JP2008297962A - 廃熱利用装置を備える冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷凍サイクルにランキンサイクルを備えるものにおいて、ランキンサイクルに対して、信頼性を確保すると共に、充分な性能を発揮できる廃熱利用装置を備える冷凍装置を提供する。
【解決手段】車両に搭載されると共に、冷凍サイクル２００と、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、冷凍用凝縮器２２０およびランキン用凝縮器３４０は、車両の所定部位に、冷却用の外部空気の流れ方向に対して直列配置されると共に、ランキン用凝縮器３４０が冷凍用凝縮器２２０に対して外部空気の上流側に配置されるようにする。そして、ランキンサイクル３００の作動に伴う冷凍サイクル２００作動用の動力上昇分が、ランキンサイクル３００による動力回生分より大きくなる条件では、ランキンサイクル３００の作動を停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の例えば内燃機関の廃熱を加熱源として膨張機を作動させる廃熱利用装置を備える冷凍装置に関するものである。

従来の廃熱利用装置を備える冷凍装置として、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、ランキンサイクル内の凝縮器（放熱器）は、冷凍サイクル用の凝縮器と共用されて構成されている。

このような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単独運転、あるいは冷凍サイクルとランキンサイクルとの同時運転を可能としている。
特開２００６−４６７６３号公報

しかしながら、上記冷凍装置においては、冷凍サイクルとランキンサイクルとの同時運転を行うと、凝縮器は両サイクルの冷媒の凝縮（放熱）を同時に行うことになり、凝縮器における冷媒圧力が上昇する。よって、ランキンサイクルの膨張機の入口出口間の圧力差が小さくなり、膨張機によって得られる回生動力が低下してしまう。

また、ランキンサイクルのみの単独運転時において、凝縮器における冷媒圧力の上昇に伴って、冷凍サイクルは停止中であるにもかかわらず、凝縮器と蒸発器との間に圧力差が生じて、冷媒が冷凍サイクル側（蒸発器側）に溜まり込んでしまい、ランキンサイクル側での冷媒量が低下して、本来のランキンサイクルの能力が充分発揮できなくなる。更には、冷媒中に含まれる潤滑油も冷凍サイクル側に溜まり込むことで、膨張機や冷媒ポンプに対する潤滑不足が生じて、膨張機や冷媒ポンプの信頼性低下のおそれが生ずる。

本発明の目的は、上記問題に鑑み、冷凍サイクルにランキンサイクルを備えるものにおいて、ランキンサイクルに対して、信頼性を確保すると共に、充分な性能を発揮できる廃熱利用装置を備える冷凍装置を提供することにある。

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。

請求項１に記載の発明では、車両に搭載されると共に、圧縮機（２１０）、冷凍用凝縮器（２２０）、膨張弁（２４０）、蒸発器（２５０）が環状に接続されて冷凍用冷媒が循環する冷凍サイクル（２００）と、ポンプ（３１０）、車両の熱機関（１０）の廃熱を加熱源とする加熱器（３２０）、膨張機（３３０）、ランキン用凝縮器（３４０）が環状に接続されてランキン用冷媒が循環す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、冷凍用凝縮器（２２０）およびランキン用凝縮器（３４０）は、車両の所定部位に、冷却用の外部空気の流れ方向に対して直列配置されると共に、ランキン用凝縮器（３４０）が冷凍用凝縮器（２２０）に対して外部空気の上流側に配置されたことを特徴としている。

これにより、冷凍サイクル（２００）の作動の有無に関らず、ランキンサイクル（３００）の作動時においては、ランキン用凝縮器（３４０）には常に外気温度に等しい外部流体を流入させることができるので、ランキン用凝縮器（３４０）における冷媒圧力が上昇することなく、膨張機（３３０）の入口出口間の圧力差の低下や、回生動力の低下を招くことがない。

また、ランキンサイクル（３００）の単独運転時において、各サイクル（２００、３００）は、それぞれ独立した冷媒回路を形成していることから、ランキンサイクル（３００）側から冷凍サイクル（２００）側に冷媒、および潤滑油が溜まり込むことも無く、本来のランキンサイクル（３００）の能力を充分発揮できると共に、膨張機（３３０）やポンプ（３１０）の信頼性を確実に確保することができる。

総じて、ランキンサイクル（３００）に対して、信頼性を確保すると共に、充分な性能を発揮できる廃熱利用装置を備える冷凍装置（１００Ａ）とすることができる。

ここで、上記請求項１に記載の発明のように、ランキン用凝縮器（３４０）が冷凍用凝縮器（２２０）に対して外部空気の上流側に配置されたものにおいては、冷凍サイクル（２００）とランキンサイクル（３００）とを同時運転すると、外部空気は、ランキン用凝縮器（３４０）で熱交換された後に冷凍用凝縮器（２２０）に流入するため、冷凍用凝縮器（２２０）における外部空気温度は外気温度よりも高くなる。よって、その分、冷凍用凝縮器（２２０）においては、冷媒圧力が上昇し、冷凍サイクルの圧縮機（２１０）の動力が増大（悪化）し、圧縮機（２１０）の信頼性低下のおそれが生ずると共に、冷凍サイクルの成績係数が低下する。

よって、請求項２に記載の発明では、冷凍サイクル（２００）とランキンサイクル（３００）との作動を制御する制御手段（５０）を備え、制御手段（５０）は、冷凍サイクル（２００）とランキンサイクル（３００）とを同時運転する場合に、ランキンサイクル（３００）の作動に伴う冷凍サイクル（２００）作動用の動力上昇分が、ランキンサイクル（３００）による動力回生分より大きくなる条件では、ランキンサイクル（３００）の作動を停止することを特徴としている。

これにより、動力回生分が動力上昇分よりも下回ることを防止することができ、ランキンサイクル（３００）の無駄な作動を無くすことができる。そして、冷凍用凝縮器（２２０）に外気と同温度の外部空気を流入させることができるので、冷凍用凝縮器（２２０）において、冷媒圧力の上昇、圧縮機（２２０）の動力増加および信頼性低下、冷凍サイクル（２００）の成績係数低下を防止することができる。

