に冷却塔からの冷却水を供給するための冷却水ポンプと、前記多重効用吸収式冷凍機に冷水を循環させる冷水ポンプとを少なくとも備えた冷凍空調装置において、高温再生器と太陽熱集熱器、地熱発生設備、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱発生装置とを、太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱により発生した熱媒、温水、水蒸気及び高温ガスのいずれかを駆動熱源として高温再生器に供給する駆動熱源供給管を介して接続したことを特徴としている。

上記の装置において、駆動熱源供給管に、バックアップ装置の熱源で加熱された熱媒、温水、水蒸気及び高温ガスのいずれかが供給されるバッファタンク（ストレージタンク）を接続して設けるように構成してもよい。

また、これらの装置において、太陽熱集熱器は集光式であるであることが望ましい。
また、これらの装置において、冷凍空調負荷に応じて遠隔で負荷制御を行う制御手段を冷凍空調装置に接続するように構成してもよい。
さらに、これらの装置において、冷却塔のファンを制御する冷却塔制御手段、冷却水の循環量を制御する冷却水循環量制御手段及び冷水の循環量を制御する冷水循環量制御手段の少なくともいずれかを設けるように構成してもよい。

本発明の冷凍空調方法及び装置は、太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などにより発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機の駆動熱源に使用することにより、ＣＯ ₂排出量の削減を図ることができる。
また、太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などにより発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを直接利用する場合には、熱ロスを防ぎ、効率を高めることができる。
また、バックアップ装置の熱源を併用する場合には、不安定な太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などを補うことができる。
さらに、三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機は、単効用や二重効用の吸収式冷凍機に比べて効率が良いので、駆動熱源として必要な熱が少なくて済み、太陽熱集熱器の設置面積を大幅に低減（太陽熱集熱器をコンパクト化）することができる。

図１は本発明の冷凍空調装置の一例を示す説明図である。

図２は図１に示す冷凍空調装置の具体例を示す説明図である。

図３は本発明の冷凍空調装置の他の例を示す説明図である。

図４は本発明の冷凍空調装置のさらに他の例を示す説明図である。

図５は本発明の例えば図２に示す冷凍空調装置における太陽熱集熱器の詳細の一例を示す説明図である。

図６は本発明の例えば図２に示す冷凍空調装置における太陽熱集熱器の詳細の他の例を示す説明図である。

図７は図２に示す冷凍空調装置の性能（出力１ＲＴあたりの熱源入熱量）を示すグラフである。

図８は図２に示す冷凍空調装置の性能（太陽熱集熱器の設置面積）を示すグラフである。

図９は従来の吸収式冷凍機の一例を示す説明図である。

ＣＯ ₂排出量の小さな冷凍空調システムを提供するという目的を、太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などにより発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機の駆動熱源に使用することにより実現した。

以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施できるものである。 図１は、本発明の実施の第１形態における冷凍空調装置を示している。 ５０は吸収器、５２は再生器、５４は凝縮器、５６は蒸発器で、吸収式冷凍機は５０、５２、５４、５６を少なくとも備えている。 図１では吸収式冷凍機を簡略化しているが、吸収式冷凍機は中温再生器、高温再生器を含む三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機５８である。 ６０は冷却塔、６２は冷凍空調負荷、６４は冷却水ポンプ、６６は冷水ポンプである。 なお、吸収式冷凍機５８に含まれる熱交換器、配管類、ポンプ類等は図示を省略している。

このように、三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機である吸収式冷凍機５８において、再生器５２（多重効用吸収式冷凍機における高温再生器）と太陽熱集熱器６８とを、太陽熱により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを駆動熱源として再生器５２に供給する駆動熱源供給管７０を介して接続している。 ここで、熱媒としては、例えば、油などを用いる。 また、高温ガスとしては、例えば、コジェネレーションシステムや発電所などからの燃焼排ガスなどを用いる。

このように構成された装置においては、太陽熱により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを吸収式冷凍機５８の駆動熱源に直接利用することができる。 すなわち、太陽熱により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスをバッファタンク（ストレージタンク）等に受けることなく、多重効用吸収式冷凍機の駆動熱源に使用することができる。

