廃熱利用装置を備える冷凍装置
【課題】冷凍サイクルとランキンサイクルとで凝縮器を共用するものにおいて、冷媒あるいは潤滑オイルの偏りを防止して、充分な性能発揮、および信頼性向上の可能となる排熱利用装置を備える冷凍装置を提供する。
【解決手段】冷凍サイクル２００と、この冷凍サイクル２００内の凝縮器２２０が共用されるランキンサイクル３００とを有する廃熱利用装置を備える冷凍装置において、冷凍サイクル２００およびランキンサイクル３００のうち、一方のサイクル２００、３００のみを運転する際に、他方のサイクル３００、２００内の冷媒が流動可能となるように制御する流動制御手段３４０、３４１、３５０、３５１、５００を設ける。
【解決手段】冷凍サイクル２００と、この冷凍サイクル２００内の凝縮器２２０が共用されるランキンサイクル３００とを有する廃熱利用装置を備える冷凍装置において、冷凍サイクル２００およびランキンサイクル３００のうち、一方のサイクル２００、３００のみを運転する際に、他方のサイクル３００、２００内の冷媒が流動可能となるように制御する流動制御手段３４０、３４１、３５０、３５１、５００を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱機器の廃熱を利用して動力を回収する廃熱利用装置を備える冷凍装置に関するものであり、例えば内燃機関を搭載する車両用に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍装置として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。即ち、この冷凍装置は、発熱機器としての内燃機関の冷却廃熱を利用するランキンサイクルと冷凍サイクルとを有している。冷凍サイクル内には冷媒を圧縮吐出する圧縮機が、また、ランキンサイクルには冷却廃熱によって加熱された冷媒の膨張によって作動される膨張機がそれぞれ独立して配設されると共に、冷凍サイクル内の凝縮器（放熱器）は、ランキンサイクル用の凝縮器と共用されて構成されている。
【０００３】
この冷凍装置においては、冷房の必要性と、冷却廃熱の回収可否に応じて、冷凍サイクル、ランキンサイクルの独立運転、あるいは冷凍サイクルとランキンサイクルとの併用運転を可能としている。
【特許文献１】特開２００５−３０７９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記冷凍装置においては、両サイクル間で凝縮器を共用しているために、一方のサイクルだけを運転している場合に、他方のサイクル内に冷媒、あるいは冷媒中に含有された各種機器用の潤滑オイルが溜まり込んでしまうことがあり、運転中のサイクルの基本性能低下を招いたり、各種機器の潤滑不足に陥るという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、冷凍サイクルとランキンサイクルとで凝縮器を共用するものにおいて、冷媒あるいは潤滑オイルの偏りを防止して、充分な性能発揮、および信頼性向上の可能となる排熱利用装置を備える冷凍装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、圧縮機（２１０）、凝縮器（２２０）、膨張弁（２４０）、蒸発器（２５０）が順次環状に接続されて形成される冷凍サイクル（２００）と、上記の凝縮器（２２０）が共用されて、この凝縮器（２２０）、ポンプ（３３０）、発熱機器（１０）の廃熱を加熱源とする加熱器（３１０）、膨張機（３２０）が順次環状に接続されて形成されるランキンサイクル（３００）とを有する廃熱利用装置を備える冷凍装置において、冷凍サイクル（２００）およびランキンサイクル（３００）のうち、一方のサイクル（２００、３００）のみを運転する際に、他方のサイクル（３００、２００）内の冷媒が流動可能となるように制御する流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）を設けたことを特徴としている。
【０００８】
これにより、停止中の他方のサイクル（３００、２００）内の冷媒を強制的に流動させて、運転中の一方のサイクル（２００、３００）側に流出させることができるので、凝縮器（２２０）を共用するものにおいて、冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが停止中の他方のサイクル（３００、２００）内に溜まるのを防止して、運転中の一方のサイクル（２００、３００）側での充分な性能発揮、および信頼性向上が可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、一方のサイクル（２００、３００）は、冷凍サイクル（２００）であり、他方のサイクル（３００、２００）は、ランキンサイクル（３００）であり、流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）は、膨張機（３２０）をバイパス可能とする膨張機バイパス手段（３４０、３４１）と、ポンプ（３３０）をバイパス可能とするポンプバイパス手段（３５０、３５１）と、膨張機バイパス手段（３４０、３４１）、およびポンプバイパス手段（３５０、３５１）をバイパス状態に制御する制御装置（５００）とから成ることを特徴としている。
【００１０】
これにより、冷凍サイクル（２００）の運転中に、停止中のランキンサイクル（３００）にも冷媒を流すことができるので、ランキンサイクル（３００）内に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まるのを防止することができる。
【００１１】
上記請求項２に記載の発明において、請求項３に記載の発明のように、膨張機バイパス手段（３４０、３４１）として、膨張機（３２０）をバイパスする膨張機バイパス流路（３４０）と、膨張機バイパス流路（３４０）を開閉する膨張機開閉弁（３４１）とから構成し、ポンプバイパス手段（３５０、３５１）として、ポンプ（３３０）をバイパスするポンプバイパス流路（３５０）と、ポンプバイパス流路（３５０）を開閉するポンプ開閉弁（３５１）とから構成して、制御装置（５００）は、膨張機開閉弁（３４１）と、ポンプ開閉弁（３５１）とを開状態に制御するものとすることで具体的な対応が可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、制御装置（５００）は、加熱器（３１０）における発熱機器（１０）の廃熱温度が、凝縮器（２２０）における外気温度よりも低い場合に、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）を開く、あるいは、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、加熱器（３１０）における発熱機器（１０）の廃熱温度が、凝縮器（２２０）における外気温度よりも低い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴としている。
【００１３】
これにより、加熱器（３１０）側に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まりやすい条件下において、確実にその溜まりを防止することができる。また、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すれば、残る他方（３５１）のみを廃熱温度、外気温度に応じて制御すればよくなるので、制御自体を簡素化することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、制御装置（５００）は、加熱器（３１０）における発熱機器（１０）の廃熱温度が、凝縮器（２２０）における冷媒温度よりも低い場合に、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）を開く、あるいは、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、加熱器（３１０）における発熱機器（１０）の廃熱温度が、凝縮器（２２０）における冷媒温度よりも低い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴としている。
【００１５】
これにより、上記請求項４と同様に、加熱器（３１０）側に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まりやすい条件下において、確実にその溜まりを防止することができる。また、両開閉弁（３４１、３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すれば、制御自体を簡素化することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、制御装置（５００）は、冷媒温度を凝縮器（２２０）における冷媒圧力から算出することを特徴としている。
【００１７】
これにより、冷媒温度を直接検出することなく、冷媒圧力から容易に冷媒温度を把握することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、制御装置（５００）は、凝縮器（２２０）における冷媒圧力として所定期間の平均値を用いることを特徴としている。
【００１９】
これにより、変動要因を取り除いた安定した冷媒圧力値として把握することができるので、安定した制御が可能となる。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、制御装置（５００）は、加熱器（３１０）における冷媒圧力が、所定圧力よりも高い場合に、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）を開く、あるいは、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、加熱器（３１０）における冷媒圧力が、所定圧力よりも高い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴としている。
【００２１】
これにより、ランキンサイクル（３００）内の冷媒圧力が異常等によって上昇した時に、冷媒を冷凍サイクル（２００）側に逃がすことができるので、ランキンサイクル（３００）の保護が可能となる。また、両開閉弁（３４１、３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すれば、制御自体を簡素化することができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）の開閉作動特性に、ヒステリシスを持たせたことを特徴としている。
【００２３】
これにより、両開閉弁（３４１、３５１）の開閉判定値近傍での温度や圧力が微小変動して、両開閉弁（３４１、３５１）の開状態、あるいは閉状態がハンチングするのを防止することができるので、安定した制御が可能となる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）は、一体的に形成されたことを特徴としている。
【００２５】
これにより、冷凍装置（１００）としての構成をシンプルにすることができる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明では、膨張機バイパス流路（３４０）、あるいはポンプバイパス流路（３５０）のいずれか一方には、この一方の流路（３５０）を絞る絞り部（３５２）が設けられたことを特徴としている。
【００２７】
これにより、冷凍サイクル（２００）からランキンサイクル（３００）に流れる冷媒流量が、所定流量となるように調節することができる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、一方のサイクル（２００、３００）は、ランキンサイクル（３００）であり、他方のサイクル（３００、２００）は、冷凍サイクル（２００）であり、流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）は、圧縮機（２１０）を所定タイミングでＯＮ−ＯＦＦさせる制御装置（５００）としたことを特徴としている。
【００２９】
これにより、ランキンサイクル（３００）の運転中に、停止中の冷凍サイクル（２００）内の冷媒を流動状態にして、ランキンサイクル（３００）側に流すことができるので、冷凍サイクル（２００）内に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まるのを防止することができる。
【００３０】
上記請求項１２に記載の発明において、所定タイミングは、請求項１３に記載の発明のように、ランキンサイクル（３００）を起動する直前のタイミングとしたり、請求項１４に記載の発明のように、ランキンサイクル（３００）を起動した後に所定時間間隔で繰返されるタイミングとすることができる。
【００３１】
また、上記請求項１２〜請求項１４に記載の発明においては、請求項１５に記載の発明のように、圧縮機（２１０）をＯＮ−ＯＦＦさせるときのＯＮ時間は、１００秒以下とするのが良い。即ち、圧縮機（２１０）のＯＮ時間が長い場合、空調性能に影響を及ぼす可能性があり、また圧縮機（２１０）の駆動動力により、冷凍装置（１００）全体のエネルギー効率（燃費）に悪影響を及ぼすので、１００秒といった上限値を設けて、それ以下の時間で作動させるのが良い。通常、数秒〜数十秒間圧縮機（２１０）を駆動すれば、冷媒および潤滑オイルを確実に回収できる。
