(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で主圧縮機を駆動させることで第１の冷媒を第１の冷凍回路内で第１熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を介し相変化させながら循環させて冷房または暖房を行う空調装置において、
作動流体の循環路に、前記内燃機関の廃熱により作動流体を加熱して蒸発させる蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて回転駆動力を発電機に伝達する膨張機、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させる凝縮器、該凝縮器を経由した作動流体を前記蒸発器に送出するポンプが順次介装されたランキン回路と、
前記膨張機に前記発電機とともに連結された補助圧縮機を該膨張機の回転駆動力で駆動させることで第２の冷媒を相変化させながら循環させる第２の冷凍回路とを備え、
前記第１の冷凍回路と前記第２の冷凍回路との間には、前記第１の冷凍回路内の第１の冷媒と前記第２の冷凍回路内の第２の冷媒との熱交換を行う補助熱交換器が、第１の冷媒の流れ方向で視て前記第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器の下流側に該第１熱源側熱交換器と直列に配設されてなることを特徴とする空調装置。
【請求項２】
前記発電機の発電を制御する発電制御手段を有し、
該発電制御手段は、空調装置に必要十分な所定の電力を賄うよう前記発電機の発電を制御することを特徴とする、請求項１記載の空調装置。
【請求項３】
前記第２の冷凍回路には前記補助圧縮機の負荷を可変させる補助圧縮機負荷可変手段を有し、
該補助圧縮機負荷可変手段は、前記発電機の発電電力が前記所定の電力未満のときには前記補助圧縮機の負荷を軽減させることを特徴とする、請求項２記載の空調装置。
【請求項４】
前記補助圧縮機負荷可変手段は、前記発電機の発電電力が前記所定の電力に達すると前記補助圧縮機負荷可変手段により前記補助圧縮機の負荷を増加させて前記膨張機の回転駆動力で該補助圧縮機を駆動させることを特徴とする、請求項３記載の空調装置。
【請求項５】
前記第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器は、冷房時には凝縮器として機能する一方、暖房時には蒸発器として機能するものであって、
前記第１の冷凍回路には、前記第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器に冷房時及び暖房時のいずれにも同一方向に第１の冷媒が流れるよう第１の冷媒の流れを切り替える冷媒方向切替手段が設けられてなることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか記載の空調装置。
【請求項６】
前記ランキン回路と前記第１の冷凍回路とは一部分が共用化され、前記ランキン回路の作動流体と前記第１の冷凍回路の第１の冷媒とは同一であり、
前記ランキン回路の前記凝縮器は、冷房時には前記第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器と兼用され、暖房時には前記第１の冷凍回路の利用側熱交換器と兼用されてなることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか記載の空調装置。
【請求項７】
前記内燃機関はガスエンジンであることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか記載の空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に係り、詳しくは、内燃機関で圧縮機を駆動させるとともに内燃機関の廃熱を回収して利用する空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関（ガソリンエンジン、ガスエンジン等）で圧縮機を駆動させ冷媒を冷凍回路内で相変化させながら循環させることで空調を行う空調装置が開発され、実用化されている。