また、上記のように構成された装置を太陽熱集熱器６８を除いて１つのシステムとしてパッケージ化（ひとまとめ又は一体型にすること。）し、統合制御できるように構成することもできる。 このシステムに太陽熱により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを投入すれば、冷凍空調負荷に応じて自動的に制御できるようにする。 この場合、太陽熱集熱器６８もパッケージ化したシステムに含む構成としてもよい。

このように構成された装置においては、冷凍空調負荷に応じて、冷却塔制御、冷却水循環量制御及び冷水循環量制御の少なくともいずれかを行うことができる。 なお、一例として、冷水循環量制御の具体例を後に述べている（段落［００３７］参照）。

また、この場合、遠隔監視を行い、遠隔で負荷制御を行うように構成してもよい。 具体的には、負荷に応じて、冷凍機出力である冷水出口温度の設定値を変える。

図２は、図１に示す冷凍空調装置の具体例を示している。 多重効用の一例として、吸収式冷凍機は三重効用吸収式冷凍機５８ａであり、太陽熱集熱器６８で集めた太陽熱により発生した水蒸気を吸収式冷凍機５８ａの駆動熱源に使用している。 太陽熱集熱器６８としては、一例として、集光式の太陽熱集熱器を用いている。

三重効用の吸収式冷凍機５８ａにおいて、図２では図示を省略しているが、吸収液の循環サイクルについて順に説明する。 まず、吸収器で多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた稀吸収液が、低温吸収液ポンプによって吸収器から低温熱交換器に送給され、この低温熱交換器により加熱された後に、低温再生器へ送られる。

低温再生器において低温再生された中間濃縮吸収液の大部分は、低温再生器から中温吸収液ポンプによって中温熱交換器に送給され、この中温熱交換器により加熱された後に中温再生器に送給される。 この中間濃縮吸収液は、この中温再生器において再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の濃吸収液となる。 低温再生器からの中間濃縮吸収液の残部は、吸収器へ戻る濃吸収液配管に第一のバイパス管を経てバイパス供給される。

中温再生器からの濃吸収液の一部又は全部は、高温吸収液ポンプにより高温熱交換器へ送給され、ここで、高温再生器（図２では、７２）からの濃吸収液と熱交換して加熱された後、高温再生器に供給される。 中温再生器からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二のバイパス管を経て高温熱交換器からの加熱側の吸収液配管に合流する。

高温再生器において、加熱濃縮された濃吸収液は、高温熱交換器の加熱側に導入されて中温再生器からの濃吸収液を加熱した後、中温熱交換器の加熱側に導入される。 中温再生器からの濃吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、第二のバイパス管を経て高温熱交換器からの加熱側の吸収液配管に合流する。
高温再生器からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管を経て中温再生器へ導入され、ここで吸収液を加熱濃縮させた後、冷媒ドレンは低温再生器へ導入される。

中温再生器からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管を経て、中温再生器からの冷媒ドレンとともに低温再生器に送られ、ここで吸収液を加熱濃縮させる。
低温再生器からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管を経て凝縮器に導入される。 なお、三重効用吸収式冷凍機に、さらに排熱再生器等の再生器を付加して四重効用以上の多重効用吸収式冷凍機とすることも可能である。 図２において、７４は既存の冷凍機、７６は復水器、７８は給水タンクである。
なお、上記のようなリバースフローの三重効用サイクルだけでなく、パラレルフロー、シリーズフロー等を採用することも勿論可能である。 また、蒸気式だけでなく他の型式も採用可能である。

そして、太陽熱集熱器６８と吸収式冷凍機５８ａにおける高温再生器７２とを、太陽熱により発生した水蒸気を駆動熱源として高温再生器７２に供給する駆動熱源供給管７０を介して接続している。 吸収式冷凍機５８ａの駆動熱源として使用された水蒸気は、凝縮水となって太陽熱集熱器６８に循環される。 ８０はドレンセパレータ、８２はドレンポットである。