【００３２】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図５に示し、まず、具体的な構成について説明する。本発明の廃熱利用装置を備える冷凍装置（以下、冷凍装置）１００は、エンジン１０を駆動源とする車両に適用されるものとしている。冷凍装置１００には冷凍サイクル２００およびランキンサイクル３００が設けられており、各サイクル２００、３００の作動が制御装置５００によって制御されるようになっている。
【００３４】
図１に示すように、エンジン１０は水冷式の内燃機関（本発明における発熱機器に対応）であり、エンジン冷却水の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路２０、および冷却水（温水）を熱源として空調空気を加熱するヒータ回路３０を有している。尚、エンジン１０には、エンジン１０の駆動力によって駆動されて発電するオルタネータ１１が設けられている。オルタネータ１１によって発電された電力はバッテリ４０に充電されると共に、バッテリ４０に充電された電力は、車両電気負荷（ヘッドランプ、ワイパー、オーディオ等）４１に供給されるようになっている。
【００３５】
ラジエータ回路２０にはラジエータ２１が設けられており、ラジエータ２１は、温水ポンプ２２によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。温水ポンプ２２は、ここでは電動式のポンプとしている。エンジン１０の出口側の流路（エンジン１０とラジエータ２１の間の流路）には、水温センサ２５と、後述するランキンサイクル３００の加熱器３１０が配設されている。加熱器３１０内にはエンジン１０から流出する冷却水が流通するようになっている。
【００３６】
水温センサ２５は、エンジン１０の出口側における冷却水温度（本発明における廃熱機器の廃熱温度に対応）を検出する水温検出手段であり、この水温センサ２５によって検出される温度信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。
【００３７】
尚、ラジエータ回路２０中にはラジエータ２１を迂回して冷却水が流通するラジエータバイパス流路２３が設けられており、サーモスタット２４によってラジエータ２１を流通する冷却水量とラジエータバイパス流路２３を流通する冷却水量とが調節されるようにしている。
【００３８】
ヒータ回路３０にはヒータコア３１が設けられており、上記の温水ポンプ２２によって冷却水（温水）が循環されるようにようになっている。ヒータコア３１は、空調ユニット４００の空調ケース４１０内に配設されており、送風機４２０によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。尚、ヒータコア３１にはエアミックスドア４３０が設けられており、このエアミックスドア４３０の開閉により、ヒータコア３１を通過する空調空気量が可変される。
【００３９】
冷凍サイクル２００は、周知のように圧縮機２１０、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１、膨張弁２４０、蒸発器２５０から成り、これらが順次環状に接続されて閉回路を形成している。圧縮機２１０は、冷凍サイクル２００内の冷媒を高温高圧に圧縮する流体機器であり、ここではエンジン１０の駆動力によって駆動されるようにしている。即ち、圧縮機２１０の駆動軸には駆動手段としてのプーリ２１１が固定されており、エンジン１０の駆動力がベルト１２を介してプーリ２１１に伝達され、圧縮機２１０は駆動される。尚、プーリ２１１には、圧縮機２１０とプーリ２１１との間を断続する電磁クラッチ２１２が設けられている。電磁クラッチ２１２の断続は、後述する制御装置５００（エアコン制御ＥＣＵ５００ｂ）によって制御される。
【００４０】
凝縮器２２０は、圧縮機２１０の吐出側に接続され、外気との熱交換によって冷媒を凝縮液化する熱交換器である。気液分離器２３０は、凝縮器２２０で凝縮された冷媒を気液二層に分離するレシーバであり、ここで分離された液冷媒を過冷却器２３１側に流出させる。過冷却器２３１は、液冷媒を更に冷却する熱交換器である。凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は、いわゆる気液分離器を有するサブクールコンデンサの形態となっている。尚、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は、一体的に形成される気液分離器一体型サブクールコンデンサとしても良い。
【００４１】
膨張弁２４０は、過冷却器２３１から流出される液冷媒を減圧膨脹させる減圧手段であり、本実施形態では、冷媒を等エンタルピ的に減圧すると共に、圧縮機２１０に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。
【００４２】
蒸発器２５０は、ヒータコア３１と同様に空調ユニット４００の空調ケース４１０内に配設されており、膨張弁２４０によって減圧膨張された冷媒を蒸発させて、その時の蒸発潜熱によって送風機４２０からの空調空気を冷却する熱交換器である。そして、蒸発器２５０の冷媒出口側は、圧縮機２１０の吸入側に接続されている。尚、蒸発器２５０によって冷却された空調空気とヒータコア３１によって加熱された空調空気は、エアミックスドア４３０の開度に応じて混合比率が可変され、乗員の設定する温度に調節される。
【００４３】
そして、過冷却器２３１と膨張弁２４０との間には、過冷却器２３１流出後の冷媒圧力（本発明における凝縮器２２０における冷媒圧力に対応）を検出する圧力検出手段としての冷媒圧力センサ２６０が設けられている。この冷媒圧力センサ２６０によって検出される圧力信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。
【００４４】
一方、ランキンサイクル３００は、エンジン１０で発生した廃熱エネルギー（冷却水の熱エネルギー）を回収すると共に、この廃熱エネルギーを電気エネルギーに変換して利用するものである。以下、ランキンサイクル３００について説明する。
【００４５】
ランキンサイクル３００は、加熱器３１０、膨張機３２０、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１、ポンプ３３０から成り、これらが順次接続されて閉回路を形成している。尚、このランキンサイクル３００の凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は上記冷凍サイクル２００のものが共用されるようになっており、ランキンサイクル３００内を流通する作動流体は、上記冷凍サイクル２００の冷媒と同一のものとなっている。
【００４６】
また、膨張機３２０には、電動機と発電機の両機能を備える電動発電機３２１の一端側が接続され、更に、電動発電機３２１の他端側がポンプ３３０と接続され、膨張機３２０、電動発電機３２１、ポンプ３３０が一体的に形成されるようになっている。電動発電機３２１は、後述する制御装置５００（インバータ５００ｃ）によって作動制御されるようになっている。即ち、電動発電機３２１は、後述するインバータ５００ｃから電力供給されると、電動機として膨張機３２０、およびポンプ３３０を駆動（起動）させると共に、膨張機３２０から駆動力を受けると発電機として作動され、発電された電力はインバータ５００ｃを介してバッテリ４０に充電されるようになっている。
【００４７】
ポンプ３３０は、ランキンサイクル３００内の冷媒を循環させる流体機器であり、加熱器３１０はポンプ３３０から送られる冷媒とラジエータ回路２０を流通する高温の冷却水との間で熱交換することにより冷媒を加熱する熱交換器である。膨張機３２０は、加熱器３１０で加熱された過熱蒸気冷媒の膨張によって回転駆動力を発生させる流体機器である。膨張機３２０から流出される冷媒は、上記で説明した凝縮器２２０に至る。
【００４８】
そして、ランキンサイクル３００内には、膨張機３２０をバイパスする膨張機バイパス流路３４０と、ポンプ３３０をバイパスするポンプバイパス流路３５０とが接続されており、更に、各バイパス流路３４０、３５０にはそれぞれのバイパス流路３４０、３５０を開閉する膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１が設けられている。膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）によって開閉制御されるようになっている。尚、膨張機バイパス流路３４０と膨張機開閉弁３４１は本発明における膨張機バイパス手段に対応し、また、ポンプバイパス流路３５０とポンプ開閉弁３５１は本発明におけるポンプバイパス手段に対応する。
【００４９】
また、ポンプバイパス流路３５０には、このポンプバイパス流路３５０を絞ることによって、ここを流通する冷媒の流量を所定流量に設定可能とするバイパス絞り（本発明における絞り部に対応）３５２が設けられている。
【００５０】
更に、ポンプ３３０と加熱器３１０との間には、加熱器３１０に流入する冷媒の圧力（本発明における加熱器３１０における冷媒圧力に対応し、以下ランキン冷媒圧力と呼ぶ）を検出する圧力検出手段としての冷媒圧力センサ３６０が設けられており、この冷媒圧力センサ３６０によって検出される圧力信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。
【００５１】
制御装置５００は、上記冷凍サイクル２００、およびランキンサイクル３００の各種機器の作動を制御する制御手段であり、システム制御ＥＣＵ５００ａ、エアコン制御ＥＣＵ５００ｂ、インバータ５００ｃを有している。
【００５２】
システム制御ＥＣＵ５００ａには、エアコン制御ＥＣＵ５００ｂとインバータ５００ｃとが接続されて、相互に制御信号が授受されるようになっている。システム制御ＥＣＵ５００ａには、外気温度を検出する外気温センサ５１０からの検出信号が入力されるようになっている。
【００５３】
システム制御ＥＣＵ５００ａは、冷凍サイクル２００、およびランキンサイクル３００の総合的な制御を行うと共に、後述するように必要に応じて停止中のサイクル内の冷媒が流動可能となるように制御する。エアコン制御ＥＣＵ５００ｂは、乗員のエアコン要求、設定温度、環境条件等に応じて、冷凍サイクル２００の基本作動を制御する。また、インバータ５００ｃは、電動発電機３２１を電動機あるいは発電機として作動させることで、ランキンサイクル３００の基本作動を制御する。尚、制御装置５００、両バイパス流路３４０、３５０、両開閉弁３４１、３５１は、本発明において、冷凍サイクル２００のみ運転時の流動制御手段に対応し、また、制御装置５００、圧縮機２１０、電磁クラッチ２１２は、本発明において、ランキンサイクル３００のみ運転時の流動制御手段に対応する。
【００５４】
次に、上記構成に基づく冷凍装置１００の作動について説明する。本冷凍装置１００においては、以下の基本運転（冷凍サイクル単独運転、ランキンサイクル単独運転、冷凍サイクルとランキンサイクルの同時運転）を可能とする。
【００５５】
１．基本運転
（１）冷凍サイクル単独運転
制御装置５００は、乗員からのエアコン要求があり、エンジン１０始動直後の暖機中等で廃熱が充分に得られない時、即ち、水温センサ２５によって得られる冷却水温度が所定冷却水温度に満たないと判定した時は、電動発電機３２１を停止（膨張機３２０、ポンプ３３０は停止）させ、電磁クラッチ２１２を接続し、エンジン１０の駆動力によって圧縮機２１０を駆動させ、冷凍サイクル２００を単独運転させる。この場合は、通常の車両用エアコンと同じ作動をする。
【００５６】
（２）ランキンサイクル単独運転
制御装置５００は、エアコン要求が無く、冷却水温度が所定冷却水温度以上となってエンジン１０の廃熱が充分得られると判定した時は、電磁クラッチ２１２を切断（圧縮機２１０は停止）し、電動発電機３２１（膨張機３２０、ポンプ３３０）をまず電動機として作動（起動）させて、ランキンサイクル３００を単独運転させる。そして、膨張機３２０の回転駆動力に伴う電動発電機３２１の発電作用により発電を行う。
【００５７】
この場合は、ポンプ３３０によって過冷却器２３１からの液冷媒が昇圧されて加熱器３１０に送られ、加熱器３１０において液冷媒は高温のエンジン冷却水によって加熱され、過熱蒸気冷媒となって膨張機３２０に送られる。膨張機３２０において過熱蒸気冷媒は等エントロピー的に膨張減圧され、その熱エネルギーと圧力エネルギーの一部が回転駆動力に変換され、膨張機３２０で取り出された回転駆動力によって電動発電機機３２１が作動される。そして、膨張機３２０での回転駆動力がポンプ３３０用の駆動力を超えると、電動発電機３２１は、電力を発生させる発電機として作動し、得られた電力はインバータ５００ｃを介してバッテリ４０に充電される。充電された電力は、車両電気負荷４１の作動に使用される。よってオルタネータ１１の負荷が軽減される。尚、膨張機３２０で減圧された冷媒は凝縮器２２０で凝縮され、気液分離器２３０で気液分離され、過冷却器２３１で過冷却されて、再びポンプ３３０へ吸引される。
【００５８】
（３）冷凍サイクルとランキンサイクルの同時運転
制御装置５００は、エアコン要求があり、且つ廃熱も充分に得られると判定した時は、冷凍サイクル２００とランキンサイクル３００を同時運転させ、空調と発電の両方を行う。
【００５９】
この場合は、電磁クラッチ２１２を接続し、電動発電機３２１（膨張機３２０、ポンプ３３０）を作動させる。２つのサイクル２００、３００は、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１を共用し、冷媒は、過冷却器２３１を流出した後に分岐して、それぞれの流路を循環する。各サイクル２００、３００の作動については、上記単独運転の場合と同じである。