このような空調装置では、内燃機関が熱を発することから、この熱を回収して利用するのが好ましく、作動流体の循環路に、内燃機関の廃熱により作動流体を加熱して蒸発させる蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて回転駆動力を発生する膨張機、該膨張機にて発生した回転駆動力を伝達する被動力伝達装置、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させる凝縮器、該凝縮器を経由した作動流体を前記蒸発器に送出するポンプが順次介装されたランキン回路を備えることが考えられている。
【０００３】
例えば、冷凍回路に上記圧縮機を主圧縮機とし、この主圧縮機と直列に補助圧縮機をランキン回路の上記被動力伝達装置として介装することで内燃機関の廃熱を利用する構成の空調装置が開発されている（特許文献１）。
一方、内燃機関（ガソリンエンジン、ガスエンジン等）で圧縮機を駆動させながら同時に発電機を作動させて冷凍回路や内燃機関の補機類の駆動に必要な電力を賄う構成の空調装置も開発されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１２１１０号公報
【特許文献２】特開２００７−２５２０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載の空調装置では、補助圧縮機を主圧縮機と直列に冷凍回路に配設するため、主圧縮機の冷媒流量と同量の冷媒を補助圧縮機にも流さざるを得ず、補助圧縮機が補助的なものでありながら大型化してしまうという問題がある。
また、上記特許文献２に記載の空調装置では、内燃機関で圧縮機を駆動させながら発電機をも作動させて発電を行うことから、発電を行う分だけ出力の大きな内燃機関を必要とし、内燃機関が大型化してしまうという問題がある。この場合、例えば発電機をランキン回路の被動力伝達装置とすることも考えられるが、通常は補機類の必要とする電力はそれほど大きくないため、発電機の発電電力が余剰となって無駄になったり、発電機の負荷が小さくなると膨張機が高回転になり過ぎて膨張機の破損に繋がったりするおそれがあり好ましいことではない。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑みなされたもので、内燃機関で圧縮機を駆動させる空調装置において、内燃機関を含む空調装置の構成要素を大型化することなく、内燃機関の廃熱をランキン回路により回収して空調装置に必要な電力を確保でき、回収した廃熱の全てを無駄なく効率よく利用可能な空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するべく、請求項１の空調装置は、内燃機関で主圧縮機を駆動させることで第１の冷媒を第１の冷凍回路内で第１熱源側熱交換器及び利用側熱交換器を介し相変化させながら循環させて冷房または暖房を行う空調装置において、作動流体の循環路に、前記内燃機関の廃熱により作動流体を加熱して蒸発させる蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて回転駆動力を発電機に伝達する膨張機、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させる凝縮器、該凝縮器を経由した作動流体を前記蒸発器に送出するポンプが順次介装されたランキン回路と、前記膨張機に前記発電機とともに連結された補助圧縮機を該膨張機の回転駆動力で駆動させることで第２の冷媒を相変化させながら循環させる第２の冷凍回路とを備え、前記第１の冷凍回路と前記第２の冷凍回路との間には前記第１の冷凍回路内の第１の冷媒と前記第２の冷凍回路内の第２の冷媒との熱交換を行う補助熱交換器が、第１の冷媒の流れ方向で視て前記第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器の下流側に該第１熱源側熱交換器と直列に配設されてなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の空調装置では、請求項１において、前記発電機の発電を制御する発電制御手段を有し、該発電制御手段は、空調装置に必要十分な所定の電力を賄うよう前記発電機の発電を制御することを特徴とする。
