JP2009115435A - 冷暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトに構成できて、冷房出力やエネルギー変換効率の高い冷暖房システムを提供する。
【解決手段】 冷暖房システム１Aにおいては、ランキンサイクル回路１１の膨張機１５、スターリングエンジン１２に冷凍空調サイクル回路５０のコンプレッサ５１が接続される。膨張機１５、スターリングエンジン１２が作動するとコンプレッサ５１が作動し冷凍空調サイクル回路５０にて冷房が行われる。冷却媒体循環回路３５を循環する冷却媒体は、屋外用熱交換器５２で冷凍空調サイクル回路５０の第二作動媒体、熱交換器１６でランキンサイクル回路１１の作動媒体、ウォータージャケット３３でスターリングエンジン１２の低温部の熱を、排熱回収部３７ｈで加熱器１３の燃焼排気をそれぞれ吸収し、熱を冷却媒体貯蔵槽３４に蓄積する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スターリングエンジンを用いた冷暖房システムに関する。

近年、資源問題や環境問題が重視され、熱機関等のエネルギー変換効率の向上やエネルギーの有効活用が重要課題となっている。このため、従来、スターリングエンジンを複合させた冷暖房システムが提案されている。例えば特許文献１には、図９に示す模式図のように、スターリングエンジン４００の出力軸４０１に冷凍空調サイクル回路４０２のコンプレッサ４０３を接続し、スターリングエンジン４００の駆動によりコンプレッサ４０３を駆動させる冷暖房システム（冷暖房給湯システム）５００が記載されている。この冷暖房システム５００において、冷凍空調サイクル回路４０２には膨張弁４０４、「第一熱交換器」としての屋内用熱交換器４０５、「第二熱交換器」としての屋外用熱交換器４０６が設けられてこれらが第二作動媒体導通管で連結されて第二作動媒体の循環路が形成され、冷却媒体導通管（給水路）４０７は途中で分岐して、分岐した一方側はスターリングエンジン４００の低温部（冷却部）４０８に冷却媒体を供給して低温部４０８を冷却し、分岐した他方側は高温部（加熱部）４０９の周囲に冷却媒体を通過させて湯を生成する。
特開昭５８−１２９６６号公報

しかし、一般にスターリングエンジンは比出力が小さいため十分な出力を得るには装置を大型化する必要があり、また、使用環境（例えば気温）等によっては効率が低下する場合がある。そのため、上記特許文献１に記載の発明は、高温部を加熱する際に生ずる大量の排熱を十分に活用できていないという問題がある。また、高出力を得るにはエンジンの構成要素を大型化しなければならず、その結果冷暖房システムの装置自体が大型化するという問題や、エンジンにおける機械損等の損失が大きくなってしまうという問題がある。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、コンパクトに構成できて、冷房出力やエネルギー変換効率の高い冷暖房システムを提供することを課題としている。

かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、屋内にてエバポレータとして機能する第一熱交換器と、該第一熱交換器から供給された冷凍サイクル作動媒体を圧縮するコンプレッサと、前記第一熱交換器が配設される屋内以外の場所に配設されてコンデンサとして機能する第二熱交換器と、該第二熱交換器から供給された前記冷凍サイクル作動媒体を膨張させる膨張手段とを備えた冷凍空調サイクル回路と、前記コンプレッサを駆動させる動力供給装置とを備えた冷暖房システムであって、該動力供給装置は、ランキンサイクル作動媒体の膨張エネルギーを運動エネルギーに変換する膨張機を備えたランキンサイクル回路と、作動ガスを加熱膨張させる高温部及び前記作動ガスを冷却収縮させる低温部を備え熱エネルギーを運動エネルギーに変換するスターリングエンジンと、前記ランキンサイクル回路に設けられて前記ランキンサイクル作動媒体を加熱する加熱部及び前記スターリングエンジンの高温部のうち少なくとも何れか一方を加熱する加熱器とを備え、前記コンプレッサに対し前記膨張機及び前記スターリングエンジンのうち前記加熱器によって前記加熱部及び前記高温部が加熱された少なくとも何れか一方から駆動力が供給されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記スターリングエンジンの出力軸と、前記膨張機の出力軸と、前記コンプレッサの入力軸とが接続されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記第二熱交換器は、前記冷凍サイクル作動媒体と前記スターリングエンジンの前記低温部を冷却する冷却媒体とが熱交換されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記ランキンサイクル回路の前記ランキンサイクル作動媒体と前記スターリングエンジンの冷却媒体との間で熱交換を行うランキンサイクル熱交換器を備え、前記冷却媒体の流路として、前記冷却媒体を前記ランキンサイクル熱交換器に流入させる第一の冷却媒体流路と、前記冷却媒体を前記第二熱交換器に流入させる第二の冷却媒体流路とが設けられ、前記第一の冷却媒体流路及び前記第二の冷却媒体流路に対する前記冷却媒体の流量を調節する冷却媒体流量調節弁が設けられたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記冷凍空調サイクル回路の前記第二熱交換器は、前記冷凍サイクル作動媒体と周囲の空気とを強制的に熱交換させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の構成に加え、前記スターリングエンジンの出力軸及び前記膨張機の出力軸のうち少なくとも何れか一方には前記コンプレッサの入力軸とジェネレータ、モータ等の回転機の入力軸とが接続され、前記出力軸と前記各入力軸との接続部分には、前記スターリングエンジン及び前記膨張機のうち少なくとも何れか一方から出力される駆動力の、前記各入力軸のうちの一方又は双方に対する伝達状態を調節する回転調節部が設けられたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れか一つに記載の構成に加え、前記低温部を通過した、該低温部を冷却する冷却媒体を貯蔵する冷却媒体貯蔵槽を備えたことを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の構成に加え、前記冷却媒体貯蔵槽に貯蔵された前記冷却媒体を前記低温部に供給し前記冷却媒体貯蔵槽と前記低温部との間で前記冷却媒体を循環させる冷却媒体導通管が設けられたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、冷凍空調サイクル回路のコンプレッサを駆動させる動力供給装置においては、ランキンサイクル回路と、スターリングエンジンとから駆動力が供給されることにより、ランキンサイクル回路の出力とスターリングエンジンの出力とを複合させて高出力でコンプレッサを駆動することができると共に動力供給装置の動作を安定させることができる。また、ランキンサイクル回路とスターリングエンジンとのうち何れか一方の作動によってもコンプレッサが駆動されるので、縮退運転等が容易になり障害に強い冷凍空調サイクル回路を形成できる。

また、請求項１に記載の発明によれば、ランキンサイクル回路とスターリングエンジンとを組み合わせることにより、ランキンサイクル回路の軸出力でスターリングエンジンを起動することが可能になってスターリングエンジンの補助起動動力を別途設ける必要がなくなり、また、スターリングエンジンの回転持続機能をランキンサイクル回路に持たせることが可能になって、スターリングエンジンの回転を持続させるためのフライホイールを小型化又は不要とすることができ、動力供給装置の小型化と構成の簡素化を図ることができる。

更に、請求項１に記載の発明によれば、ランキンサイクル回路に設けられてランキンサイクル作動媒体を加熱する加熱部及び前記スターリングエンジンの高温部のうち少なくとも何れか一方を加熱する加熱器とを備え、コンプレッサに対しランキンサイクル回路及びスターリングエンジンのうち加熱器によって加熱部又は高温部が加熱された少なくとも何れか一方から駆動力が供給されることにより、ランキンサイクル回路とスターリングエンジンとを一の加熱器から発生された熱エネルギーで作動させてコンプレッサを駆動させることが可能になり、エネルギー利用効率が高くなる。