請求項３に記載の発明では、冷凍サイクル（２００）とランキンサイクル（３００）との作動を制御する制御手段（５０）を備え、制御手段（５０）は、冷凍サイクル（２００）とランキンサイクル（３００）とを同時運転する場合に、ランキンサイクル（３００）の作動に伴う冷凍サイクル（２００）作動用の動力上昇分が、ランキンサイクル（３００）による回生動力分より小さくなる条件で、回生動力を最適値とするように、膨張機（３３０）の回転数を制御することを特徴としている。

これにより、確実、且つ最適な回生動力の得られる冷凍サイクル（２００）とランキンサイクル（３００）との同時運転が可能となる。

請求項４に記載の発明では、制御手段（５０）は、動力上昇分、最適値を予め定めたマップにより算出することを特徴としている。

これにより、冷凍サイクル（２００）の動力上昇分、ランキンサイクル（３００）の回生動力の最適値を容易に算出することができる。

請求項５に記載の発明では、制御手段（５０）は、動力上昇分、最適値を冷凍サイクル（２００）、ランキンサイクル（３００）における高圧側と低圧側との熱の釣り合い式から算出することを特徴としている。

これにより、冷凍サイクル（２００）の動力上昇分、ランキンサイクル（３００）の回生動力の最適値を適切に算出することができる。

請求項６に記載の発明では、ランキン用凝縮器（３４０）に対するランキン用冷媒用の入口部（３４０ａ）および出口部（３４０ｂ）が配設される位置は、外部空気の流れ方向から見て、冷凍用凝縮器（２２０）に対する冷凍用冷媒用の入口部（２２０ａ）および出口部（２２０ｂ）が配設される位置と同一領域となるようにしたことを特徴としている。

これにより、ランキン用凝縮器（３４０）内におけるランキン用冷媒の流入部領域および流出部領域を、冷凍用凝縮器（２２０）内における冷凍用冷媒の流入部領域および流出部領域とそれぞれ同じ位置関係にすることができる。そして、ランキン用凝縮器（３４０）を通過した後の外部空気の温度上昇分は、ランキン用冷媒の流入部側が高く、流出部側に向かうに従って低くなる。また、冷凍用凝縮器（２２０）内の冷凍用冷媒の温度は当然のことながら熱交換によって流入部側から流出部側に向けて低くなる。よって、冷凍用凝縮器（２２０）に流入する外部空気と冷凍用冷媒との温度分布が同一傾向となる位置関係とすることができるので、外部空気と冷凍用冷媒との温度差を全体的に均一にすることができ、冷凍用凝縮器（２２０）における効果的な放熱が可能となる。

請求項７に記載の発明では、ランキン用凝縮器（３４０）の外部空気上流側から、ランキン凝縮器（３４０）および冷凍用凝縮器（２２０）の間を通り、冷凍用凝縮器（２２０）に外部空気を導入可能とする導入流路部（１０３）と、制御手段（５０）によって制御されて移動することで、ランキン用凝縮器（２２０）側への開口面積および導入流路部（１０３）側への開口面積を調整する開口調整部（１０４）とを備えることを特徴としている。

これにより、冷凍用凝縮器（２２０）およびランキン用凝縮器（３４０）の必要放熱量に応じて、それぞれの凝縮器（２２０、３４０）への外部空気の流入量を調整することができ、それぞれの凝縮器（２２０、３４０）での効果的な放熱が可能となる。

請求項８に記載の発明では、ランキン用凝縮器（３４０）の前面面積は、冷凍用凝縮器（２２０）の前面面積よりも小さく形成されて、冷凍用凝縮器（２２０）の外部空気上流側には、ランキン用凝縮器（３４０）が重ならない領域が設けられたことを特徴としている。

これにより、ランキン用凝縮器（３４０）で熱交換を受けない外気温度に等しい外部空気を直接冷凍用凝縮器（２２０）に流入させることができ、冷凍用凝縮器（２２０）での放熱能力を向上させることができる。

請求項９に記載の発明では、ランキン用凝縮器（３４０）の外部空気流れ方向の寸法は、冷凍用凝縮器（２２０）の外部空気流れ方向の寸法よりも大きく設定されたことを特徴としている。

これにより、ランキン用凝縮器（３４０）の放熱能力を外部空気の流れ方向寸法を大きくすることで稼ぎ、ランキン用凝縮器（３４０）の前面面積を容易に小さくすることができる。

請求項１０に記載の発明では、ランキン用凝縮器（３４０）におけるランキン用冷媒の入口部（３４０ａ）および出口部（３４０ｂ）は、外部空気の流れ方向上流側に向けて開口するようにしたことを特徴としている。

これにより、ランキン用凝縮器（３４０）へのランキン用冷媒の配管の取り回しにおいて、ランキン用凝縮器（３４０）と冷凍用凝縮器（２２０）との間に配管を配設する必要が無く、両凝縮器（３４０、２２０）間の寸法を悪化させることが無い。また、ランキン用凝縮器（３４０）への配管の接続を容易にすることができる。

請求項１１に記載の発明では、冷凍用凝縮器（２２０）における冷凍用冷媒の入口部（２２０ａ）および出口部（２２０ｂ）は、外部空気の流れ方向に直交する方向に開口するようにしたことを特徴としている。

これにより、冷凍用凝縮器（２２０）への冷凍用冷媒の配管の取り回しにおいて、ランキン用凝縮器（３４０）と冷凍用凝縮器（２２０）との間に配管を配設すること、あるいは送風空気の流れ方向の上流側から下流側に向けて配管を配設することが無くなるので、両凝縮器（３４０、２２０）間の寸法を悪化させてしまうこと、あるいはランキン用凝縮器（３４０）の前面面積を小さくせざるを得なくなるということを防止できる。更に、冷凍用凝縮器（２２０）への配管の接続を容易にすることができる。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１〜図７に示し、まず、具体的な構成について説明する。図１は廃熱利用装置を備える冷凍装置（以下、冷凍装置）１００Ａのシステム全体を示す模式図、図２は車両へのランキン用凝縮器（以下、ＲＡ凝縮器）３４０、冷凍用凝縮器（以下、ＡＣ凝縮器）２２０、ラジエータ２１の搭載状態を示す側面図、図３はＲＡ凝縮器３４０とＡＣ凝縮器２２０のそれぞれの冷媒の入口部３４０ａ、２２０ａ、出口部３４０ｂ、２２０ｂを示す斜視図、図４はＲＡ凝縮器３４０、ＡＣ凝縮器２２０、ラジエータ２１のそれぞれの冷媒、冷却水の入口部３４０ａ、２２０ａ、２１ａ、出口部３４０ｂ、２２０ｂ、２１ｂとの配管接続方向を示す斜視図、図５は電動ファン２６０の冷媒圧力に対する作動モードを示す制御特性図、図６は冷凍サイクル２００とランキンサイクル３００の同時運転を実行する場合の制御方法を示すフローチャート１、図７は膨張機３３０の最適回転数を算出するマップである。