【００６０】
ここで、上記冷凍サイクル単独運転、およびランキンサイクル単独運転においては、以下の理由１）と２）により運転中のサイクルに対して停止中のサイクル内に冷媒、あるいは冷媒中に含まれる潤滑油が溜まり込んでしまう場合がある。この状況が発生すると、運転中のサイクルの基本性能が低下する、各種機器の潤滑不足に陥る等の問題に繋がる。
【００６１】
１）冷凍サイクル単独運転時にランキンサイクル側に冷媒が溜まる理由
両サイクル２００、３００内において、冷媒がどこにあるかは、その時の車両の状態、気象の状態、エアコンの使われ方の履歴等によってさまざまなパターンが出現する。例えば、走行中にエアコンを使っていた車両が夜になって停車する。この時、凝縮器２２０内は液冷媒が多量に存在する。夜中中放置した後、朝を迎え気温が上昇する。通常、凝縮器２２０は車両前面に装着されており、また比較的熱容量が少なく設計されているので、気温の上昇とともに凝縮器２２０の温度も上昇していく。一方で加熱器３１０はエンジン冷却水で満たされており、なかなか外気温の影響では温度上昇しにくい。この場合、凝縮器２２０と加熱器３１０との間で温度差が生じ、凝縮器２２０内の液冷媒は蒸発し、加熱器３１０で凝縮することになる。つまり、ランキンサイクル３００側へ冷媒が溜まってしまうことになる。
【００６２】
また、上記とは異なり、冷凍サイクル２００の起動時にランキンサイクル３００側に冷媒が溜まっていない場合でも、冷凍サイクル２００の稼動とともに、ランキンサイクル３００側へ冷媒が溜まりこんでしまう場合がある。例えば、車両が完全にコールド状態（温度が外気温度と同じ）とする。この状態で車両に乗り込み、エンジンをＯＮし、エアコンをＯＮ（冷凍サイクル２００を起動⇒稼動）させる。初めはランキンサイクル３００側に冷媒が溜まり込んでいないので、所望の冷房能力で冷凍サイクル２００を稼動できる。ここで、凝縮器２２０での冷媒凝縮温度は外気温より１０℃程度高いものとなっている。一方、加熱器３１０の温度はエンジン１０稼動直後では、ほぼ外気温度と同じであるので、凝縮器２２０と加熱器３１０との間で温度差ができてしまい、加熱器３１０に液冷媒が凝縮してしまう。つまり、ランキンサイクル３００側へ冷媒が溜まってしまうことになる。
【００６３】
２）ランキンサイクル単独運転時に冷凍サイクル側に冷媒が溜まる理由
例えば、走行中エアコンを使っていた車両が夜になって停車する。この時、凝縮器２２０内と蒸発器２５０内は液冷媒が多量に存在する。夜中中放置した後、朝を迎え気温が上昇する。通常、凝縮器２２０は車両前面にあり、また比較的熱容量が少なく設計されているので、気温の上昇とともに凝縮器２２０の温度も上昇していく。一方で圧縮機２１０は凝縮器２２０と比較して熱容量が大きい設計となっており、なかなか外気温の影響では温度上昇しにくい。この場合、凝縮器２２０と圧縮機２１０との間で温度差が生じ、凝縮器２２０内の液冷媒は蒸発し、圧縮機２１０で凝縮することになる。つまりは冷凍サイクル２００側へ冷媒が溜まってしまうことになる。
【００６４】
また、冷凍サイクル２００において、換気のため外気導入による送風のみを行っている場合を考える。この場合、蒸発器２５０には外気から導入された冷たい空気が当たっていることになる。この状態でランキンサイクル３００を稼動すると、ランキンサイクル３００側から、圧縮機２１０、膨張弁２４０側へ少量ずつ冷媒が流れ込んでいくことが考えられる。
【００６５】
よって本発明においては、上記１）と２）のような理由によって冷媒、あるいは冷媒中に含まれる潤滑オイルが停止中のサイクル側に溜まってしまうのを、流動制御手段によってその溜まりを防止するようにしている。以下、図２〜図５を用いて流動制御手段による具体的な作動（制御）を説明する。
【００６６】
２．停止中サイクルの冷媒流動運転
（１）ランキンサイクル停止時の冷凍サイクル運転
図２は制御装置５００が、冷凍サイクル２００の単独運転を行う際の、ランキンサイクル３００側への冷媒溜まりを防止する制御を示す制御フローである。制御装置５００は、ランキンサイクル３００の停止条件のもとで、まずステップＳ１００で外気温センサ５１０から得られる外気温度（ＴＡ）、および水温センサから得られる冷却水温度（Ｔｗ）から外気温度の判定をする。即ち、外気温度の判定とは、図３に示す制御特性図から、冷却水温度が外気温度より低い場合は「１」、冷却水温度が（外気温度＋所定値α１）より高い場合は「０」と区別判定するものである。上記「１」の判定は、加熱器３１０の温度が低い状態にあり、ここに冷媒が溜まり込んでいる可能性があると考えられるものである。
【００６７】
尚、ここでは、外気温度と所定値α１との間において、この制御特性にヒステリシスを持たせるようにしている。つまり、冷却水温度が低い側から外気温度を越えて（外気温度＋所定値α１）に至るまでは判定結果を「１」とし、冷却水温度が高い側から（外気温度＋所定値α１）を下回り外気温度に至るまでは判定結果を「０」としている。
【００６８】
上記ステップＳ１００で「１」の判定、即ち、冷却水温度が外気温度より低いと判定すると、ランキンサイクル３００内に溜まり込んでいると思われる冷媒を冷凍サイクル２００側に流出させるために、ステップＳ１１０で膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１を開く。
【００６９】
すると、冷凍サイクル２００内を循環する冷媒の一部は、ランキンサイクル３００側を流通することになる。具体的には、圧縮機２１０から吐出された冷媒の一部は、凝縮器２２０の流入側で分流して、膨張機バイパス流路３４０→膨張機開閉弁３４１→加熱器３１０→ポンプバイパス流路３５０→ポンプ開閉弁３５１→バイパス絞り３５２を通り、過冷却部２３１の流出側に合流する。この時、分流する冷媒の流量はポンプバイパス流路３５０のバイパス絞り３５２によって、所定流量に絞られることになる。
【００７０】
ステップＳ１００で「０」の判定、即ち、冷却水温度が外気温度より高いと判定すると、ランキンサイクル３００内に冷媒は溜まり込んでいないと思われるため、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０では過冷却器２３１の流出側（凝縮器２２０）における冷媒圧力を算出する。冷媒圧力は冷媒圧力センサ２６０によって得られるものであるが、ここでは、現時点から所定時間（本発明における所定期間に対応し、例えば３０秒）さかのぼった間の冷媒圧力の平均値を算出して用いるようにしている。
【００７１】
ステップＳ１３０では上記平均冷媒圧力に対する平均冷媒温度を算出する。冷凍サイクル２００における冷媒の圧力と温度は冷媒の種類によって所定の関係式によって関係付けられるものであって、制御装置５００は、その関係式に基づいて、ステップＳ１２０で算出した平均冷媒圧力を平均冷媒温度に置き換える。
【００７２】
そして、ステップＳ１４０で上記平均冷媒温度、および冷却水温度から平均冷媒温度の判定をする。即ち、平均冷媒温度の判定とは、図４に示す制御特性図から、平均冷媒温度が冷却水温度より高い場合は「１」、平均冷媒温度が（冷却水温度−所定値α２）より低い場合は「０」と区別判定するものである。上記「１」の判定は、加熱器３１０の温度が低い状態にあり、ここに冷媒が溜まり込んでいる可能性があると考えられるものである。尚、ここでは、冷却水温度と所定値α２との間において、図３で説明した内容と同様に、この制御特性にヒステリシスを持たせるようにしている。
【００７３】
上記ステップＳ１４０で「１」の判定、即ち、平均冷媒温度が冷却水温度より高いと判定すると、ランキンサイクル３００内に溜まり込んでいると思われる冷媒を冷凍サイクル２００側に流出させるために、上記と同様にステップＳ１１０で膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１を開く。
【００７４】
ステップＳ１４０で「０」の判定、即ち、平均水温度が冷却水温度より低いと判定すると、ランキンサイクル３００内に冷媒は溜まり込んでいないと思われるため、ステップＳ１５０へ進む。
【００７５】
ステップＳ１５０では冷媒圧力センサ３６０から得られるランキン冷媒圧力を判定する。即ち、ランキン冷媒圧力の判定とは、図５に示す制御特性図から、ランキン冷媒圧力がランキンサイクル３００において許容しうる高圧設定値（図５中のＰｍａｘ表示であり、本発明における所定圧力に対応）より高い場合は「１」、ランキン冷媒圧力が高圧設定値より低い場合は「０」と区別判定するものである。尚、ここでは、高圧設定値と所定値α３との間において、図３で説明した内容と同様に、この制御特性にヒステリシスを持たせるようにしている。
【００７６】
上記ステップＳ１５０で「１」の判定、即ち、ランキン冷媒圧力が高圧設定値より高いと判定すると、ランキンサイクル３００内が高い圧力状態にあり、この圧力を冷凍サイクル２００側に開放するために、上記と同様にステップＳ１１０で膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１を開く。
【００７７】
ステップＳ１５０で「０」の判定、即ち、ランキン冷媒圧力が高圧設定値より低いと判定すると、ステップＳ１６０で膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１を閉じる。
【００７８】
（２）冷凍サイクル停止時のランキンサイクル運転
制御装置５００は、冷凍サイクル２００の停止条件のもとで、ランキンサイクル３００を起動する直前に、所定のタイミングで圧縮機２１０をＯＮ−ＯＦＦさせる。具体的には、電磁クラッチ２１２を接続して、１００秒以下となる所定時間（望ましくは数秒〜数十秒間）、圧縮機２１０を作動させる。すると、冷凍サイクル２００内の冷媒が流動されて、その一部がランキンサイクル３００側に流入する。そして、上記所定時間が過ぎると、電磁クラッチ２１２を切断して、圧縮機２１０を停止させる。
【００７９】
尚、圧縮機２１０の作動方法としては、その他に、ランキンサイクル３００を起動した後に一定期間ごとに（本発明における所定時間間隔に対応）１回ずつ１００秒以下となる所定時間（望ましくは数秒〜数十秒間）作動させるようにしても良い。
【００８０】
以上のように、本実施形態では制御装置５００によって開閉される膨張機バイパス手段（３４０、３４１）、およびポンプバイパス手段（３５０、３５１）を設けて、ランキンサイクル３００停止時で冷凍サイクル２００を運転する時に、両バイパス手段を開いて、冷凍サイクル２００の冷媒の一部をランキンサイクル３００側に流動可能となるようにしているので、冷凍装置１００内で凝縮器２２０（気液分離器２３０、過冷却器２３１）を共用するものにおいて、冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが停止中のランキンサイクル３００内に溜まるのを防止して、運転中の冷凍サイクル２００側での充分な性能発揮、および信頼性向上が可能となる。
【００８１】
ここで、膨張機バイパス手段を膨張機バイパス流路３４０と膨張機開閉弁３４１とから形成して、また、ポンプバイパス手段をポンプバイパス流路３５０とポンプ開閉弁３５１とで形成することで、確実且つ容易な対応を可能としている。
【００８２】
また、膨張機バイパス手段およびポンプバイパス手段を開く際の判定を、冷却水温度と外気温度とを比較する（ステップＳ１００）、または冷媒温度と冷却水温度とを比較する（ステップＳ１４０）ことで対応するようにしているので、ランキンサイクル３００の加熱器３１０側に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まりやすい条件下において、確実にその溜まりを防止することができる。
【００８３】
また、冷媒温度については、冷媒圧力から容易に算出可能であり、冷媒温度の直接検出を不要としている。また、冷媒圧力として平均値を用いるようにしているので、変動要因を取り除いた安定した冷媒圧力値として把握することができ、安定した制御が可能となる。
【００８４】
また、ランキン冷媒圧力が高圧設定値よりも高い時に、膨張機バイパス手段およびポンプバイパス手段を開くようにしているので、ランキンサイクル３００内の冷媒圧力が異常等によって上昇した時に、冷媒を冷凍サイクル２００側に逃がすことができ、ランキンサイクル３００の保護が可能となる。
【００８５】
また、膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１の開閉作動特性として、ヒステリシスを持たせるようにしているので、両開閉弁３４１、３５１の開閉判定値近傍での温度や圧力が微小変動して、両開閉弁３４１、３５１の開状態、あるいは閉状態がハンチングするのを防止することができ、安定した制御が可能となる。
【００８６】
また、ポンプバイパス流路３５０にバイパス絞り３５２を設けるようにしているので、冷凍サイクル２００からランキンサイクル３００に流れる冷媒流量が、所定流量となるように調節することができる。つまり、本来の冷凍サイクル２００で流通させるべき冷媒流量が極端に減少してしまうのを防止できる。
【００８７】
また、冷凍サイクル２００停止時でランキンサイクル３００を運転する時に、圧縮機２１０を所定タイミングでＯＮ−ＯＦＦするようにしているので、ランキンサイクル３００の運転中に、停止中の冷凍サイクル２００内の冷媒を流動状態にして、ランキンサイクル３００側に流すことができ、冷凍サイクル２００内に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まるのを防止することができる。
【００８８】