また、負荷に応じた制御の一例として、図２に示すように、冷水循環量制御を行うことができる。 すなわち、吸収式冷凍機５８ａからの冷水の一部を冷凍空調負荷６２をバイパスさせるためのバイパス弁の機能を備えた冷水循環量調整弁、例えば、三方冷水流量調整弁９６を制御する。 ９８は冷水供給管、１００は冷水戻り管、１０２は冷水バイパス管、１０４は冷水ポンプ、１０６は温度センサ、１０８は制御器である。 例えば、冷凍空調負荷６２が大になると、冷凍空調負荷６２へ多くの冷水を送るように、冷水バイパス管１０２を流れる冷水量を少なくし、逆に冷凍空調負荷６２が小になると、冷水バイパス管１０２を流れる冷水量を多くする。 これらの制御は、温度センサ１０６と制御器１０８とを接続して、検出温度が高くなるとバイパス量を少なくし、検出温度が低くなるとバイパス量を多くするように制御する。

集光式の太陽熱集熱器６８としては、例えば、トラフ型（パラボラトラフ型）の集光式太陽熱集熱器を用いることができる。 前述したように、三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機を駆動するには２００℃以上の高温の熱が必要であるが、トラフ型の集光式太陽熱集熱器を用いると、２００℃〜２５０℃程度の高温の熱を容易に得ることができる。 なお、集光式の太陽熱集熱器６８として、タワー型、ディッシュ型等のものを用いることも可能である。

図５は、トラフ型の集光式太陽熱集熱器の一例を示している。 集光式太陽熱集熱器６８ａは、曲面を有する反射鏡８４を用いて、反射鏡８４の前に設置されたパイプ型の集熱管８６に太陽光を集中させ、４００℃程度の太陽熱を得て、集熱管８６内を流れる熱媒体（水など）を２００℃〜２５０℃程度に加熱するものである。

また、図６は、トラフ型の集光式太陽熱集熱器の他の例を示している。 集光式太陽熱集熱器６８ｂは、太陽光を一次反射鏡８４ａ及び二次反射鏡８８を用いて２回反射させ、効率良く集熱管８６に太陽光を集中させ、集熱管８６内を流れる熱媒体を加熱するものである。 図２に示す装置には、図６の構成のものが使用されているが、図５の構成のものでも差し支えない。

つぎに、図２に示す装置の性能を従来の装置と比較して説明する。 図２に示す装置は蒸気式三重効用システムであり、比較対象である従来の装置としては蒸気式二重効用システムを用いる。 そして、太陽熱集熱器としては、共に図６に示すようなトラフ型の集光式太陽熱集熱器（集熱量は０.５ｋＷ／ｍ ² ）を用いている。

図７は、各システムについて冷房定格運転時の出力１ＲＴ（冷凍トン）あたりの熱源入熱量を示しており、日照が十分にある場合の太陽熱集熱器からの入熱を示している。 図７により、出力１ＲＴあたりの熱源入熱量（太陽熱集熱器からの入熱量）は、図２に示す装置（Ａ）の方が従来の装置（Ｂ）に比べて約３０％少なくて済むことがわかる。

そして、図８は、太陽熱集熱器の集熱量が０.５ｋＷ／ｍ ²として設計した場合の、各システムの太陽熱集熱器の設置面積を示している。 図８により、図２に示す装置（Ａ）は従来の装置（Ｂ）と比較して、太陽熱集熱器の設置面積を約３０％低減可能なことがわかる。

図３は、本発明の実施の第２形態における冷凍空調装置を示している。 本実施形態は、三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機５８である吸収式冷凍機において、再生器５２（多重効用吸収式冷凍機における高温再生器）と排熱発生装置であるコジェネレーションシステム９０とを、コジェネレーションシステム９０の排熱により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを駆動熱源として再生器５２に供給する駆動熱源供給管７０を介して接続している。

コジェネレーションシステム９０としては、例えば、ガスタービンエンジンシステム、ガスエンジンシステム、ディーゼルエンジンシステム、燃料電池システム等を用いることができる。
このように構成された装置においては、コジェネレーションシステム９０の排熱により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを吸収式冷凍機５８の駆動熱源に直接利用することができる。