請求項３の空調装置では、請求項２において、前記第２の冷凍回路には前記補助圧縮機の負荷を可変させる補助圧縮機負荷可変手段を有し、該補助圧縮機負荷可変手段は、前記発電機の発電電力が前記所定の電力未満のときには前記補助圧縮機の負荷を軽減させることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の空調装置では、請求項３において、前記補助圧縮機負荷可変手段は、前記発電機の発電電力が前記所定の電力に達すると前記補助圧縮機負荷可変手段により前記補助圧縮機の負荷を増加させて前記膨張機の回転駆動力で該補助圧縮機を駆動させることを特徴とする。
請求項５の空調装置では、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器は、冷房時には凝縮器として機能する一方、暖房時には蒸発器として機能するものであって、前記第１の冷凍回路には、前記第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器に冷房時及び暖房時のいずれにも同一方向に第１の冷媒が流れるよう第１の冷媒の流れを切り替える冷媒方向切替手段が設けられてなることを特徴とする。
【００１０】
請求項６の空調装置では、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記ランキン回路と前記第１の冷凍回路とは一部分が共用化され、前記ランキン回路の作動流体と前記第１の冷凍回路の第１の冷媒とは同一であり、前記ランキン回路の前記凝縮器は、冷房時には前記第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器と兼用され、暖房時には前記第１の冷凍回路の利用側熱交換器と兼用されてなることを特徴とする。
【００１１】
請求項７の空調装置では、請求項１乃至６のいずれかにおいて、前記内燃機関はガスエンジンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の空調装置によれば、ランキン回路は回収した内燃機関の廃熱を利用して膨張機を回転駆動させ、その回転駆動力で発電機とともに第２の冷凍回路の補助圧縮機を駆動させることになるが、この際、発電機によって発電が行われて内燃機関の廃熱が電力として利用されるとともに、補助圧縮機によって第２の冷凍回路内を第２の冷媒が相変化しながら循環することにより、冷房または暖房を行う第１の冷凍回路の第１の冷媒の放吸熱が当該第１の冷媒と第２の冷凍回路の第２の冷媒との間で補助熱交換器により熱交換されて補助される。即ち、冷房時には第１の冷媒が第２の冷凍回路内の冷却された第２の冷媒によって過冷却され、暖房時には第１の冷媒が第２の冷凍回路内の第２の冷媒の放熱によってさらに吸熱される。
【００１３】
これにより、内燃機関の廃熱を回収して電力として有効に利用できるとともに、回収した廃熱の全てを無駄なく効率よく冷房と暖房とに利用することができ、内燃機関を含めた空調装置の構成要素を大型化することなく、高効率な空調装置を実現することができる。
特に、補助熱交換器は第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器の下流側に該第１熱源側熱交換器と直列に配設されているので、回収した廃熱により第１の冷凍回路の第１の冷媒の放吸熱を確実に補助するようにできる。即ち、冷房時には第１熱源側熱交換器で凝縮させた後の第１の冷媒を過冷却して冷房効率の向上を図ることができ、暖房時には第１の冷媒が低温の外気から吸熱した後、第２の冷凍回路において外気よりも高温になった第２の冷媒の熱を吸熱して暖房効率の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項３の空調装置によれば、発電機の発電電力が所定の電力未満のときには補助圧縮機の負荷が軽減されるので、補助圧縮機の負荷を減らし或いは無くすことで発電機の作動を優先でき、空調装置に必要な所定の電力を発電機で確実に発電して賄うようにできる。
請求項４の空調装置によれば、発電機の発電電力が所定の電力に達すると補助圧縮機の負荷が増加されるので、発電機の作動を優先しつつ、余剰の電力を無駄に生起させることなく発電機の負荷の低下により膨張機を無駄に高回転させて破損させることもなく、回収した廃熱の全てを極めて効率よく冷房と暖房とに利用することができる。
【００１５】