また、圧縮機２１０をＯＮ−ＯＦＦさせるときのＯＮ時間について、１００秒といった上限値を設けて、それ以下の時間となるようにして作動させているので、空調性能に及ぼす影響や、また圧縮機２１０の駆動動力による冷凍装置１００全体のエネルギー効率（燃費）の悪影響を無くすことができる。通常、数秒〜数十秒間圧縮機２１０を駆動すれば、冷媒および潤滑オイルを確実に回収できる。
【００８９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６に示す。第２実施形態は、冷凍装置１００の基本構成は上記第１実施形態と同一としているが、冷凍サイクル２００の単独運転を行う際の、ランキンサイクル３００側への冷媒溜まりを防止する制御要領を変更したものとしている。
【００９０】
図６に示す制御フローは、第１実施形態の図２で説明した制御フローに対して、スタートとステップＳ１００との間にステップＳ５０を追加すると共に、ステップＳ１１０をステップＳ１１０Ａに、ステップＳ１６０をステップＳ１６０Ａに変更している。
【００９１】
具体的には、制御装置５００は、ランキンサイクル３００の停止条件のもとで、まずステップＳ５０で膨張機開閉弁３４１を開状態とする。そして、ステップＳ１００、あるいはステップＳ１４０、あるいはステップＳ１５０の各判定ステップで「１」の判定、即ち、ランキンサイクル３００内に冷媒が溜まり込んでいると思われる場合、あるいはランキンサイクル３００内が高い圧力状態にあると思われる場合に、ステップＳ１１０Ａでポンプ開閉弁３５１のみを開く。
【００９２】
また、ステップＳ１００、あるいはステップＳ１４０、あるいはステップＳ１５０の各判定ステップで「０」の判定、即ち、ランキンサイクル３００内に冷媒は溜まり込んでいないと思われる場合、あるいはランキンサイクル３００内が低い圧力状態にあると思われる場合に、ステップＳ１６０Ａでポンプ開閉弁３５１のみを閉じる。以下、膨張機開閉弁３４１は開状態のまま、ステップＳ１００〜ステップＳ１６０Ａを繰返し、ステップＳ１１０Ａ、ステップＳ１６０Ａではポンプ開閉弁３５１のみを開閉制御する。
【００９３】
これにより、上記第１実施形態と同一の冷媒溜まり防止の制御が可能であると共に、実質的に膨張機開閉弁３４１、およびポンプ開閉弁３５１のうち、一方（３４１）のみを制御すればよくなるので、制御自体を簡素化することができる。
【００９４】
尚、上記第２実施形態においては、ステップＳ５０で対象とする開閉弁をポンプ開閉弁３５１とし、また、ステップＳ１１０Ａ、ステップＳ１６０Ａで対象とする開閉弁を膨張機開閉弁３４１としても良い。
【００９５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図７に示す。第３実施形態は上記第１実施形態に対して、膨張機バイパス流路３４０とポンプバイパス流路３５０との配置を考慮して、膨張機開閉弁３４１とポンプ開閉弁３５１とを一体的に形成したものである。
【００９６】
これにより、冷凍装置１００としての構成をシンプルにすることができる。
【００９７】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、冷凍サイクル２００の単独運転を行う際の、ランキンサイクル３００側への冷媒溜まりを防止する制御（図２、図６）において、ステップＳ１００、およびステップＳ１４０の２つの判定ステップを設けたが、いずれか１つを行うものとしても良い。ステップＳ１４０を不要とする場合は、その前処理としてステップＳ１２０、ステップＳ１３０も不要となる。
【００９８】
また、ステップＳ１５０の判定に基づくステップＳ１１０、あるいはステップＳ１１０Ａの処理はランキンサイクル３００の取り得る圧力値に応じて、廃止しても良い。
【００９９】
また、ステップＳ１４０における冷媒温度判定は、冷媒圧力センサ２６０によって検出される冷媒圧力値を用いた冷媒圧力判定のステップとしても良い。この場合は、前処理としてステップＳ１２０、ステップＳ１３０も不要となる。
【０１００】
また、ステップＳ１２０においては、制御の安定性に影響が無いようであれば、冷媒圧力値としては平均値に限らず、検出される値をそのまま用いるようにしても良い。
【０１０１】
また、バイパス絞り３５２は、ポンプバイパス流路３５０に設けたが、膨張機バイパス流路３４０に設けるようにしても良い。
【０１０２】
また、冷凍サイクル２００中に過冷却器２３１を設けたが、必要とされる冷房能力に応じて、廃止しても良い。
【０１０３】
また、ポンプ３３０は電動発電機３２１から切り離されて、別に設けられた専用の電動機等の駆動源で作動するものとしても良い。
【０１０４】
また、発熱機器として、車両用のエンジン（内燃機関）１０としたが、これに限らず、例えば、外燃機関、燃料電池車両の燃料電池スタック、各種モータ、インバータ等のように作動時に発熱を伴い、温度制御のためにその熱の一部を捨てるもの（廃熱が発生するもの）であれば、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第１実施形態における廃熱利用装置を備える冷凍装置全体を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における制御装置が行うランキンサイクル側への冷媒溜まりを防止する制御フローである。
【図３】第１実施形態における外気温判定時に使用される制御特性図である。
【図４】第１実施形態における冷媒温度判定時に使用される制御特性図である。
【図５】第１実施形態におけるランキン冷媒圧力判定時に使用される制御特性図である。
【図６】第２実施形態における制御装置が行うランキンサイクル側への冷媒溜まりを防止する制御フローである。
【図７】第３実施形態における廃熱利用装置を備える冷凍装置全体を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ エンジン（発熱機器、内燃機関）
１００ 廃熱利用装置を備える冷凍装置
２００ 冷凍サイクル
２１０ 圧縮機（流動制御手段）
２２０ 凝縮器
２４０ 膨張弁
２５０ 蒸発器
３００ ランキンサイクル
３１０ 加熱器
３２０ 膨張機
３３０ ポンプ
３４０ 膨張機バイパス流路（流動制御手段、膨張機バイパス手段）
３４１ 膨張機開閉弁（流動制御手段、膨張機バイパス手段）
３５０ ポンプバイパス流路（流動制御手段、ポンプバイパス手段）
３５１ ポンプ開閉弁（流動制御手段、ポンプバイパス手段）
３５２ バイパス絞り（絞り部）
５００ 制御装置（流動制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱機器の廃熱を利用して動力を回収する廃熱利用装置を備える冷凍装置に関するものであり、例えば内燃機関を搭載する車両用に用いて好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷凍装置として、例えば特許文献１に示されるものが知られている。即ち、この冷凍装置は、発熱機器としての内燃機関の冷却廃熱を利用するランキンサイクルと冷凍サイクルとを有している。冷凍サイクル内には冷媒を圧縮吐出する圧縮機が、また、ランキンサイクルには冷却廃熱によって加熱された冷媒の膨張によって作動される膨張機がそれぞれ独立して配設されると共に、冷凍サイクル内の凝縮器（放熱器）は、ランキンサイクル用の凝縮器と共用されて構成されている。
【０００３】
この冷凍装置においては、冷房の必要性と、冷却廃熱の回収可否に応じて、冷凍サイクル、ランキンサイクルの独立運転、あるいは冷凍サイクルとランキンサイクルとの併用運転を可能としている。
【特許文献１】特開２００５−３０７９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記冷凍装置においては、両サイクル間で凝縮器を共用しているために、一方のサイクルだけを運転している場合に、他方のサイクル内に冷媒、あるいは冷媒中に含有された各種機器用の潤滑オイルが溜まり込んでしまうことがあり、運転中のサイクルの基本性能低下を招いたり、各種機器の潤滑不足に陥るという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、上記問題に鑑み、冷凍サイクルとランキンサイクルとで凝縮器を共用するものにおいて、冷媒あるいは潤滑オイルの偏りを防止して、充分な性能発揮、および信頼性向上の可能となる排熱利用装置を備える冷凍装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明では、圧縮機（２１０）、凝縮器（２２０）、膨張弁（２４０）、蒸発器（２５０）が順次環状に接続されて形成される冷凍サイクル（２００）と、上記の凝縮器（２２０）が共用されて、この凝縮器（２２０）、ポンプ（３３０）、発熱機器（１０）の廃熱を加熱源とする加熱器（３１０）、膨張機（３２０）が順次環状に接続されて形成されるランキンサイクル（３００）とを有する廃熱利用装置を備える冷凍装置において、冷凍サイクル（２００）およびランキンサイクル（３００）のうち、一方のサイクル（２００、３００）のみを運転する際に、他方のサイクル（３００、２００）内の冷媒が流動可能となるように制御する流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）を設けたことを特徴としている。
【０００８】
これにより、停止中の他方のサイクル（３００、２００）内の冷媒を強制的に流動させて、運転中の一方のサイクル（２００、３００）側に流出させることができるので、凝縮器（２２０）を共用するものにおいて、冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが停止中の他方のサイクル（３００、２００）内に溜まるのを防止して、運転中の一方のサイクル（２００、３００）側での充分な性能発揮、および信頼性向上が可能となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明では、一方のサイクル（２００、３００）は、冷凍サイクル（２００）であり、他方のサイクル（３００、２００）は、ランキンサイクル（３００）であり、流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）は、膨張機（３２０）をバイパス可能とする膨張機バイパス手段（３４０、３４１）と、ポンプ（３３０）をバイパス可能とするポンプバイパス手段（３５０、３５１）と、膨張機バイパス手段（３４０、３４１）、およびポンプバイパス手段（３５０、３５１）をバイパス状態に制御する制御装置（５００）とから成ることを特徴としている。
【００１０】
これにより、冷凍サイクル（２００）の運転中に、停止中のランキンサイクル（３００）にも冷媒を流すことができるので、ランキンサイクル（３００）内に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まるのを防止することができる。
【００１１】
上記請求項２に記載の発明において、請求項３に記載の発明のように、膨張機バイパス手段（３４０、３４１）として、膨張機（３２０）をバイパスする膨張機バイパス流路（３４０）と、膨張機バイパス流路（３４０）を開閉する膨張機開閉弁（３４１）とから構成し、ポンプバイパス手段（３５０、３５１）として、ポンプ（３３０）をバイパスするポンプバイパス流路（３５０）と、ポンプバイパス流路（３５０）を開閉するポンプ開閉弁（３５１）とから構成して、制御装置（５００）は、膨張機開閉弁（３４１）と、ポンプ開閉弁（３５１）とを開状態に制御するものとすることで具体的な対応が可能となる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、制御装置（５００）は、加熱器（３１０）における発熱機器（１０）の廃熱温度が、凝縮器（２２０）における外気温度よりも低い場合に、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）を開く、あるいは、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、加熱器（３１０）における発熱機器（１０）の廃熱温度が、凝縮器（２２０）における外気温度よりも低い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴としている。
【００１３】
これにより、加熱器（３１０）側に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まりやすい条件下において、確実にその溜まりを防止することができる。また、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すれば、残る他方（３５１）のみを廃熱温度、外気温度に応じて制御すればよくなるので、制御自体を簡素化することができる。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、制御装置（５００）は、加熱器（３１０）における発熱機器（１０）の廃熱温度が、凝縮器（２２０）における冷媒温度よりも低い場合に、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）を開く、あるいは、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、加熱器（３１０）における発熱機器（１０）の廃熱温度が、凝縮器（２２０）における冷媒温度よりも低い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴としている。
【００１５】