地熱発生設備を用いる場合や、排熱発生装置が発電所などである場合も同様の構成となる。 他の構成及び作用は実施の第１形態の場合と同様である。 なお、本実施の形態において、太陽熱集熱器を併用し、太陽熱集熱器で集めた太陽熱及びコジェネレーションシステム９０の排熱の両方により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを吸収式冷凍機５８の駆動熱源に使用するように構成することも可能である。 その他、太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などを適宜組み合わせた構成とすることも可能である。

図４は、本発明の実施の第３形態における冷凍空調装置を示している。 本実施形態は、三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機５８である吸収式冷凍機において、再生器５２（多重効用吸収式冷凍機における高温再生器）と太陽熱集熱器６８とを、太陽熱集熱器６８で集めた太陽熱により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを駆動熱源として再生器５２に供給する駆動熱源供給管７０を介して接続する構成であるが、バックアップ装置、例えば、バックアップボイラ９２で加熱された熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスが供給されるバッファタンク（ストレージタンク）９４を駆動熱源供給管７０に接続して設けている。 本実施の形態では、太陽熱集熱器６８で集めた太陽熱により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスをバッファタンク９４に受けてから、吸収式冷凍機５８の駆動熱源に使用することになる。

本実施の形態は、日照が不安定で太陽熱が不足する場合に、太陽熱集熱器６８で集めた太陽熱を補うために、バックアップとしてバックアップボイラ９２の熱を吸収式冷凍機５８の駆動熱源に使用するものである。 なお、バックアップ装置は、バックアップボイラ９２に限定されるものではなく、ボイラの熱以外の他の熱源を使用することも勿論可能である。 また、バックアップ装置のエネルギーとしては、ガス、油、水蒸気その他の熱源を用いることができる。

このように構成された装置においては、太陽熱により発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスに加えて、バックアップ装置の熱源を吸収式冷凍機５８の駆動熱源に使用することができる。

他の構成及び作用は実施の第１形態の場合と同様である。 なお、本実施の形態において、太陽熱集熱器６８の代わりに、実施の第２形態におけるコジェネレーションシステム９０を設置する構成とすることも可能である。 これにより、コジェネレーションシステムの排熱が不安定である場合に、この排熱をバックアップ装置の熱源で補うことができる。 また、太陽熱集熱器６８の代わりに、地熱発生設備や、排熱発生装置として発電所などを設置する構成とすることも可能である。 さらに、本実施の形態において、太陽熱集熱器、地熱発生設備、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱発生装置を適宜組み合わせて併用する構成とすることも可能である。

太陽熱、地熱、コジェネレーションシステムや発電所などの排熱などにより発生した熱媒、温水、水蒸気又は高温ガスを三重効用以上の多重効用吸収式冷凍機の駆動熱源に使用することにより、ＣＯ ₂排出量の小さな冷凍空調システムを提供することができる。

１０、５０ 吸収器１２ 熱交換器１４、５２ 再生器２２、５４ 凝縮器２４、５６ 蒸発器３２ 吸収液ポンプ３６ 冷媒ポンプ３８、６４ 冷却水ポンプ４０、６６、１０４ 冷水ポンプ５８ 多重効用吸収式冷凍機５８ａ 三重効用吸収式冷凍機６０ 冷却塔６２ 冷凍空調負荷６８ 太陽熱集熱器６８ａ、６８ｂ トラフ型の集光式太陽熱集熱器７０ 駆動熱源供給管７２ 高温再生器７４ 既存の冷凍機７６ 復水器７８ 給水タンク８０ ドレンセパレータ８２ ドレンポット８４ 反射鏡８４ａ 一次反射鏡８６ 集熱管８８ 二次反射鏡９０ コジェネレーションシステム９２ バックアップボイラ９４ バッファタンク９６ 三方冷水流量調整弁９８ 冷水供給管１００ 冷水戻り管１０２ 冷水バイパス管１０６ 温度センサ１０８ 制御器