図１に示すように、第１実施形態における冷凍装置１００Ａ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１００Ａ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の作動が通電制御回路５０によって制御されるようになっている。

エンジン１０は、水冷式の内燃機関（本発明における熱機関に対応）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が設けられている。

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、電動式のポンプ、あるいは機械式のポンプのどちらでも良い。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、後述するランキンサイクル３００の加熱器３２０が配設されており、冷却水がこの加熱器３２０内を流通するようになっている。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なっている。

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。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を流通する空調空気量が可変される。

冷凍サイクル２００は、圧縮機２１０、ＡＣ凝縮器２２０、受液器２３０、膨張弁２４０、蒸発器２５０を有しており、これらが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（本発明における冷凍用冷媒に対応し、以下、ＡＣ冷媒と呼ぶ）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なっている。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１１を介してプーリ２１１に伝達され、圧縮機２１０は駆動される。プーリ２１１には、圧縮機２１０とプーリ２１１との間を断続する図示しない電磁クラッチが設けられている。電磁クラッチの断続は、後述する通電制御回路５０によって制御される。ＡＣ冷媒は圧縮機２１０の駆動によって冷凍サイクル２００内を循環する。

ＡＣ凝縮器２２０は、圧縮機２１０の吐出側に接続され、冷却空気（本発明における外部空気に対応）との熱交換によって内部を流通するＡＣ冷媒を凝縮液化する熱交換器である。受液器２３０は、ＡＣ凝縮器２２０で凝縮されたＡＣ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化ＡＣ冷媒のみを膨張弁２４０側に流出させる。膨張弁２４０は、受液器２３０からの液化ＡＣ冷媒を減圧膨脹させるもので、本実施形態では、ＡＣ冷媒を等エンタルピ的に減圧すると共に、蒸発器２５０から圧縮機２１０に吸入されるＡＣ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。

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ＡＣ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。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。

圧縮機２１０とＡＣ凝縮器２２０との間には、ＡＣ冷媒の圧力（高圧側圧力ＰＨａ）を検出する圧力センサ２０１が設けられている。圧力センサ２０１によって検出される圧力信号（ＰＨａ）は、後述する通電制御回路５０に出力されるようになっている。

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）を回収すると共に、この廃熱エネルギーを機械的エネルギー（膨張機３３０の駆動力）、更には電気エネルギー（発電機３３１の発電量）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。

ランキンサイクル３００は、ポンプ３１０、加熱器３２０、膨張機３３０、凝縮器３４０、受液器３５０を有しており、これらが環状に接続されて閉回路を形成している。

ポンプ３１０は、後述する通電制御回路５０によって作動される電動機３１１を駆動源として、ランキンサイクル３００内の冷媒（本発明におけるランキン用冷媒に対応し、以下、ＲＡ冷媒と呼ぶ）を循環させる電動式のポンプである。ＲＡ冷媒は、ここでは上記ＡＣ冷媒と同一のものとしている。加熱器３２０は、ポンプ３１０から送られるＲＡ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ＲＡ冷媒を加熱する熱交換器である。

膨張機３３０は、加熱器３２０で加熱された過熱蒸気ＲＡ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の駆動軸には発電機３３１が接続されている。そして、後述するように膨張機３３０の駆動力によって発電機３３１が作動され、発電機３３１によって発電される電力は、後述する通電制御回路５０を成すインバータ５１を介してバッテリ４０に充電されるようになっている。膨張機３３０から流出されるＲＡ冷媒は、ＲＡ凝縮器３４０に至る。

ＲＡ凝縮器３４０は、膨張機３３０の吐出側に接続され、冷却空気（本発明における外部空気に対応）との熱交換によってＲＡ冷媒を凝縮液化する熱交換器である。受液器３５０は、ＲＡ凝縮器３４０で凝縮されたＲＡ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化ＲＡ冷媒のみをポンプ３１０側に流出させる。

ＲＡ凝縮器３４０における冷却空気が流入する側には、冷却空気の温度（流入空気温度Ｔａ）を検出する温度センサ１０１が設けられている。温度センサ１０１によって検出される温度信号（Ｔａ）は、後述する通電制御回路５０に出力されるようになっている。

図２に示すように、ランキンサイクル３００におけるＲＡ凝縮器３４０、冷凍サイクル２００におけるＡＣ凝縮器２２０、ラジエータ回路２０におけるラジエータ２１は、車両グリルの後方、つまり、エンジンルーム内の前方側に配設されている。車両走行時にはグリルから冷却空気（外部空気）がエンジンルーム内に流入するが、ＲＡ凝縮器３４０、ＡＣ凝縮器２２０、ラジエータ２１は、この冷却空気の流れ方向に対して上流側から下流側に向けてＲＡ凝縮器３４０→ＡＣ凝縮器２２０→ラジエータ２１の順に直列配置されて搭載されている。以下、車両の前後方向位置に合わせて、冷却空気の流れ方向の上流側を前側、下流側を後側と呼ぶ。