これにより、上記請求項４と同様に、加熱器（３１０）側に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まりやすい条件下において、確実にその溜まりを防止することができる。また、両開閉弁（３４１、３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すれば、制御自体を簡素化することができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、制御装置（５００）は、冷媒温度を凝縮器（２２０）における冷媒圧力から算出することを特徴としている。
【００１７】
これにより、冷媒温度を直接検出することなく、冷媒圧力から容易に冷媒温度を把握することができる。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、制御装置（５００）は、凝縮器（２２０）における冷媒圧力として所定期間の平均値を用いることを特徴としている。
【００１９】
これにより、変動要因を取り除いた安定した冷媒圧力値として把握することができるので、安定した制御が可能となる。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、制御装置（５００）は、加熱器（３１０）における冷媒圧力が、所定圧力よりも高い場合に、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）を開く、あるいは、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、加熱器（３１０）における冷媒圧力が、所定圧力よりも高い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴としている。
【００２１】
これにより、ランキンサイクル（３００）内の冷媒圧力が異常等によって上昇した時に、冷媒を冷凍サイクル（２００）側に逃がすことができるので、ランキンサイクル（３００）の保護が可能となる。また、両開閉弁（３４１、３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すれば、制御自体を簡素化することができる。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）の開閉作動特性に、ヒステリシスを持たせたことを特徴としている。
【００２３】
これにより、両開閉弁（３４１、３５１）の開閉判定値近傍での温度や圧力が微小変動して、両開閉弁（３４１、３５１）の開状態、あるいは閉状態がハンチングするのを防止することができるので、安定した制御が可能となる。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、膨張機開閉弁（３４１）、およびポンプ開閉弁（３５１）は、一体的に形成されたことを特徴としている。
【００２５】
これにより、冷凍装置（１００）としての構成をシンプルにすることができる。
【００２６】
請求項１１に記載の発明では、膨張機バイパス流路（３４０）、あるいはポンプバイパス流路（３５０）のいずれか一方には、この一方の流路（３５０）を絞る絞り部（３５２）が設けられたことを特徴としている。
【００２７】
これにより、冷凍サイクル（２００）からランキンサイクル（３００）に流れる冷媒流量が、所定流量となるように調節することができる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、一方のサイクル（２００、３００）は、ランキンサイクル（３００）であり、他方のサイクル（３００、２００）は、冷凍サイクル（２００）であり、流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）は、圧縮機（２１０）を所定タイミングでＯＮ−ＯＦＦさせる制御装置（５００）としたことを特徴としている。
【００２９】
これにより、ランキンサイクル（３００）の運転中に、停止中の冷凍サイクル（２００）内の冷媒を流動状態にして、ランキンサイクル（３００）側に流すことができるので、冷凍サイクル（２００）内に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まるのを防止することができる。
【００３０】
上記請求項１２に記載の発明において、所定タイミングは、請求項１３に記載の発明のように、ランキンサイクル（３００）を起動する直前のタイミングとしたり、請求項１４に記載の発明のように、ランキンサイクル（３００）を起動した後に所定時間間隔で繰返されるタイミングとすることができる。
【００３１】
また、上記請求項１２〜請求項１４に記載の発明においては、請求項１５に記載の発明のように、圧縮機（２１０）をＯＮ−ＯＦＦさせるときのＯＮ時間は、１００秒以下とするのが良い。即ち、圧縮機（２１０）のＯＮ時間が長い場合、空調性能に影響を及ぼす可能性があり、また圧縮機（２１０）の駆動動力により、冷凍装置（１００）全体のエネルギー効率（燃費）に悪影響を及ぼすので、１００秒といった上限値を設けて、それ以下の時間で作動させるのが良い。通常、数秒〜数十秒間圧縮機（２１０）を駆動すれば、冷媒および潤滑オイルを確実に回収できる。
【００３２】
尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図５に示し、まず、具体的な構成について説明する。本発明の廃熱利用装置を備える冷凍装置（以下、冷凍装置）１００は、エンジン１０を駆動源とする車両に適用されるものとしている。冷凍装置１００には冷凍サイクル２００およびランキンサイクル３００が設けられており、各サイクル２００、３００の作動が制御装置５００によって制御されるようになっている。
【００３４】
図１に示すように、エンジン１０は水冷式の内燃機関（本発明における発熱機器に対応）であり、エンジン冷却水の循環によってエンジン１０が冷却されるラジエータ回路２０、および冷却水（温水）を熱源として空調空気を加熱するヒータ回路３０を有している。尚、エンジン１０には、エンジン１０の駆動力によって駆動されて発電するオルタネータ１１が設けられている。オルタネータ１１によって発電された電力はバッテリ４０に充電されると共に、バッテリ４０に充電された電力は、車両電気負荷（ヘッドランプ、ワイパー、オーディオ等）４１に供給されるようになっている。
【００３５】
ラジエータ回路２０にはラジエータ２１が設けられており、ラジエータ２１は、温水ポンプ２２によって循環される冷却水を外気との熱交換により冷却する。温水ポンプ２２は、ここでは電動式のポンプとしている。エンジン１０の出口側の流路（エンジン１０とラジエータ２１の間の流路）には、水温センサ２５と、後述するランキンサイクル３００の加熱器３１０が配設されている。加熱器３１０内にはエンジン１０から流出する冷却水が流通するようになっている。
【００３６】
水温センサ２５は、エンジン１０の出口側における冷却水温度（本発明における廃熱機器の廃熱温度に対応）を検出する水温検出手段であり、この水温センサ２５によって検出される温度信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。
【００３７】
尚、ラジエータ回路２０中にはラジエータ２１を迂回して冷却水が流通するラジエータバイパス流路２３が設けられており、サーモスタット２４によってラジエータ２１を流通する冷却水量とラジエータバイパス流路２３を流通する冷却水量とが調節されるようにしている。
【００３８】
ヒータ回路３０にはヒータコア３１が設けられており、上記の温水ポンプ２２によって冷却水（温水）が循環されるようにようになっている。ヒータコア３１は、空調ユニット４００の空調ケース４１０内に配設されており、送風機４２０によって送風される空調空気を温水との熱交換により加熱する。尚、ヒータコア３１にはエアミックスドア４３０が設けられており、このエアミックスドア４３０の開閉により、ヒータコア３１を通過する空調空気量が可変される。
【００３９】
冷凍サイクル２００は、周知のように圧縮機２１０、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１、膨張弁２４０、蒸発器２５０から成り、これらが順次環状に接続されて閉回路を形成している。圧縮機２１０は、冷凍サイクル２００内の冷媒を高温高圧に圧縮する流体機器であり、ここではエンジン１０の駆動力によって駆動されるようにしている。即ち、圧縮機２１０の駆動軸には駆動手段としてのプーリ２１１が固定されており、エンジン１０の駆動力がベルト１２を介してプーリ２１１に伝達され、圧縮機２１０は駆動される。尚、プーリ２１１には、圧縮機２１０とプーリ２１１との間を断続する電磁クラッチ２１２が設けられている。電磁クラッチ２１２の断続は、後述する制御装置５００（エアコン制御ＥＣＵ５００ｂ）によって制御される。
【００４０】
凝縮器２２０は、圧縮機２１０の吐出側に接続され、外気との熱交換によって冷媒を凝縮液化する熱交換器である。気液分離器２３０は、凝縮器２２０で凝縮された冷媒を気液二層に分離するレシーバであり、ここで分離された液冷媒を過冷却器２３１側に流出させる。過冷却器２３１は、液冷媒を更に冷却する熱交換器である。凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は、いわゆる気液分離器を有するサブクールコンデンサの形態となっている。尚、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は、一体的に形成される気液分離器一体型サブクールコンデンサとしても良い。
【００４１】
膨張弁２４０は、過冷却器２３１から流出される液冷媒を減圧膨脹させる減圧手段であり、本実施形態では、冷媒を等エンタルピ的に減圧すると共に、圧縮機２１０に吸入される冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。
【００４２】
蒸発器２５０は、ヒータコア３１と同様に空調ユニット４００の空調ケース４１０内に配設されており、膨張弁２４０によって減圧膨張された冷媒を蒸発させて、その時の蒸発潜熱によって送風機４２０からの空調空気を冷却する熱交換器である。そして、蒸発器２５０の冷媒出口側は、圧縮機２１０の吸入側に接続されている。尚、蒸発器２５０によって冷却された空調空気とヒータコア３１によって加熱された空調空気は、エアミックスドア４３０の開度に応じて混合比率が可変され、乗員の設定する温度に調節される。
【００４３】
そして、過冷却器２３１と膨張弁２４０との間には、過冷却器２３１流出後の冷媒圧力（本発明における凝縮器２２０における冷媒圧力に対応）を検出する圧力検出手段としての冷媒圧力センサ２６０が設けられている。この冷媒圧力センサ２６０によって検出される圧力信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。
【００４４】
一方、ランキンサイクル３００は、エンジン１０で発生した廃熱エネルギー（冷却水の熱エネルギー）を回収すると共に、この廃熱エネルギーを電気エネルギーに変換して利用するものである。以下、ランキンサイクル３００について説明する。
【００４５】
ランキンサイクル３００は、加熱器３１０、膨張機３２０、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１、ポンプ３３０から成り、これらが順次接続されて閉回路を形成している。尚、このランキンサイクル３００の凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１は上記冷凍サイクル２００のものが共用されるようになっており、ランキンサイクル３００内を流通する作動流体は、上記冷凍サイクル２００の冷媒と同一のものとなっている。
【００４６】
また、膨張機３２０には、電動機と発電機の両機能を備える電動発電機３２１の一端側が接続され、更に、電動発電機３２１の他端側がポンプ３３０と接続され、膨張機３２０、電動発電機３２１、ポンプ３３０が一体的に形成されるようになっている。電動発電機３２１は、後述する制御装置５００（インバータ５００ｃ）によって作動制御されるようになっている。即ち、電動発電機３２１は、後述するインバータ５００ｃから電力供給されると、電動機として膨張機３２０、およびポンプ３３０を駆動（起動）させると共に、膨張機３２０から駆動力を受けると発電機として作動され、発電された電力はインバータ５００ｃを介してバッテリ４０に充電されるようになっている。
【００４７】
ポンプ３３０は、ランキンサイクル３００内の冷媒を循環させる流体機器であり、加熱器３１０はポンプ３３０から送られる冷媒とラジエータ回路２０を流通する高温の冷却水との間で熱交換することにより冷媒を加熱する熱交換器である。膨張機３２０は、加熱器３１０で加熱された過熱蒸気冷媒の膨張によって回転駆動力を発生させる流体機器である。膨張機３２０から流出される冷媒は、上記で説明した凝縮器２２０に至る。
【００４８】
そして、ランキンサイクル３００内には、膨張機３２０をバイパスする膨張機バイパス流路３４０と、ポンプ３３０をバイパスするポンプバイパス流路３５０とが接続されており、更に、各バイパス流路３４０、３５０にはそれぞれのバイパス流路３４０、３５０を開閉する膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１が設けられている。膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）によって開閉制御されるようになっている。尚、膨張機バイパス流路３４０と膨張機開閉弁３４１は本発明における膨張機バイパス手段に対応し、また、ポンプバイパス流路３５０とポンプ開閉弁３５１は本発明におけるポンプバイパス手段に対応する。