請求項５の空調装置によれば、第１の冷凍回路には第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器に冷房時及び暖房時のいずれにも同一方向に第１の冷媒が流れるよう第１の冷媒の流れを切り替える冷媒方向切替手段が設けられ、補助熱交換器は第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器の下流側に該第１熱源側熱交換器と直列に配設されているので、冷媒方向切替手段を切り替えることにより、一つの補助熱交換器で、冷房時には第１熱源側熱交換器で凝縮させた後の第１の冷媒を過冷却して冷房効率の向上を図ることができ、暖房時には第１の冷媒が低温の外気から吸熱した後、第２の冷凍回路において外気よりも高温になった第２の冷媒の熱を吸熱して暖房効率の向上を図ることができる。
【００１６】
請求項６の空調装置によれば、ランキン回路と第１の冷凍回路とは一部分が共用化されてランキン回路の作動流体と第１の冷凍回路の第１の冷媒とは同一であり、ランキン回路の凝縮器は第１の冷凍回路の第１熱源側熱交換器及び利用側熱交換器と兼用されているので、空調装置をコンパクトに構成できるとともに、特に暖房時において、回収した廃熱を直接的にしてより一層効率よく暖房に利用することができる。
【００１７】
請求項７の空調装置によれば、内燃機関は燃費がよくメンテナンスが容易なガスエンジンであるので、ガスエンジンを用いた高効率な空調装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る空調装置の冷房時の状態を示す模式図である。
【図２】本発明に係る空調装置の暖房時の状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
本発明に係る空調装置は、図１、２の模式図に示されるように、主圧縮機１２、第１熱源側熱交換器（室外機）１４、膨張弁１５及び利用側熱交換器（室内機）１６からなり冷媒（第１の冷媒）を相変化させながら管路１１内で循環させて冷房及び暖房を行う主冷凍回路（第１の冷凍回路）１０と、主冷凍回路１０の圧縮機１２を駆動するエンジン（内燃機関）１と、エンジン１の冷却水通路２を流れる冷却水の熱（廃熱）を蒸発器２２を介して管路２１内を流れる冷媒（作動流体）に回収し膨張機２４を回転駆動させて回転駆動力を発電機２６に伝達するランキン回路２０と、発電機２６とともに膨張機２４に連結された補助圧縮機３２、第２熱源側熱交換器（室外機）３４、膨張弁３５及び補助熱交換器３６からなり冷媒（第２の冷媒）を相変化させながら管路３１内で循環させる補助冷凍回路（第２の冷凍回路）３０とから構成されている。
【００２０】
エンジン１としては、ここでは燃費がよくメンテナンスが容易なガスエンジンが採用される。
詳しくは、主冷凍回路１０には、冷媒の流れ方向で視て主圧縮機１２の下流に位置して、冷媒の流れ方向を主圧縮機１２から第１熱源側熱交換器１４或いは利用側熱交換器１６のいずれか一方に切り替える四方弁１７が設けられている。四方弁１７は即ち空調装置を冷房状態と暖房状態とに切り替えるものであり、冷媒の流れ方向が主圧縮機１２から第１熱源側熱交換器１４となるように四方弁１７を切り替えることで空調装置が冷房状態とされ（図１の状態）、冷媒の流れ方向が主圧縮機１２から利用側熱交換器１６となるように四方弁１７を切り替えることで空調装置が暖房状態とされる（図２の状態）。これより、空調装置が冷房状態であるときには、第１熱源側熱交換器１４が凝縮器として機能し利用側熱交換器１６が蒸発器として機能する一方、空調装置が暖房状態であるときには、逆に利用側熱交換器１６が凝縮器として機能し第１熱源側熱交換器１４が蒸発器として機能することとなる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、主冷凍回路１０とランキン回路２０とは、管路１１の一部分と管路２１の一部分とが共用されており、ここでは主冷凍回路１０の冷媒（第１の冷媒）とランキン回路２０の冷媒（作動流体）とは同一とされている。具体的には、四方弁１７を含む主圧縮機１２の下流から第１熱源側熱交換器１４までの間と主圧縮機１２の下流から利用側熱交換器１６までの間において管路１１と管路２１とが共用化されている。
【００２２】
つまり、主冷凍回路１０の第１熱源側熱交換器１４と利用側熱交換器１６とは、同時にランキン回路２０の凝縮器としての第１熱源側熱交換器１４、利用側熱交換器１６でもあり、冷房時には、開閉弁２８を開弁し開閉弁２９を閉弁することで第１熱源側熱交換器１４がランキン回路２０における凝縮器としても機能し、暖房時には、逆に開閉弁２９を開弁し開閉弁２８を閉弁することで利用側熱交換器１６がランキン回路２０における凝縮器としても機能する。