また、図３に示すように、ＲＡ凝縮器３４０に対するＲＡ冷媒の入口部３４０ａ、出口部３４０ｂは共に水平方向の一端側（車両搭載時の右側）に設けられており、入口部３４０ａは上側（車両搭載時の右上側）、出口部３４０ｂは下側（車両搭載時の右下側）に配置されている。そして、ＡＣ凝縮器２２０に対するＡＣ冷媒の入口部２２０ａ、出口部２２０ｂは上記ＲＡ凝縮器３４０の入口部３４０ａ、出口部３４０ｂと同一領域となるようにしている。つまり、ＲＡ凝縮器３４０の入口部３４０ａの位置とＡＣ凝縮器２２０の入口部２２０ａの位置は、それぞれ車両搭載時の右上側となっており、また、ＲＡ凝縮器３４０の出口部３４０ｂの位置とＡＣ凝縮器２２０の出口部２２０ｂの位置は車両搭載時の右下側となっている。

更に、図４に示すように、ＲＡ凝縮器３４０の入口部３４０ａ、出口部３４０ｂは前側（グリル側）に向けて開口されており、冷媒配管は前側から後側に向けて接続されるようになっている。また、ＡＣ凝縮器２２０の入口部２２０ａ、出口部２２０ｂは冷却空気流れ方向に直交する方向（車両幅方向のうち右側）に向けて開口されており、冷媒配管は幅方向の右側から左側に向けて接続されるようになっている。また、ラジエータ２１の冷却水の入口部２１ａ、出口部２１ｂは後側（エンジン１０側）に向けて開口されており、冷却水配管は、後側から前側に向けて接続されるようになっている。

エンジンルーム内で直列に配置されたＲＡ凝縮器３４０、ＡＣ凝縮器２２０、ラジエータ２１のうち、ラジエータ２１の後側には駆動源としての電動機によって軸流式の送風ファンが回転駆動される電動ファン２６０が設けられている（図１）。電動ファン２６０は、送風ファンを回転駆動することにより、ＲＡ凝縮器３４０、ＡＣ凝縮器２２０、ラジエータ２１に対して前側から後側に冷却空気を強制的に供給するいわゆる吸込み式の送風手段であり、車両グリルからの冷却空気の流入量が期待できない場合（アイドリング時や低速登坂時等）で、ＲＡ凝縮器３４０、ＡＣ凝縮器２２０、ラジエータ２１の放熱能力が充分に引き出せない場合に、冷却空気の供給を促進するように作動する。

具体的には、図５に示すように、電動ファン２６０は、後述する通電制御回路５０によって作動制御され、圧力センサ２０１によって冷凍サイクル２００の高圧側圧力ＰＨａがα以下（あるいは冷却水温度が所定温度以下）の場合にＬｏモードで作動され、更に高圧側ＡＣ冷媒圧力がα＋β以上（あるいは冷却水温度が所定温度＋γ以上）の場合にＨｉモードで作動されるようになっている。

通電制御回路５０は、上記冷凍サイクル２００、およびランキンサイクル３００内の各種機器の作動を制御するための制御手段であり、インバータ５１と制御機器５２とを有している。

インバータ５１は、膨張機３３０に接続された発電機３３１の作動を制御するものであり、発電機３３１が膨張機３３０の駆動力によって作動される時に、発電される電力をバッテリ４０に充電する。

また、制御機器５２は、上記インバータ５１の作動を制御すると共に、圧力センサ２０１、３０２からの検出信号を取得して、冷凍サイクル２００およびランキンサイクル３００を作動させる際に電磁クラッチ、電動ファン２６０、ポンプ３１０の電動機３１１等を併せて制御するものである。

次に、上記構成に基づく作動およびその作用効果について説明する。

１．冷凍サイクル単独運転
エンジン１０始動直後の暖機中等で廃熱が得られない場合で、エアコン要求がある時は、通電制御回路５０は、ポンプ３１０の電動機３１１を停止（膨張機３２０は停止）させ、電磁クラッチを接続し、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。

２．ランキンサイクル単独運転
エアコン要求が無く、エンジン１０の廃熱が充分ある時は、通電制御回路５０は、電磁クラッチを切断（圧縮機２１０は停止）し、電動機３１１（ポンプ３１０）を作動させ、ランキンサイクル３００を単独運転させて発電を行う。

この場合は、ポンプ３１０によって受液器３５０内のＲＡ液冷媒が昇圧されて加熱器３２０に送られ、加熱器３２０においてＲＡ液冷媒は高温のエンジン冷却水によって加熱され、ＲＡ過熱蒸気冷媒となって膨張機３３０に送られる。膨張機３３０においてＲＡ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る。膨張機３３０で取り出された回転駆動力によって発電機３３１が作動され、発電機３３１は発電する。そして、発電機３３１によって得られた電力は、インバータ５１を介してバッテリ４０に充電され、各種補機の作動に使用される。膨張機３３０で減圧されたＲＡ冷媒はＲＡ凝縮器３４０で凝縮され、受液器３５０で気液分離され、再びポンプ３１０へ吸引される。

３．冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転
エアコン要求があり、且つ廃熱が充分にある時は、通電制御回路５０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。

この場合は、電磁クラッチを接続し、電動機３１１（ポンプ３１０）を作動させる。ＡＣ冷媒、ＲＡ冷媒は、それぞれ冷凍サイクル２００、ランキンサイクル３００内を循環する。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。

ここで、上記の冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転においては、ＡＣ凝縮器２２０がＲＡ凝縮器３４０の後側に配置されていることから、ＲＡ凝縮器３４０には外気温度の冷却空気が流入するが、ＡＣ凝縮器２２０にはＲＡ凝縮器３４０で熱交換されて温度上昇した冷却空気が流入することになる。従って、ＡＣ凝縮器２２０においては、純粋に外気温度の冷却空気（熱交換を受けていない外部空気）を流入させた場合に比べて放熱能力が低下し、これに伴って、冷凍サイクル２００の高圧側圧力ＰＨａが上昇することになる。高圧側圧力ＰＨａが上昇すると圧縮機２１０の動力、あるいは電動ファン２６０の動力が増加し、圧縮機２１０、電動ファン２６０（電動機）の信頼性低下のおそれが生ずると共に、冷凍サイクル２００の成績係数が低下する。よって、ここでは、冷凍サイクル２００の動力増加分と、ランキンサイクル３００における回生動力分との収支を見極めて、つまり、回生動力分が動力増加分よりも上回るように、通電制御回路５０は、図６に示すフローチャート、および図７に示すマップに基づいて、ランキンサイクル３００に対する収支悪化回避制御を行う。