【００４９】
また、ポンプバイパス流路３５０には、このポンプバイパス流路３５０を絞ることによって、ここを流通する冷媒の流量を所定流量に設定可能とするバイパス絞り（本発明における絞り部に対応）３５２が設けられている。
【００５０】
更に、ポンプ３３０と加熱器３１０との間には、加熱器３１０に流入する冷媒の圧力（本発明における加熱器３１０における冷媒圧力に対応し、以下ランキン冷媒圧力と呼ぶ）を検出する圧力検出手段としての冷媒圧力センサ３６０が設けられており、この冷媒圧力センサ３６０によって検出される圧力信号は、後述する制御装置５００（システム制御ＥＣＵ５００ａ）に出力されるようになっている。
【００５１】
制御装置５００は、上記冷凍サイクル２００、およびランキンサイクル３００の各種機器の作動を制御する制御手段であり、システム制御ＥＣＵ５００ａ、エアコン制御ＥＣＵ５００ｂ、インバータ５００ｃを有している。
【００５２】
システム制御ＥＣＵ５００ａには、エアコン制御ＥＣＵ５００ｂとインバータ５００ｃとが接続されて、相互に制御信号が授受されるようになっている。システム制御ＥＣＵ５００ａには、外気温度を検出する外気温センサ５１０からの検出信号が入力されるようになっている。
【００５３】
システム制御ＥＣＵ５００ａは、冷凍サイクル２００、およびランキンサイクル３００の総合的な制御を行うと共に、後述するように必要に応じて停止中のサイクル内の冷媒が流動可能となるように制御する。エアコン制御ＥＣＵ５００ｂは、乗員のエアコン要求、設定温度、環境条件等に応じて、冷凍サイクル２００の基本作動を制御する。また、インバータ５００ｃは、電動発電機３２１を電動機あるいは発電機として作動させることで、ランキンサイクル３００の基本作動を制御する。尚、制御装置５００、両バイパス流路３４０、３５０、両開閉弁３４１、３５１は、本発明において、冷凍サイクル２００のみ運転時の流動制御手段に対応し、また、制御装置５００、圧縮機２１０、電磁クラッチ２１２は、本発明において、ランキンサイクル３００のみ運転時の流動制御手段に対応する。
【００５４】
次に、上記構成に基づく冷凍装置１００の作動について説明する。本冷凍装置１００においては、以下の基本運転（冷凍サイクル単独運転、ランキンサイクル単独運転、冷凍サイクルとランキンサイクルの同時運転）を可能とする。
【００５５】
１．基本運転
（１）冷凍サイクル単独運転
制御装置５００は、乗員からのエアコン要求があり、エンジン１０始動直後の暖機中等で廃熱が充分に得られない時、即ち、水温センサ２５によって得られる冷却水温度が所定冷却水温度に満たないと判定した時は、電動発電機３２１を停止（膨張機３２０、ポンプ３３０は停止）させ、電磁クラッチ２１２を接続し、エンジン１０の駆動力によって圧縮機２１０を駆動させ、冷凍サイクル２００を単独運転させる。この場合は、通常の車両用エアコンと同じ作動をする。
【００５６】
（２）ランキンサイクル単独運転
制御装置５００は、エアコン要求が無く、冷却水温度が所定冷却水温度以上となってエンジン１０の廃熱が充分得られると判定した時は、電磁クラッチ２１２を切断（圧縮機２１０は停止）し、電動発電機３２１（膨張機３２０、ポンプ３３０）をまず電動機として作動（起動）させて、ランキンサイクル３００を単独運転させる。そして、膨張機３２０の回転駆動力に伴う電動発電機３２１の発電作用により発電を行う。
【００５７】
この場合は、ポンプ３３０によって過冷却器２３１からの液冷媒が昇圧されて加熱器３１０に送られ、加熱器３１０において液冷媒は高温のエンジン冷却水によって加熱され、過熱蒸気冷媒となって膨張機３２０に送られる。膨張機３２０において過熱蒸気冷媒は等エントロピー的に膨張減圧され、その熱エネルギーと圧力エネルギーの一部が回転駆動力に変換され、膨張機３２０で取り出された回転駆動力によって電動発電機機３２１が作動される。そして、膨張機３２０での回転駆動力がポンプ３３０用の駆動力を超えると、電動発電機３２１は、電力を発生させる発電機として作動し、得られた電力はインバータ５００ｃを介してバッテリ４０に充電される。充電された電力は、車両電気負荷４１の作動に使用される。よってオルタネータ１１の負荷が軽減される。尚、膨張機３２０で減圧された冷媒は凝縮器２２０で凝縮され、気液分離器２３０で気液分離され、過冷却器２３１で過冷却されて、再びポンプ３３０へ吸引される。
【００５８】
（３）冷凍サイクルとランキンサイクルの同時運転
制御装置５００は、エアコン要求があり、且つ廃熱も充分に得られると判定した時は、冷凍サイクル２００とランキンサイクル３００を同時運転させ、空調と発電の両方を行う。
【００５９】
この場合は、電磁クラッチ２１２を接続し、電動発電機３２１（膨張機３２０、ポンプ３３０）を作動させる。２つのサイクル２００、３００は、凝縮器２２０、気液分離器２３０、過冷却器２３１を共用し、冷媒は、過冷却器２３１を流出した後に分岐して、それぞれの流路を循環する。各サイクル２００、３００の作動については、上記単独運転の場合と同じである。
【００６０】
ここで、上記冷凍サイクル単独運転、およびランキンサイクル単独運転においては、以下の理由１）と２）により運転中のサイクルに対して停止中のサイクル内に冷媒、あるいは冷媒中に含まれる潤滑油が溜まり込んでしまう場合がある。この状況が発生すると、運転中のサイクルの基本性能が低下する、各種機器の潤滑不足に陥る等の問題に繋がる。
【００６１】
１）冷凍サイクル単独運転時にランキンサイクル側に冷媒が溜まる理由
両サイクル２００、３００内において、冷媒がどこにあるかは、その時の車両の状態、気象の状態、エアコンの使われ方の履歴等によってさまざまなパターンが出現する。例えば、走行中にエアコンを使っていた車両が夜になって停車する。この時、凝縮器２２０内は液冷媒が多量に存在する。夜中中放置した後、朝を迎え気温が上昇する。通常、凝縮器２２０は車両前面に装着されており、また比較的熱容量が少なく設計されているので、気温の上昇とともに凝縮器２２０の温度も上昇していく。一方で加熱器３１０はエンジン冷却水で満たされており、なかなか外気温の影響では温度上昇しにくい。この場合、凝縮器２２０と加熱器３１０との間で温度差が生じ、凝縮器２２０内の液冷媒は蒸発し、加熱器３１０で凝縮することになる。つまり、ランキンサイクル３００側へ冷媒が溜まってしまうことになる。
【００６２】
また、上記とは異なり、冷凍サイクル２００の起動時にランキンサイクル３００側に冷媒が溜まっていない場合でも、冷凍サイクル２００の稼動とともに、ランキンサイクル３００側へ冷媒が溜まりこんでしまう場合がある。例えば、車両が完全にコールド状態（温度が外気温度と同じ）とする。この状態で車両に乗り込み、エンジンをＯＮし、エアコンをＯＮ（冷凍サイクル２００を起動⇒稼動）させる。初めはランキンサイクル３００側に冷媒が溜まり込んでいないので、所望の冷房能力で冷凍サイクル２００を稼動できる。ここで、凝縮器２２０での冷媒凝縮温度は外気温より１０℃程度高いものとなっている。一方、加熱器３１０の温度はエンジン１０稼動直後では、ほぼ外気温度と同じであるので、凝縮器２２０と加熱器３１０との間で温度差ができてしまい、加熱器３１０に液冷媒が凝縮してしまう。つまり、ランキンサイクル３００側へ冷媒が溜まってしまうことになる。
【００６３】
２）ランキンサイクル単独運転時に冷凍サイクル側に冷媒が溜まる理由
例えば、走行中エアコンを使っていた車両が夜になって停車する。この時、凝縮器２２０内と蒸発器２５０内は液冷媒が多量に存在する。夜中中放置した後、朝を迎え気温が上昇する。通常、凝縮器２２０は車両前面にあり、また比較的熱容量が少なく設計されているので、気温の上昇とともに凝縮器２２０の温度も上昇していく。一方で圧縮機２１０は凝縮器２２０と比較して熱容量が大きい設計となっており、なかなか外気温の影響では温度上昇しにくい。この場合、凝縮器２２０と圧縮機２１０との間で温度差が生じ、凝縮器２２０内の液冷媒は蒸発し、圧縮機２１０で凝縮することになる。つまりは冷凍サイクル２００側へ冷媒が溜まってしまうことになる。
【００６４】
また、冷凍サイクル２００において、換気のため外気導入による送風のみを行っている場合を考える。この場合、蒸発器２５０には外気から導入された冷たい空気が当たっていることになる。この状態でランキンサイクル３００を稼動すると、ランキンサイクル３００側から、圧縮機２１０、膨張弁２４０側へ少量ずつ冷媒が流れ込んでいくことが考えられる。
【００６５】
よって本発明においては、上記１）と２）のような理由によって冷媒、あるいは冷媒中に含まれる潤滑オイルが停止中のサイクル側に溜まってしまうのを、流動制御手段によってその溜まりを防止するようにしている。以下、図２〜図５を用いて流動制御手段による具体的な作動（制御）を説明する。
【００６６】
２．停止中サイクルの冷媒流動運転
（１）ランキンサイクル停止時の冷凍サイクル運転
図２は制御装置５００が、冷凍サイクル２００の単独運転を行う際の、ランキンサイクル３００側への冷媒溜まりを防止する制御を示す制御フローである。制御装置５００は、ランキンサイクル３００の停止条件のもとで、まずステップＳ１００で外気温センサ５１０から得られる外気温度（ＴＡ）、および水温センサから得られる冷却水温度（Ｔｗ）から外気温度の判定をする。即ち、外気温度の判定とは、図３に示す制御特性図から、冷却水温度が外気温度より低い場合は「１」、冷却水温度が（外気温度＋所定値α１）より高い場合は「０」と区別判定するものである。上記「１」の判定は、加熱器３１０の温度が低い状態にあり、ここに冷媒が溜まり込んでいる可能性があると考えられるものである。
【００６７】
尚、ここでは、外気温度と所定値α１との間において、この制御特性にヒステリシスを持たせるようにしている。つまり、冷却水温度が低い側から外気温度を越えて（外気温度＋所定値α１）に至るまでは判定結果を「１」とし、冷却水温度が高い側から（外気温度＋所定値α１）を下回り外気温度に至るまでは判定結果を「０」としている。
【００６８】
上記ステップＳ１００で「１」の判定、即ち、冷却水温度が外気温度より低いと判定すると、ランキンサイクル３００内に溜まり込んでいると思われる冷媒を冷凍サイクル２００側に流出させるために、ステップＳ１１０で膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１を開く。
【００６９】
すると、冷凍サイクル２００内を循環する冷媒の一部は、ランキンサイクル３００側を流通することになる。具体的には、圧縮機２１０から吐出された冷媒の一部は、凝縮器２２０の流入側で分流して、膨張機バイパス流路３４０→膨張機開閉弁３４１→加熱器３１０→ポンプバイパス流路３５０→ポンプ開閉弁３５１→バイパス絞り３５２を通り、過冷却部２３１の流出側に合流する。この時、分流する冷媒の流量はポンプバイパス流路３５０のバイパス絞り３５２によって、所定流量に絞られることになる。
【００７０】
ステップＳ１００で「０」の判定、即ち、冷却水温度が外気温度より高いと判定すると、ランキンサイクル３００内に冷媒は溜まり込んでいないと思われるため、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０では過冷却器２３１の流出側（凝縮器２２０）における冷媒圧力を算出する。冷媒圧力は冷媒圧力センサ２６０によって得られるものであるが、ここでは、現時点から所定時間（本発明における所定期間に対応し、例えば３０秒）さかのぼった間の冷媒圧力の平均値を算出して用いるようにしている。
【００７１】
ステップＳ１３０では上記平均冷媒圧力に対する平均冷媒温度を算出する。冷凍サイクル２００における冷媒の圧力と温度は冷媒の種類によって所定の関係式によって関係付けられるものであって、制御装置５００は、その関係式に基づいて、ステップＳ１２０で算出した平均冷媒圧力を平均冷媒温度に置き換える。
【００７２】
そして、ステップＳ１４０で上記平均冷媒温度、および冷却水温度から平均冷媒温度の判定をする。即ち、平均冷媒温度の判定とは、図４に示す制御特性図から、平均冷媒温度が冷却水温度より高い場合は「１」、平均冷媒温度が（冷却水温度−所定値α２）より低い場合は「０」と区別判定するものである。上記「１」の判定は、加熱器３１０の温度が低い状態にあり、ここに冷媒が溜まり込んでいる可能性があると考えられるものである。尚、ここでは、冷却水温度と所定値α２との間において、図３で説明した内容と同様に、この制御特性にヒステリシスを持たせるようにしている。
【００７３】
上記ステップＳ１４０で「１」の判定、即ち、平均冷媒温度が冷却水温度より高いと判定すると、ランキンサイクル３００内に溜まり込んでいると思われる冷媒を冷凍サイクル２００側に流出させるために、上記と同様にステップＳ１１０で膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１を開く。
【００７４】
ステップＳ１４０で「０」の判定、即ち、平均水温度が冷却水温度より低いと判定すると、ランキンサイクル３００内に冷媒は溜まり込んでいないと思われるため、ステップＳ１５０へ進む。
【００７５】
ステップＳ１５０では冷媒圧力センサ３６０から得られるランキン冷媒圧力を判定する。即ち、ランキン冷媒圧力の判定とは、図５に示す制御特性図から、ランキン冷媒圧力がランキンサイクル３００において許容しうる高圧設定値（図５中のＰｍａｘ表示であり、本発明における所定圧力に対応）より高い場合は「１」、ランキン冷媒圧力が高圧設定値より低い場合は「０」と区別判定するものである。尚、ここでは、高圧設定値と所定値α３との間において、図３で説明した内容と同様に、この制御特性にヒステリシスを持たせるようにしている。