ランキン回路２０には、上記の他、冷媒の流れ方向で視て蒸発器２２の上流側に位置して、ポンプ２７が介装されており、このポンプ２７によって冷媒が管路２１内を循環する。
【００２３】
補助冷凍回路３０には、冷媒の流れ方向で視て補助圧縮機３２の下流に位置して冷媒の流れ方向を補助圧縮機３２から第２熱源側熱交換器３４或いは補助熱交換器３６のいずれか一方に切り替える四方弁３７が設けられている。四方弁３７は上記四方弁１７と同様の機能を有し、空調装置が冷房状態にあるときには、冷媒の流れ方向が補助圧縮機３２から第２熱源側熱交換器３４となるように四方弁３７を切り替えることで補助熱交換器３６を蒸発器として機能させることが可能であり（図１の状態）、空調装置が暖房状態にあるときには、冷媒の流れ方向が補助圧縮機３２から補助熱交換器３６となるように四方弁３７を切り替えることで補助熱交換器３６を凝縮器として機能させることが可能である（図２の状態）。
【００２４】
図１及び図２に示すように、補助冷凍回路３０の補助熱交換器３６は、補助冷凍回路３０の管路３１と主冷凍回路１０の管路１１とに跨って設けられており、主冷凍回路１０の冷媒（第１の冷媒）と補助冷凍回路３０の冷媒（第２の冷媒）との間で熱交換するように構成されている。詳しくは、主冷凍回路１０の管路１１にはブリッジ回路部１９が設けられ、冷房時及び暖房時において第１熱源側熱交換器１４を流れる冷媒の方向が常に一方向となるように構成されており、補助熱交換器３６は、主冷凍回路１０において冷媒の流れ方向で視て常に第１熱源側熱交換器１４の下流側となる位置に設けられている。ここに、上記四方弁１７とブリッジ回路部１９とが冷媒方向切替手段を構成する。
【００２５】
また、補助冷凍回路３０の補助圧縮機３２は、例えば斜板の角度を変えることで容量を可変可能な可変容量圧縮機である（補助圧縮機負荷可変手段）。
また、発電機２６には、発電機２６が十分に発電駆動していないときに空調装置の各種補機類、例えば第１熱源側熱交換器１４、利用側熱交換器１６、第２熱源側熱交換器３４の各ファンモータ、ポンプ２７等に電力を供給するバッテリ（二次電池）２５が接続されており、発電機２６により発電した電力をバッテリ２５に充電可能である。
【００２６】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０は、本発明に係る空調装置の種々の制御を行う制御装置であり、冷房と暖房の切り替え、即ち四方弁１７や四方弁３７の切り替え、エンジン１の出力制御、発電機２６の発電制御や開閉弁２８や開閉弁２９の開閉の他、補助圧縮機３２の斜板の角度制御が可能に構成されている（発電制御手段、補助圧縮機負荷可変手段）。
以下、このように構成された本発明に係る空調装置の作用について説明する。
【００２７】
「冷房時」
ＥＣＵ４０により、エンジン１が作動され、図１に示すように四方弁１７及び四方弁３７が切り替えられて空調装置が冷房状態に切り替えられると、主冷凍回路１０の管路１１を冷媒が矢印の方向に流れ、上述したように第１熱源側熱交換器１４が凝縮器として機能するとともに利用側熱交換器１６が蒸発器として機能して冷房が行われる。
【００２８】
このとき、ランキン回路２０では冷媒がポンプ２７の作動によって管路２１を矢印の方向に流れ、エンジン１が暖機して冷却水通路２を流れる冷却水が昇温すると、冷却水の熱（廃熱）が蒸発器２２を介して管路２１内の冷媒に回収され、冷媒が昇温し蒸発する。
このように管路２１内の冷媒が昇温し蒸発すると冷媒は高圧ガスとなり、この高圧の冷媒が膨張機２４で膨張仕事をして膨張機２４が回転駆動され、発電機２６が発電駆動させられる。
【００２９】
発電機２６による発電はＥＣＵ４０によって制御され、発電機２６により上記第１熱源側熱交換器１４、利用側熱交換器１６、第２熱源側熱交換器３４の各ファンモータやポンプ２７等に必要十分な電力の発電が行われる。なお、バッテリ２５の充電電力量が規定値（例えば、満充電値）より低下している場合には、バッテリ２５への充電に必要な電力の発電も行われる。いずれにしても、発電機２６は空調装置に必要十分な所定の電力を賄うべく発電が行われる。
【００３０】