即ち、通電制御回路５０は、まず、図６のステップＳ１００で冷凍サイクル、ランキン同時運転を実行すると、ステップＳ１１０で各種データを読込む。各種データとは、温水ポンプ２２の回転数に応じて算出される冷却水の重量流量Ｇｗ、エンジン制御に係る冷却水温度Ｔｗ、車速および電動ファン２６０の作動状態に応じて算出される冷却空気重量流量Ｇａ、温度センサ１０１によって検出される流入空気温度Ｔａ、圧力センサ２０１によって検出される高圧側圧力ＰＨａである。

次に、ステップＳ１２０で、ランキンサイクル３００における可能回生動力Ｌｒｐを図７に示すマップを用いて算出する。図７のマップは、冷却水の重量流量Ｇｗ、冷却水温度Ｔｗ、冷却空気の重量流量Ｇａ、流入空気温度（外気温度）Ｔａをそれぞれパラメータとして、膨張機３３０の回転数Ｎｅに対する膨張機３３０の回生動力Ｌｅを予め関係付けたものである。回生動力Ｌｅは、膨張機回転数Ｎｅの上昇に伴って上昇し、極大値をとるような特性を有している。そして、ステップＳ１１０において読込んだ冷却水重量流量Ｇｗ、冷却水温度Ｔｗ、冷却空気重量流量Ｇａ、流入空気温度Ｔａに対応するマップを選択し、この条件下において回生動力Ｌｅが最大となる値を可能回生動力Ｌｅｐとして算出する。

そして、ステップＳ１３０で、ステップＳ１２０において算出した可能回生動力Ｌｅｐに対応する膨張機回転数Ｎｅを算出して、算出した膨張機回転数Ｎｅとなるように、作動中の膨張機３３０の回転数を調整する。

次に、ステップＳ１４０で、ランキンサイクル３００の作動中における冷凍サイクル２００の作動に必要とされる圧縮機２１０の動力Ｌｃ１、および電動ファン２６０の動力Ｌｆ１を算出し、両動力Ｌｃ１、Ｌｆ１を足し合わせてトータル動力Ｌ１を算出する。この場合は、ＲＡ凝縮器３４０を通過してＡＣ凝縮器２２０に流入する冷却空気の温度（通過空気温度Ｔａｓ）は、流入空気温度Ｔａよりも上昇することになり、ＡＣ凝縮器２２０は、この通過空気温度Ｔａｓの冷却空気を用いた熱交換を行うことになる。

上記の圧縮機動力Ｌｃ１および電動ファン動力Ｌｆ１の算出にあたっては以下のように実施する。即ち、ステップＳ１１０において読込んだ高圧側圧力ＰＨａと、エンジン回転数に応じて算出される圧縮機２１０の回転数、ＡＣ冷媒流量から圧縮機２１０の差圧ΔＰ１を算出し、この差圧ΔＰ１に基づいて圧縮機動力Ｌｃ１を算出する。また、高圧側圧力ＰＨａに応じて定まる電動ファン２６０の作動状態（ＨｉあるいはＬｏ）から電動ファン動力Ｌｆ１を算出する。

次に、ステップＳ１５０で、ランキンサイクル３００を停止したと仮定した場合に冷凍サイクル２００の作動に必要とされる圧縮機２１０の動力Ｌｃ２、および電動ファン２６０の動力Ｌｆ２を算出し、両動力Ｌｃ２、Ｌｆ２を足し合わせてトータル動力Ｌ２を算出する。この場合は、ＲＡ凝縮器３４０は熱交換を行わないため、ＲＡ凝縮器３４０を通過してＡＣ凝縮器２２０に流入する冷却空気の温度は、流入空気温度Ｔａと同一となり、ＡＣ凝縮器２２０は、この流入空気温度Ｔａの冷却空気を用いた熱交換を行うことになる。つまり、ランキンサイクル３００が作動されている場合に対して、ＡＣ凝縮器２２０における放熱能力は増加して、高圧側圧力ＰＨａは低下することになり、この時の高圧側圧力を推定高圧側圧力ＰＨａ２として算出する
上記の圧縮機動力Ｌｃ２および電動ファン動力Ｌｆ２の算出にあたっては以下のように実施する。即ち、上記で推定した推定高圧側圧力ＰＨａ２と、エンジン回転数に応じて算出される圧縮機２１０の回転数、ＡＣ冷媒流量から圧縮機２１０の差圧ΔＰ２を算出し、この差圧ΔＰ２に基づいて圧縮機動力Ｌｃ２を算出する。また、推定高圧側圧力ＰＨａ２に応じて定まる電動ファン２６０の作動状態（ＨｉあるいはＬｏ）から電動ファン動力Ｌｆ２を算出する。

次に、ステップＳ１６０で、上記ステップＳ１４０、Ｓ１５０においてそれぞれ算出したトータル動力Ｌ１とトータル動力Ｌ２との差から、動力上昇分ΔＬを算出する。

そして、ステップＳ１７０で、可能回生動力Ｌｅｐから動力上昇分ΔＬを差し引いた値がプラスになるか否かを判定する。差し引いた値がプラスになるということは、冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転において、可能回生動力Ｌｅｐで冷凍サイクル２００の作動を賄い、且つ、余剰の回生動力を得ているという状態である。

ステップＳ１７０で、差し引いた値がプラス（ＹＥＳ）であると判定すると、ステップＳ１８０でランキンサイクル３００の作動を継続して、有効な回生動力を得るようにする。また、ステップＳ１７０で、否と判定すると、ステップＳ１９０でランキンサイクル３００の作動を停止する。

以上のように、本実施形態では、冷凍サイクル２００、ランキンサイクル３００にそれぞれ専用のＡＣ凝縮器２２０、ＲＡ凝縮器３４０を設定して、ＲＡ凝縮器３４０をＡＣ凝縮器２２０の前側（冷却空気流れの上流側）に配置するようにしているので、冷凍サイクル２００の作動の有無に関らず、ランキンサイクル３００の作動時においては、ＲＡ凝縮器３４０には常に外気温度に等しい冷却空気を流入させることができ、ＲＡ凝縮器３４０において冷媒圧力が上昇することがなく、膨張機３３０の入口出口間の圧力差の低下や、回生動力の低下を招くことがない。