【００７６】
上記ステップＳ１５０で「１」の判定、即ち、ランキン冷媒圧力が高圧設定値より高いと判定すると、ランキンサイクル３００内が高い圧力状態にあり、この圧力を冷凍サイクル２００側に開放するために、上記と同様にステップＳ１１０で膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１を開く。
【００７７】
ステップＳ１５０で「０」の判定、即ち、ランキン冷媒圧力が高圧設定値より低いと判定すると、ステップＳ１６０で膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１を閉じる。
【００７８】
（２）冷凍サイクル停止時のランキンサイクル運転
制御装置５００は、冷凍サイクル２００の停止条件のもとで、ランキンサイクル３００を起動する直前に、所定のタイミングで圧縮機２１０をＯＮ−ＯＦＦさせる。具体的には、電磁クラッチ２１２を接続して、１００秒以下となる所定時間（望ましくは数秒〜数十秒間）、圧縮機２１０を作動させる。すると、冷凍サイクル２００内の冷媒が流動されて、その一部がランキンサイクル３００側に流入する。そして、上記所定時間が過ぎると、電磁クラッチ２１２を切断して、圧縮機２１０を停止させる。
【００７９】
尚、圧縮機２１０の作動方法としては、その他に、ランキンサイクル３００を起動した後に一定期間ごとに（本発明における所定時間間隔に対応）１回ずつ１００秒以下となる所定時間（望ましくは数秒〜数十秒間）作動させるようにしても良い。
【００８０】
以上のように、本実施形態では制御装置５００によって開閉される膨張機バイパス手段（３４０、３４１）、およびポンプバイパス手段（３５０、３５１）を設けて、ランキンサイクル３００停止時で冷凍サイクル２００を運転する時に、両バイパス手段を開いて、冷凍サイクル２００の冷媒の一部をランキンサイクル３００側に流動可能となるようにしているので、冷凍装置１００内で凝縮器２２０（気液分離器２３０、過冷却器２３１）を共用するものにおいて、冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが停止中のランキンサイクル３００内に溜まるのを防止して、運転中の冷凍サイクル２００側での充分な性能発揮、および信頼性向上が可能となる。
【００８１】
ここで、膨張機バイパス手段を膨張機バイパス流路３４０と膨張機開閉弁３４１とから形成して、また、ポンプバイパス手段をポンプバイパス流路３５０とポンプ開閉弁３５１とで形成することで、確実且つ容易な対応を可能としている。
【００８２】
また、膨張機バイパス手段およびポンプバイパス手段を開く際の判定を、冷却水温度と外気温度とを比較する（ステップＳ１００）、または冷媒温度と冷却水温度とを比較する（ステップＳ１４０）ことで対応するようにしているので、ランキンサイクル３００の加熱器３１０側に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まりやすい条件下において、確実にその溜まりを防止することができる。
【００８３】
また、冷媒温度については、冷媒圧力から容易に算出可能であり、冷媒温度の直接検出を不要としている。また、冷媒圧力として平均値を用いるようにしているので、変動要因を取り除いた安定した冷媒圧力値として把握することができ、安定した制御が可能となる。
【００８４】
また、ランキン冷媒圧力が高圧設定値よりも高い時に、膨張機バイパス手段およびポンプバイパス手段を開くようにしているので、ランキンサイクル３００内の冷媒圧力が異常等によって上昇した時に、冷媒を冷凍サイクル２００側に逃がすことができ、ランキンサイクル３００の保護が可能となる。
【００８５】
また、膨張機開閉弁３４１、ポンプ開閉弁３５１の開閉作動特性として、ヒステリシスを持たせるようにしているので、両開閉弁３４１、３５１の開閉判定値近傍での温度や圧力が微小変動して、両開閉弁３４１、３５１の開状態、あるいは閉状態がハンチングするのを防止することができ、安定した制御が可能となる。
【００８６】
また、ポンプバイパス流路３５０にバイパス絞り３５２を設けるようにしているので、冷凍サイクル２００からランキンサイクル３００に流れる冷媒流量が、所定流量となるように調節することができる。つまり、本来の冷凍サイクル２００で流通させるべき冷媒流量が極端に減少してしまうのを防止できる。
【００８７】
また、冷凍サイクル２００停止時でランキンサイクル３００を運転する時に、圧縮機２１０を所定タイミングでＯＮ−ＯＦＦするようにしているので、ランキンサイクル３００の運転中に、停止中の冷凍サイクル２００内の冷媒を流動状態にして、ランキンサイクル３００側に流すことができ、冷凍サイクル２００内に冷媒あるいは冷媒中の潤滑オイルが溜まるのを防止することができる。
【００８８】
また、圧縮機２１０をＯＮ−ＯＦＦさせるときのＯＮ時間について、１００秒といった上限値を設けて、それ以下の時間となるようにして作動させているので、空調性能に及ぼす影響や、また圧縮機２１０の駆動動力による冷凍装置１００全体のエネルギー効率（燃費）の悪影響を無くすことができる。通常、数秒〜数十秒間圧縮機２１０を駆動すれば、冷媒および潤滑オイルを確実に回収できる。
【００８９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図６に示す。第２実施形態は、冷凍装置１００の基本構成は上記第１実施形態と同一としているが、冷凍サイクル２００の単独運転を行う際の、ランキンサイクル３００側への冷媒溜まりを防止する制御要領を変更したものとしている。
【００９０】
図６に示す制御フローは、第１実施形態の図２で説明した制御フローに対して、スタートとステップＳ１００との間にステップＳ５０を追加すると共に、ステップＳ１１０をステップＳ１１０Ａに、ステップＳ１６０をステップＳ１６０Ａに変更している。
【００９１】
具体的には、制御装置５００は、ランキンサイクル３００の停止条件のもとで、まずステップＳ５０で膨張機開閉弁３４１を開状態とする。そして、ステップＳ１００、あるいはステップＳ１４０、あるいはステップＳ１５０の各判定ステップで「１」の判定、即ち、ランキンサイクル３００内に冷媒が溜まり込んでいると思われる場合、あるいはランキンサイクル３００内が高い圧力状態にあると思われる場合に、ステップＳ１１０Ａでポンプ開閉弁３５１のみを開く。
【００９２】
また、ステップＳ１００、あるいはステップＳ１４０、あるいはステップＳ１５０の各判定ステップで「０」の判定、即ち、ランキンサイクル３００内に冷媒は溜まり込んでいないと思われる場合、あるいはランキンサイクル３００内が低い圧力状態にあると思われる場合に、ステップＳ１６０Ａでポンプ開閉弁３５１のみを閉じる。以下、膨張機開閉弁３４１は開状態のまま、ステップＳ１００〜ステップＳ１６０Ａを繰返し、ステップＳ１１０Ａ、ステップＳ１６０Ａではポンプ開閉弁３５１のみを開閉制御する。
【００９３】
これにより、上記第１実施形態と同一の冷媒溜まり防止の制御が可能であると共に、実質的に膨張機開閉弁３４１、およびポンプ開閉弁３５１のうち、一方（３４１）のみを制御すればよくなるので、制御自体を簡素化することができる。
【００９４】
尚、上記第２実施形態においては、ステップＳ５０で対象とする開閉弁をポンプ開閉弁３５１とし、また、ステップＳ１１０Ａ、ステップＳ１６０Ａで対象とする開閉弁を膨張機開閉弁３４１としても良い。
【００９５】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図７に示す。第３実施形態は上記第１実施形態に対して、膨張機バイパス流路３４０とポンプバイパス流路３５０との配置を考慮して、膨張機開閉弁３４１とポンプ開閉弁３５１とを一体的に形成したものである。
【００９６】
これにより、冷凍装置１００としての構成をシンプルにすることができる。
【００９７】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、冷凍サイクル２００の単独運転を行う際の、ランキンサイクル３００側への冷媒溜まりを防止する制御（図２、図６）において、ステップＳ１００、およびステップＳ１４０の２つの判定ステップを設けたが、いずれか１つを行うものとしても良い。ステップＳ１４０を不要とする場合は、その前処理としてステップＳ１２０、ステップＳ１３０も不要となる。
【００９８】
また、ステップＳ１５０の判定に基づくステップＳ１１０、あるいはステップＳ１１０Ａの処理はランキンサイクル３００の取り得る圧力値に応じて、廃止しても良い。
【００９９】
また、ステップＳ１４０における冷媒温度判定は、冷媒圧力センサ２６０によって検出される冷媒圧力値を用いた冷媒圧力判定のステップとしても良い。この場合は、前処理としてステップＳ１２０、ステップＳ１３０も不要となる。
【０１００】
また、ステップＳ１２０においては、制御の安定性に影響が無いようであれば、冷媒圧力値としては平均値に限らず、検出される値をそのまま用いるようにしても良い。
【０１０１】
また、バイパス絞り３５２は、ポンプバイパス流路３５０に設けたが、膨張機バイパス流路３４０に設けるようにしても良い。
【０１０２】
また、冷凍サイクル２００中に過冷却器２３１を設けたが、必要とされる冷房能力に応じて、廃止しても良い。
【０１０３】
また、ポンプ３３０は電動発電機３２１から切り離されて、別に設けられた専用の電動機等の駆動源で作動するものとしても良い。
【０１０４】
また、発熱機器として、車両用のエンジン（内燃機関）１０としたが、これに限らず、例えば、外燃機関、燃料電池車両の燃料電池スタック、各種モータ、インバータ等のように作動時に発熱を伴い、温度制御のためにその熱の一部を捨てるもの（廃熱が発生するもの）であれば、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第１実施形態における廃熱利用装置を備える冷凍装置全体を示す模式図である。
【図２】第１実施形態における制御装置が行うランキンサイクル側への冷媒溜まりを防止する制御フローである。
【図３】第１実施形態における外気温判定時に使用される制御特性図である。
【図４】第１実施形態における冷媒温度判定時に使用される制御特性図である。
【図５】第１実施形態におけるランキン冷媒圧力判定時に使用される制御特性図である。
【図６】第２実施形態における制御装置が行うランキンサイクル側への冷媒溜まりを防止する制御フローである。
【図７】第３実施形態における廃熱利用装置を備える冷凍装置全体を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０ エンジン（発熱機器、内燃機関）
１００ 廃熱利用装置を備える冷凍装置
２００ 冷凍サイクル
２１０ 圧縮機（流動制御手段）
２２０ 凝縮器
２４０ 膨張弁
２５０ 蒸発器
３００ ランキンサイクル
３１０ 加熱器
３２０ 膨張機
３３０ ポンプ
３４０ 膨張機バイパス流路（流動制御手段、膨張機バイパス手段）
３４１ 膨張機開閉弁（流動制御手段、膨張機バイパス手段）
３５０ ポンプバイパス流路（流動制御手段、ポンプバイパス手段）
３５１ ポンプ開閉弁（流動制御手段、ポンプバイパス手段）
３５２ バイパス絞り（絞り部）
５００ 制御装置（流動制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機（２１０）、凝縮器（２２０）、膨張弁（２４０）、蒸発器（２５０）が順次環状に接続されて形成される冷凍サイクル（２００）と、
前記凝縮器（２２０）が共用されて、この凝縮器（２２０）、ポンプ（３３０）、発熱機器（１０）の廃熱を加熱源とする加熱器（３１０）、膨張機（３２０）が順次環状に接続されて形成されるランキンサイクル（３００）とを有する廃熱利用装置を備える冷凍装置において、
前記冷凍サイクル（２００）および前記ランキンサイクル（３００）のうち、一方のサイクル（２００、３００）のみを運転する際に、他方のサイクル（３００、２００）内の冷媒が流動可能となるように制御する流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）を設けたことを特徴とする廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項２】
前記一方のサイクル（２００、３００）は、前記冷凍サイクル（２００）であり、
前記他方のサイクル（３００、２００）は、前記ランキンサイクル（３００）であり、
前記流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）は、前記膨張機（３２０）をバイパス可能とする膨張機バイパス手段（３４０、３４１）と、
前記ポンプ（３３０）をバイパス可能とするポンプバイパス手段（３５０、３５１）と、
前記膨張機バイパス手段（３４０、３４１）、および前記ポンプバイパス手段（３５０、３５１）をバイパス状態に制御する制御装置（５００）とから成ることを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項３】
前記膨張機バイパス手段（３４０、３４１）は、前記膨張機（３２０）をバイパスする膨張機バイパス流路（３４０）と、前記膨張機バイパス流路（３４０）を開閉する膨張機開閉弁（３４１）とから成り、
前記ポンプバイパス手段（３５０、３５１）は、前記ポンプ（３３０）をバイパスするポンプバイパス流路（３５０）と、前記ポンプバイパス流路（３５０）を開閉するポンプ開閉弁（３５１）とから成り、