膨張機２４の回転駆動力は補助圧縮機３２にも伝達され、補助冷凍回路３０の補助圧縮機３２も膨張機２４によって駆動される。補助圧縮機３２が駆動されると、補助冷凍回路３０の管路３１内を冷媒が矢印の方向に循環し、冷房時には冷媒の流れ方向が補助圧縮機３２から第２熱源側熱交換器３４となるよう四方弁３７は切り替えられているので、補助熱交換器３６が蒸発器として機能する。
【００３１】
補助熱交換器３６が蒸発器として機能すると、主冷凍回路１０の凝縮器としての第１熱源側熱交換器１４を経た後の冷媒が補助冷凍回路３０の管路３１内の冷媒によって過冷却（サブクール）されることになる。即ち、冷房時には、主冷凍回路１０にて凝縮された冷媒が補助冷凍回路３０にて蒸発した冷媒によってさらに冷却される。つまり、主冷凍回路１０の冷媒の冷却が補助冷凍回路３０の冷媒との熱交換によって補助される。
【００３２】
このように、本発明に係る空調装置では、エンジン１の廃熱がランキン回路２０を介して回収され、発電機２６によって空調装置に必要十分な所定の電力の発電が行われるが、冷房時には、回収して発電に利用されなかった残りの廃熱についても補助冷凍回路３０を介して効率よく冷房に利用され、空調装置の冷房効率の向上が図られる。
ところで、エンジン１が未だ暖機しておらずエンジン１の廃熱が十分でなく発電機２６の発電能力が低い場合や、空調装置に必要十分な所定の電力が大き過ぎて発電機２６の発電能力が追いつかないような場合のように、発電機２６の発電電力が所定の電力未満のときには、ＥＣＵ４０によって発電機２６の発電駆動が優先的に最大限実施され、バッテリ２５の充放電をも考慮して空調装置に必要十分な所定の電力が確保される。
【００３３】
このように発電機２６の発電駆動が優先的に実施される場合、補助圧縮機３２が駆動されると却って負荷となり発電機２６による発電の妨げとなる。そこで、ここでは、発電機２６の発電駆動を優先的に実施する際、補助圧縮機３２の斜板の角度を小さく制御する。これにより、補助圧縮機３２の負荷が軽減されて発電機２６による発電が促進され、空調装置に必要十分な所定の電力が確保される。
【００３４】
「暖房時」
ＥＣＵ４０により、エンジン１が作動され、図２に示すように四方弁１７及び四方弁３７が切り替えられて空調装置が暖房状態に切り替えられると、主冷凍回路１０の管路１１を冷媒が矢印の方向に流れ、上述したように利用側熱交換器１６が凝縮器として機能するとともに第１熱源側熱交換器１４が蒸発器として機能して暖房が行われる。
【００３５】
このとき、ランキン回路２０では冷媒がポンプ２７の作動によって管路２１を矢印の方向に流れ、エンジン１が暖機して冷却水通路２を流れる冷却水が昇温すると、冷却水の熱（廃熱）が蒸発器２２を介して管路２１内の冷媒に回収され、冷媒が昇温し蒸発する。これにより、上記同様、膨張機２４が回転駆動され、発電機２６が発電駆動させられるとともに補助圧縮機３２が駆動される。なお、発電機２６の作動は上記冷房時と同様であり、説明を省略する。
【００３６】
膨張機２４によって補助圧縮機３２が駆動されると、補助冷凍回路３０の管路３１内を冷媒が矢印の方向に循環し、暖房時には冷媒の流れ方向が補助圧縮機３２から補助熱交換器３６となるよう四方弁３７は切り替えられているので、補助熱交換器３６が凝縮器（放熱器）として機能する。
補助熱交換器３６が凝縮器として機能すると、主冷凍回路１０の蒸発器としての第１熱源側熱交換器１４で外気より吸熱された冷媒が補助冷凍回路３０の管路３１内の冷媒によってさらに吸熱されることになる。即ち、暖房時には、主冷凍回路１０にて吸熱された冷媒が補助冷凍回路３０にて凝縮された冷媒によってさらに吸熱される。つまり、主冷凍回路１０の冷媒の吸熱が補助冷凍回路３０の冷媒との熱交換によって補助される。
【００３７】
このように、上記冷房時と同様、エンジン１の廃熱がランキン回路２０を介して回収され、発電機２６によって空調装置に必要十分な所定の電力の発電が行われるが、暖房時には、回収して発電に利用されなかった残りの廃熱についても補助冷凍回路３０を介して効率よく暖房に利用され、空調装置の暖房効率の向上が図られる。
また、上記冷房時と同様、発電機２６の発電電力が所定の電力未満であり発電機２６の発電駆動を優先的に実施する際には、補助圧縮機３２の斜板の角度を小さく制御すればよく、これにより空調装置に必要十分な所定の電力が確保される。
【００３８】