また、ランキンサイクル３００の単独運転時において、各サイクル２００、３００は、それぞれ独立した冷媒回路を形成していることから、ランキンサイクル３００側から冷凍サイクル２００側に冷媒、および潤滑油が溜まり込むことも無く、本来のランキンサイクル３００の能力を充分発揮できると共に、膨張機３３０やポンプ３１０の信頼性を確実に確保することができる。

総じて、ランキンサイクル３００に対して、信頼性を確保すると共に、充分な性能を発揮できる冷凍装置１００Ａとすることができる。

また、冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転において、冷凍サイクル２００の動力上昇分ΔＬが、ランキンサイクル３００の回生動力Ｌｅよりも小さくなる条件で、回生動力Ｌｅが最適値（可能回生動力Ｌｅｐ）となるように、膨張機回転数Ｎｅを調整するようにしているので、確実、且つ最適な回生動力Ｌｅの得られる冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転が可能となる。

また、冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転において、冷凍サイクル２００の動力上昇分ΔＬが、ランキンサイクル３００の回生動力Ｌｅよりも大きくなる条件では、ランキンサイクル３００の作動を停止するようにしているので、回生動力Ｌｅが動力上昇分ΔＬよりも下回ることを防止することができ、ランキンサイクル３００の無駄な作動を無くすことができる。そして、ＡＣ凝縮器２２０に外気と同温度の外部空気を流入させることができるので、ＡＣ凝縮器２２０において、ＡＣ冷媒圧力の上昇、圧縮機２２０の動力増加および信頼性低下、冷凍サイクル２００の成績係数低下を防止することができる。

また、膨張機３３０の回生動力Ｌｅの最適値として可能回生動力Ｌｅｓを算出する際に、図７で説明したマップを使用するようにしており、これにより、冷凍サイクル２００の動力上昇分ΔＬ、ランキンサイクル３００の回生動力Ｌｅの最適値を容易に算出することができる。

また、ＲＡ凝縮器３４０の入口部３４０ａ、出口部３４０ｂの位置を、冷却空気の流れ方向から見て、ＡＣ凝縮器２２０の入口部２２０ａ、出口部２２０ｂの位置とそれぞれ同一領域となるようにしているので、ＲＡ凝縮器３４０内におけるＲＡ冷媒の流入部領域および流出部領域を、ＡＣ凝縮器２２０内におけるＡＣ冷媒の流入部領域および流出部領域とそれぞれ同じ位置関係にすることができる。そして、ＲＡ凝縮器３４０を通過した後の冷却空気の温度上昇分は、ＲＡ冷媒の流入部側が高く、流出部側に向かうに従って低くなる。また、ＡＣ凝縮器２２０内のＡＣ冷媒の温度は当然のことながら熱交換によって流入部側から流出部側に向けて低くなる。よって、ＡＣ凝縮器２２０に流入する冷却空気とＡＣ冷媒との温度分布が同一傾向となる位置関係とすることができるので、冷却空気とＡＣ冷媒との温度差を全体的に均一にすることができ、ＡＣ凝縮器２２０における効果的な放熱が可能となる。

また、ＲＡ凝縮器３４０における入口部３４０ａ、出口部３４０ｂが、前側に向けて開口するようにしているので、ＲＡ凝縮器３４０へのＲＡ冷媒の配管の取り回しにおいて、ＲＡ凝縮器３４０とＡＣ凝縮器２２０との間に配管を配設する必要が無く、両凝縮器３４０、２２０間の寸法を悪化させることが無い。また、ＲＡ凝縮器３４０への配管の接続を容易にすることができる。

また、ＡＣ凝縮器２２０における入口部２２０ａ、出口部２２０ｂが冷却空気の流れ方向に直交する方向に開口するようにしているので、ＡＣ凝縮器２２０へのＡＣ冷媒の配管の取り回しにおいて、ＲＡ凝縮器３４０とＡＣ凝縮器２２０との間に配管を配設すること、あるいは前側から後側に向けて配管を配設することが無くなるので、両凝縮器３４０、２２０間の寸法を悪化させてしまうこと、あるいはＲＡ凝縮器３４０の前面面積を小さくせざるを得なくなるということを防止できる。更に、ＡＣ凝縮器２２０への配管の接続を容易にすることができる。

尚、図６で説明した収支悪化回避制御において、ステップＳ１４０、Ｓ１５０において、圧力センサ２０１から得られる高圧側圧力ＰＨａ、圧縮機２１０の回転数、ＡＣ冷媒流量から差圧ΔＰ１、ΔＰ２を算出して、更に差圧ΔＰ１、ΔＰ２に基づいて圧縮機動力Ｌｃｌ、Ｌｃ２を算出するようにしたが、これらの物理量を予めマップにまとめて、このマップから圧縮機動力Ｌｃｌ、Ｌｃ２を求めるようにしても良い。

また、ステップＳ１２０、Ｓ１３０では、マップを使用して可能回生動力Ｌｅｐと、それに対応する膨張機回転数Ｎｅを算出するようにしたが、ランキンサイクル３００の加熱器３２０側とＲＡ凝縮器３４０側との熱バランスに基づく釣り合い式から算出するようにしても良い。

更には、ステップＳ１４０、Ｓ１５０での、圧縮機動力Ｌｃ１、Ｌｃ２、トータル動力Ｌ１、Ｌ２の算出について、冷凍サイクル２００のＡＣ凝縮器２２０側と蒸発器２５０側との熱バランスに基づく釣り合い式から算出するようにしても良い。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図８に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対してＲＡ凝縮器３４０、ＡＣ凝縮器２２０に導入流路部としてのダクト１０３と、開口調整部としてのガイド１０４とを設けたものとしている。