前記制御装置（５００）は、前記膨張機開閉弁（３４１）と、前記ポンプ開閉弁（３５１）とを開状態に制御することを特徴とする請求項２に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項４】
前記制御装置（５００）は、前記加熱器（３１０）における前記発熱機器（１０）の廃熱温度が、前記凝縮器（２２０）における外気温度よりも低い場合に、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）を開く、
あるいは、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、前記加熱器（３１０）における前記発熱機器（１０）の廃熱温度が、前記凝縮器（２２０）における外気温度よりも低い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴とする請求項３に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項５】
前記制御装置（５００）は、前記加熱器（３１０）における前記発熱機器（１０）の廃熱温度が、前記凝縮器（２２０）における冷媒温度よりも低い場合に、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）を開く、
あるいは、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、前記加熱器（３１０）における前記発熱機器（１０）の廃熱温度が、前記凝縮器（２２０）における冷媒温度よりも低い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴とする請求項３に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項６】
前記制御装置（５００）は、前記冷媒温度を前記凝縮器（２２０）における冷媒圧力から算出することを特徴とする請求項５に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項７】
前記制御装置（５００）は、前記凝縮器（２２０）における冷媒圧力として所定期間の平均値を用いることを特徴とする請求項６に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項８】
前記制御装置（５００）は、前記加熱器（３１０）における冷媒圧力が、所定圧力よりも高い場合に、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）を開く、
あるいは、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、前記加熱器（３１０）における冷媒圧力が、前記所定圧力よりも高い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴とする請求項３に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項９】
前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）の開閉作動特性に、ヒステリシスを持たせたことを特徴とする請求項４〜請求項８のいずれか１つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１０】
前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）は、一体的に形成されたことを特徴とする請求項３〜請求項９のいずれか１つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１１】
前記膨張機バイパス流路（３４０）、あるいは前記ポンプバイパス流路（３５０）のいずれか一方には、この一方の流路（３５０）を絞る絞り部（３５２）が設けられたことを特徴とする請求項３〜請求項１０のいずれか１つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１２】
前記一方のサイクル（２００、３００）は、前記ランキンサイクル（３００）であり、
前記他方のサイクル（３００、２００）は、前記冷凍サイクル（２００）であり、
前記流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）は、前記圧縮機（２１０）を所定タイミングでＯＮ−ＯＦＦさせる制御装置（５００）としたことを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１３】
前記所定タイミングは、前記ランキンサイクル（３００）を起動する直前のタイミングであることを特徴とする請求項１２に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１４】
前記所定タイミングは、前記ランキンサイクル（３００）を起動した後に所定時間間隔で繰返されるタイミングであることを特徴とする請求項１２に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１５】
前記圧縮機（２１０）をＯＮ−ＯＦＦさせるときのＯＮ時間は、１００秒以下としたことを特徴とする請求項１２〜請求項１４のいずれか１つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１】
圧縮機（２１０）、凝縮器（２２０）、膨張弁（２４０）、蒸発器（２５０）が順次環状に接続されて形成される冷凍サイクル（２００）と、
前記凝縮器（２２０）が共用されて、この凝縮器（２２０）、ポンプ（３３０）、発熱機器（１０）の廃熱を加熱源とする加熱器（３１０）、膨張機（３２０）が順次環状に接続されて形成されるランキンサイクル（３００）とを有する廃熱利用装置を備える冷凍装置において、
前記冷凍サイクル（２００）および前記ランキンサイクル（３００）のうち、一方のサイクル（２００、３００）のみを運転する際に、他方のサイクル（３００、２００）内の冷媒が流動可能となるように制御する流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）を設けたことを特徴とする廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項２】
前記一方のサイクル（２００、３００）は、前記冷凍サイクル（２００）であり、
前記他方のサイクル（３００、２００）は、前記ランキンサイクル（３００）であり、
前記流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）は、前記膨張機（３２０）をバイパス可能とする膨張機バイパス手段（３４０、３４１）と、
前記ポンプ（３３０）をバイパス可能とするポンプバイパス手段（３５０、３５１）と、
前記膨張機バイパス手段（３４０、３４１）、および前記ポンプバイパス手段（３５０、３５１）をバイパス状態に制御する制御装置（５００）とから成ることを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項３】
前記膨張機バイパス手段（３４０、３４１）は、前記膨張機（３２０）をバイパスする膨張機バイパス流路（３４０）と、前記膨張機バイパス流路（３４０）を開閉する膨張機開閉弁（３４１）とから成り、
前記ポンプバイパス手段（３５０、３５１）は、前記ポンプ（３３０）をバイパスするポンプバイパス流路（３５０）と、前記ポンプバイパス流路（３５０）を開閉するポンプ開閉弁（３５１）とから成り、
前記制御装置（５００）は、前記膨張機開閉弁（３４１）と、前記ポンプ開閉弁（３５１）とを開状態に制御することを特徴とする請求項２に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項４】
前記制御装置（５００）は、前記加熱器（３１０）における前記発熱機器（１０）の廃熱温度が、前記凝縮器（２２０）における外気温度よりも低い場合に、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）を開く、
あるいは、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、前記加熱器（３１０）における前記発熱機器（１０）の廃熱温度が、前記凝縮器（２２０）における外気温度よりも低い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴とする請求項３に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項５】
前記制御装置（５００）は、前記加熱器（３１０）における前記発熱機器（１０）の廃熱温度が、前記凝縮器（２２０）における冷媒温度よりも低い場合に、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）を開く、
あるいは、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、前記加熱器（３１０）における前記発熱機器（１０）の廃熱温度が、前記凝縮器（２２０）における冷媒温度よりも低い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴とする請求項３に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項６】
前記制御装置（５００）は、前記冷媒温度を前記凝縮器（２２０）における冷媒圧力から算出することを特徴とする請求項５に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項７】
前記制御装置（５００）は、前記凝縮器（２２０）における冷媒圧力として所定期間の平均値を用いることを特徴とする請求項６に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項８】
前記制御装置（５００）は、前記加熱器（３１０）における冷媒圧力が、所定圧力よりも高い場合に、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）を開く、
あるいは、前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）のうち、いずれか一方（３４１）を開状態に固定すると共に、前記加熱器（３１０）における冷媒圧力が、前記所定圧力よりも高い場合に、他方（３５１）を開くことを特徴とする請求項３に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項９】
前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）の開閉作動特性に、ヒステリシスを持たせたことを特徴とする請求項４〜請求項８のいずれか１つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１０】
前記膨張機開閉弁（３４１）、および前記ポンプ開閉弁（３５１）は、一体的に形成されたことを特徴とする請求項３〜請求項９のいずれか１つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１１】
前記膨張機バイパス流路（３４０）、あるいは前記ポンプバイパス流路（３５０）のいずれか一方には、この一方の流路（３５０）を絞る絞り部（３５２）が設けられたことを特徴とする請求項３〜請求項１０のいずれか１つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１２】
前記一方のサイクル（２００、３００）は、前記ランキンサイクル（３００）であり、
前記他方のサイクル（３００、２００）は、前記冷凍サイクル（２００）であり、
前記流動制御手段（３４０、３４１、３５０、３５１、５００）は、前記圧縮機（２１０）を所定タイミングでＯＮ−ＯＦＦさせる制御装置（５００）としたことを特徴とする請求項１に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１３】
前記所定タイミングは、前記ランキンサイクル（３００）を起動する直前のタイミングであることを特徴とする請求項１２に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１４】
前記所定タイミングは、前記ランキンサイクル（３００）を起動した後に所定時間間隔で繰返されるタイミングであることを特徴とする請求項１２に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【請求項１５】
前記圧縮機（２１０）をＯＮ−ＯＦＦさせるときのＯＮ時間は、１００秒以下としたことを特徴とする請求項１２〜請求項１４のいずれか１つに記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２０５６９９（Ｐ２００７−２０５６９９Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８８４０（Ｐ２００６−２８８４０）
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月６日（２００６．２．６）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【Ｆターム（参考）】
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