以上のように、本発明に係る空調装置によれば、エンジン１により主冷凍回路１０の主圧縮機１２を駆動させて冷房または暖房を行うものにおいて、ランキン回路２０を用いてエンジン１の廃熱を回収し、膨張機２４を回転駆動させて発電機２６を発電駆動させて空調装置に必要十分な所定の電力を確保するとともに、膨張機２４の回転駆動力で補助冷凍回路３０の補助圧縮機３２をも駆動させて主冷凍回路１０の冷媒の放吸熱を補助するようにしている。
【００３９】
これにより、エンジン1の廃熱をランキン回路２０で回収して電力として有効に利用できるとともに、発電機２６で余剰の電力を生起させることもなく、発電機２６の負荷の低下により膨張機２４を無駄に高回転させて破損させることもなく、回収して発電に利用されなかった残りの廃熱の全てを補助冷凍回路３０を介して無駄なく効率よく冷房と暖房とに利用することができる。
【００４０】
このようにエンジン1の廃熱を効率よく冷房と暖房とに利用することができることになると、エンジン１や主圧縮機１２等の空調装置の構成要素にそれほど高い能力を要求する必要がなくなり、これらエンジン１を含めた空調装置の構成要素を大型化することなく高効率な空調装置を実現することができる。
また、発電機２６の発電電力が所定の電力未満であるときには、発電機２６の発電駆動を優先的に実施し、この際、補助圧縮機３２の斜板の角度を小さく制御するので、補助圧縮機３２の負荷を軽減して発電機２６による発電を促進でき、空調装置に必要十分な所定の電力を確保するようにできる。この場合、発電機２６の発電電力が所定の電力に達したときには、補助圧縮機３２の斜板の角度を大きく制御して補助圧縮機３２の負荷を増加させるので、発電機２６の発電駆動を優先的に実施しつつ、回収された廃熱の全てを極めて効率よく冷房と暖房とに利用することができる。
【００４１】
また、主冷凍回路１０の管路１１とランキン回路２０の管路２１とは一部分が共用化され、主冷凍回路１０の第１熱源側熱交換器１４、利用側熱交換器１６は同時にランキン回路２０の凝縮器と兼用されているので、空調装置をコンパクトに構成できる。そして、このように共用化することで、特に暖房時において、廃熱を回収した冷媒が凝縮器としての利用側熱交換器１６に直接流入することになり、回収した廃熱を直接的にしてより一層効率よく暖房に利用することができる。
【００４２】
また、ここでは、主冷凍回路１０の管路１１にブリッジ回路部１９を設け、主冷凍回路１０において補助熱交換器３６を冷媒の流れ方向で視て常に第１熱源側熱交換器（室外機）１４の下流側に位置させるようにしているので、冷房時及び暖房時共に補助熱交換器３６を利用側熱交換器（室内機）１６の直上流側に位置させるようにでき、ランキン回路２０で回収した廃熱により主冷凍回路１０の冷媒の放吸熱を確実に補助するようにできる。
【００４３】
以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態では、補助圧縮機３２の斜板の角度を変えることで補助圧縮機負荷可変手段を構成するようにしたが、補助圧縮機３２を例えば多気筒式として気筒数を可変する等して補助圧縮機負荷可変手段を構成することもでき、このようにしても上記同様の効果を得ることができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、エンジン１としてガスエンジンを採用したが、廃熱を利用可能であればエンジン１はガソリンエンジン、ディーゼルエンジン等であってもよい。
また、上記実施形態では、エンジン１の冷却水通路２から廃熱を回収しているが、これとは別に或いはこれと共に、エンジン１の排気通路から廃熱を回収するように構成してもよい。
【００４５】
また、上記実施形態では、主冷凍回路１０の管路１１とランキン回路２０の管路２１とを部分的に共用化するようにしているが、必ずしも共用化しなくてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１  エンジン
２  冷却水通路
１０  主冷凍回路（第１の冷凍回路）
１４  第１熱源側熱交換器
１６  利用側熱交換器
２０  ランキン回路
２２  蒸発器
２４  膨張機
２６  発電機
３０  補助冷凍回路（第２の冷凍回路）
３２  補助圧縮機
３４  第２熱源側熱交換器
３６  補助熱交換器
４０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）（発電制御手段、補助圧縮機負荷可変手段）
【図１】
0005517544.tif 000002
【図２】
0005517544.tif 000003