ダクト１０３は、ＡＣ凝縮器２２０の車両幅方向における両端部側に設けられた導風用板部材であり、ＡＣ凝縮器２２０の両端部からＲＡ凝縮器３４０の前側に向けてそれぞれ拡がるように形成されている。ダクト１０３は、図８中の破線矢印のように、冷却空気がＲＡ凝縮器３４０の前側からＲＡ凝縮器３４０を通過せずに、両端部側のＲＡ凝縮器３４０とＡＣ凝縮器２２０との間を通るようにして、冷却空気をＡＣ凝縮器２２０に導入させるように形成されている。

また、ガイド１０４は、ＲＡ凝縮器３４０の車両幅方向における両端部側に設けられて、それぞれの端部を中心にして、通電制御回路５０によって車両幅方向に回動される板状部材として形成されている。ガイド１０４は、図８中の実線で示されるように、車両幅方向の外側に向けて回動されると、ＲＡ凝縮器３４０への開口面積を拡大してＲＡ凝縮器３４０への冷却空気の流入量を増加させる。一方、ガイド１０４は、図８中の破線で示されるように、車両幅方向の内側に向けて回動されると、ダクト１０３によって形成される流路、即ちＲＡ凝縮器３４０とＡＣ凝縮器２２０との間に向かう流路の開口面積を拡大してＡＣ凝縮器２２０への冷却空気の流入量を増加させる。

このように形成された第２実施形態においては、ガイド１０４の回動位置は、ＲＡ凝縮器３４０、ＡＣ凝縮器２２０の必要放熱量に応じて、通電制御回路５０によって制御される。つまり、冷凍サイクル単独運転においては、ガイド１０４は、ＡＣ凝縮器２２０の必要放熱量に応じて回動制御される。ガイド１０４を車両幅方向の内側に向けて回動することで、ＲＡ凝縮器３４０の抵抗を受けずにＡＣ凝縮器２２０へ流入する冷却空気の流入量を増加させて、ＡＣ凝縮器２２０の放熱性能を向上することができる。

また、ランキンサイクル単独運転においては、ガイド１０４は、ＲＡ凝縮器３４０の必要放熱量に応じて回動制御される。ガイド１０４を車両幅方向の外側に向けて回動することで、ＲＡ凝縮器３４０への冷却空気の流入量を増加させて、ＲＡ凝縮器３４０の放熱性能を向上することができる。この時、ガイド１０４によって、一旦ＲＡ凝縮器３４０を通過した冷却空気が回り込んで、再びＲＡ凝縮器３４０に流入しないようにすることができる。

更に、冷凍サイクル、ランキンサイクル同時運転においては、ガイド１０４は、両凝縮器２２０、３４０の必要放熱量に応じて回動制御される。この場合では、ガイド１０４を車両幅方向の内側に回動させて、ＡＣ凝縮器２２０へ外気温度と同一の冷却空気を流入させることで、ＡＣ凝縮器２２０における放熱性能を向上させることができる。

このように、ＡＣ凝縮器２２０およびＲＡ凝縮器３４０の必要放熱量に応じて、それぞれの凝縮器２２０、３４０への冷却空気の流入量を調整することで、それぞれの凝縮器２２０、３４０での効果的な放熱が可能となる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９、図１０に示す。第３実施形態は、ＲＡ凝縮器３４０の前面面積を、ＡＣ凝縮器２２０の前面面積よりも小さくなるように設定して、両凝縮器２２０、３４０が互いに重ならない領域（図９、図１０中のＡ領域）を形成するようにしたものである。

ここでは、ＲＡ凝縮器３４０の上下方向寸法をＡＣ凝縮器２２０の上下方向寸法よりも小さくすることで、ＲＡ凝縮器３４０の下側において、両凝縮器２２０、３４０が重ならない領域を形成している。

ＲＡ凝縮器３４０の上下方向寸法を単純に小さくすると、ＲＡ凝縮器３４０の放熱能力が小さくなってしまうため、ここでは、図１０に示すように、熱交換部の厚み寸法Ｄ（冷却空気の流れ方向寸法）をＡＣ凝縮器２２０の熱交換部の厚み寸法よりも大きく設定することで、放熱能力を確保するようにしている。

これにより、ＲＡ凝縮器３４０で熱交換を受けない外気温度に等しい冷却空気を直接ＡＣ凝縮器２２０に流入させることができ、ＡＣ凝縮器２２０での放熱能力を向上させることができる。

ここでは、ＲＡ凝縮器３４０の前面面積を小さくする分、熱交換部の厚み寸法Ｄを大きくすることで放熱能力を稼ぎ、ＲＡ凝縮器３４０の前面面積の縮小化を容易としている。

（その他の実施形態）
ＡＣ凝縮器２２０、ＲＡ凝縮器３４０のそれぞれの入口部２２０ａ、３４０ａ、出口部２２０ｂ、３４０ｂの設定位置、および開口方向は、上記各実施形態の内容に限定されるものではなく、他の位置、方向としても良い。

また、冷凍サイクル２００における圧縮機２１０は、エンジン１０によって駆動されるエンジン駆動圧縮機に限らず、電動機によって駆動される電動圧縮機、あるいはエンジンおよび電動機によって駆動されるハイブリッド圧縮機としても良い。

また、ランキンサイクル３００において、ポンプ３１０は電動機３１１によって駆動されるものとし、膨張機３３０に発電機３３１が接続されるものとしたが、電動機３１１を廃止すると共に、発電機３３１を電動機と発電機との両機能を備える電動発電機として、この電動発電機にポンプ３１０、および膨張機３３０が接続されるものとしても良い。

この場合、ランキンサイクル３００を運転する際には、まず、電動発電機を電動機として作動させ、ポンプ３１０を駆動する。そして、エンジン１０からの廃熱が充分に得られ、膨張機３３０での駆動力がポンプ３１０の動力を上回ったら、電動発電機を発電機として作動させ、発電を行う。

これにより、ポンプ３１０を駆動するための専用の駆動源（上記各実施形態における電動機３１１）を無くすことができ、構成を簡素化できると共に、ポンプ３１０駆動用のエネルギーを低減することができる。

第１実施形態における廃熱利用装置を備える冷凍装置のシステム全体を示す模式図である。 第１実施形態における車両への冷凍用凝縮器、ランキン用凝縮器、ラジエータの搭載状態を示す側面図である。 第１実施形態における冷凍用凝縮器とランキン用凝縮器のそれぞれの冷媒の入口部、出口部を示す斜視図である。 第１実施形態における冷凍用凝縮器、ランキン用凝縮器、ラジエータのそれぞれの冷媒、冷却水の入口部、出口部との配管接続方向を示す斜視図である。 第１実施形態における電動ファンの冷媒圧力に対する作動モードを示す制御特性図である。 第１実施形態における冷凍サイクルとランキンサイクルの同時運転を実行する場合の制御方法を示すフローチャートである。 第１実施形態における膨張機の最適回転数を算出するマップである。 第２実施形態におけるダクト、ガイドを示す平面図である。 第３実施形態における冷凍用凝縮器およびランキン用凝縮器を示す斜視図である。 第３実施形態における冷凍用凝縮器およびランキン用凝縮器を示す補足説明用の斜視図である。

符号の説明

１０ エンジン（熱機関）
５０ 通電制御回路（制御手段）
１００Ａ 廃熱利用装置を備える冷凍装置
１０３ ダクト（導入流路部）
１０４ ガイド（開口調整部）
２００ 冷凍サイクル
２１０ 圧縮機
２２０ 冷凍用凝縮器
２２０ａ 入口部
２２０ｂ 出口部
２４０ 膨張弁
２５０ 蒸発器
３００ ランキンサイクル
３１０ ポンプ
３２０ 加熱器
３３０ 膨張機
３４０ ランキン用凝縮器
３４０ａ 入口部
３４０ｂ 出口部

Claims (11)

1. 車両に搭載されると共に、
   圧縮機（２１０）、冷凍用凝縮器（２２０）、膨張弁（２４０）、蒸発器（２５０）が環状に接続されて冷凍用冷媒が循環する冷凍サイクル（２００）と、
   ポンプ（３１０）、前記車両の熱機関（１０）の廃熱を加熱源とする加熱器（３２０）、膨張機（３３０）、ランキン用凝縮器（３４０）が環状に接続されてランキン用冷媒が循環す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、
   前記冷凍用凝縮器（２２０）および前記ランキン用凝縮器（３４０）は、前記車両の所定部位に、冷却用の外部空気の流れ方向に対して直列配置されると共に、前記ランキン用凝縮器（３４０）が前記冷凍用凝縮器（２２０）に対して前記外部空気の上流側に配置されたことを特徴とする廃熱利用装置を備える冷凍装置。
2. 前記冷凍サイクル（２００）と前記ランキンサイクル（３００）との作動を制御する制御手段（５０）を備え、
   前記制御手段（５０）は、前記冷凍サイクル（２００）と前記ランキンサイクル（３００）とを同時運転する場合に、前記ランキンサイクル（３００）の作動に伴う前記冷凍サイクル（２００）作動用の動力上昇分が、前記ランキンサイクル（３００）による動力回生分より大きくなる条件では、前記ランキンサイクル（３００）の作動を停止することを特徴とする請求項１に記載の排熱利用装置を備える冷凍装置。
3. 前記冷凍サイクル（２００）と前記ランキンサイクル（３００）との作動を制御する制御手段（５０）を備え、
   前記制御手段（５０）は、前記冷凍サイクル（２００）と前記ランキンサイクル（３００）とを同時運転する場合に、前記ランキンサイクル（３００）の作動に伴う前記冷凍サイクル（２００）作動用の動力上昇分が、前記ランキンサイクル（３００）による回生動力分より小さくなる条件で、前記回生動力を最適値とするように、前記膨張機（３３０）の回転数を制御することを特徴とする請求項１に記載の排熱利用装置を備える冷凍装置。
4. 前記制御手段（５０）は、前記動力上昇分、前記最適値を予め定めたマップにより算出することを特徴とする請求項３に記載の排熱利用装置を備える冷凍装置。
5. 前記制御手段（５０）は、前記動力上昇分、前記最適値を前記冷凍サイクル（２００）、前記ランキンサイクル（３００）における高圧側と低圧側との熱の釣り合い式から算出することを特徴とする請求項３に記載の排熱利用装置を備える冷凍装置。
6. 前記ランキン用凝縮器（３４０）に対する前記ランキン用冷媒用の入口部（３４０ａ）および出口部（３４０ｂ）が配設される位置は、前記外部空気の流れ方向から見て、前記冷凍用凝縮器（２２０）に対する前記冷凍用冷媒用の入口部（２２０ａ）および出口部（２２０ｂ）が配設される位置と同一領域となるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５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。
7. 前記ランキン用凝縮器（３４０）の前記外部空気上流側から、前記ランキン凝縮器（３４０）および前記冷凍用凝縮器（２２０）の間を通り、前記冷凍用凝縮器（２２０）に前記外部空気を導入可能とする導入流路部（１０３）と、
   前記制御手段（５０）によって制御されて移動することで、前記ランキン用凝縮器（２２０）側への開口面積および前記導入流路部（１０３）側への開口面積を調整する開口調整部（１０４）とを備えることを特徴とする請求項１〜請求項６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。
8. 前記ランキン用凝縮器（３４０）の前面面積は、前記冷凍用凝縮器（２２０）の前面面積よりも小さく形成されて、前記冷凍用凝縮器（２２０）の前記外部空気上流側には、前記ランキン用凝縮器（３４０）が重ならない領域が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項７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。
9. 前記ランキン用凝縮器（３４０）の前記外部空気流れ方向の寸法は、前記冷凍用凝縮器（２２０）の前記外部空気流れ方向の寸法よりも大きく設定されたことを特徴とする請求項８に記載の廃熱利用装置を備える冷凍装置。
10. 前記ランキン用凝縮器（３４０）における前記ランキン用冷媒の入口部（３４０ａ）および出口部（３４０ｂ）は、前記外部空気の流れ方向上流側に向けて開口するようにしたことを特徴とする請求項１〜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。
11. 前記冷凍用凝縮器（２２０）における前記冷凍用冷媒の入口部（２２０ａ）および出口部（２２０ｂ）は、前記外部空気の流れ方向に直交する方向に開口するようにしたことを特徴とする請求項１〜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。

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