これらにより、請求項１に記載の発明によれば、冷暖房システムをコンパクトに構成できて、高い冷房出力や高いエネルギー変換効率を得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、スターリングエンジンの出力軸と、膨張機の出力軸と、コンプレッサの入力軸とが接続されていることにより、スターリングエンジン及び膨張機のうち少なくとも何れか一方が作動すればこの駆動力が確実にコンプレッサに伝達される。これにより、コンプレッサを高出力で駆動することも縮退運転によって駆動することも簡易かつ確実に行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、屋外用熱交換器は、冷凍サイクル作動媒体とスターリングエンジンの低温部を冷却する冷却媒体とが熱交換されることにより、冷凍サイクル作動媒体と冷却媒体との間で直接熱交換を行い、冷凍空調サイクル回路から排出される熱エネルギーを冷却媒体によって回収することが可能になる。これにより、冷凍空調サイクル回路の排熱を回収するための特段の機構を設けることなく冷凍空調サイクル回路の排熱を高い効率で回収できて、排熱を再利用する場合のエネルギー変換効率を向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、ランキンサイクル回路のランキンサイクル作動媒体とスターリングエンジンの冷却媒体との間で熱交換を行うランキンサイクル熱交換器を備え、冷却媒体の流路として、冷却媒体をランキンサイクル熱交換器に流入させる第一の冷却媒体流路と、冷却媒体を屋外用熱交換器に流入させる第二の冷却媒体流路とが設けられ、第一の冷却媒体流路及び第二の冷却媒体流路に対する冷却媒体の流量を調節する冷却媒体流量調節弁が設けられたことにより、冷却媒体を冷凍サイクル作動媒体の冷却とランキンサイクル作動媒体の冷却に併用することができる。また、第一の冷却媒体流路及び第二の冷却媒体流路に対する冷却媒体の流量を調節する冷却媒体流量調節弁が設けられたことにより、冷凍空調サイクル回路及びランキンサイクル回路の作動状態に基づいて冷凍空調サイクル回路の冷却に用いる冷却媒体の流量及びランキンサイクル回路の冷却に用いる冷却媒体の流量を制御することができる。

請求項５に記載の発明によれば、冷凍空調サイクル回路の屋外用熱交換器は、冷凍サイクル作動媒体と周囲の空気とを強制的に熱交換させることにより、冷凍空調サイクル回路における冷凍サイクル作動媒体の冷却又は加熱をスターリングエンジンの冷却媒体やランキンサイクル作動媒体との熱交換によらずに行なうことができる。

請求項６に記載の発明によれば、スターリングエンジンの出力軸及び膨張機の出力軸のうち少なくとも何れか一方にはコンプレッサの入力軸とジェネレータ、モータ等の回転機の入力軸とが接続され、出力軸と各入力軸との接続部分には、スターリングエンジン及び膨張機のうち少なくとも何れか一方から出力される駆動力の、前記各入力軸のうちの一方又は双方に対する伝達状態を調節する回転調節部が設けられたことにより、一の出力軸に入力軸が接続されているコンプレッサと回転機とについて、駆動対象の選択や駆動状態の制御を行うことができる。

請求項７に記載の発明によれば、低温部を通過した、低温部を冷却する冷却媒体を貯蔵する冷却媒体貯蔵槽を備えたことにより、冷却媒体によって回収した排熱を冷却媒体貯蔵槽に保存することができる。また、貯蔵した冷却媒体を取り出して、冷却媒体及び冷却媒体が回収した排熱を多目的に利用することが可能になる。これにより、システムの利用者が使用可能なエネルギー量を増大させることができる。

請求項８に記載の発明によれば、冷却媒体貯蔵槽に貯蔵された冷却媒体を低温部に供給し冷却媒体貯蔵槽と低温部との間で冷却媒体を循環させる冷却媒体導通管が設けられたことにより、冷却媒体貯蔵槽に貯蔵された冷却媒体でスターリングエンジンを冷却でき、スターリングエンジンと冷却媒体貯蔵槽との間で冷却媒体を循環させることができるので、冷却媒体の利用効率を高めることができる。また、継続して循環する冷却媒体を冷却媒体貯蔵槽に貯蔵することで、冷却媒体貯蔵槽に大きな熱量を貯蔵でき、冷却媒体を取り出して熱を使用する際の利便性が高められる。これにより、冷却媒体の使用量の増大を抑止し、熱利用の利便性を向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態について説明する。
〔発明の実施の形態１〕
図１乃至図４には、この発明の実施の形態を示す。

まず構成を説明すると、この実施の形態の冷暖房システム１Ａは、家庭用コジェネレーションシステムであって、数百Ｗ程度（より具体的には３００Ｗ〜７００Ｗ程度）の出力を有する「動力供給装置」としてのランキンサイクル回路１１と、数ｋＷ程度（より具体的には１ｋＷ〜３ｋＷ程度）の出力を有する「動力供給装置」としてのスターリングエンジン１２と、「動力供給装置」としての加熱器１３と、排熱回収器１４と、冷凍空調サイクル回路５０とを備えている。

ランキンサイクル回路１１は、加熱部１８ｄと、膨張機１５と、「ランキンサイクル熱交換器」としての熱交換器１６と、第１ポンプ１７とを備えている。加熱部１８ｄ、膨張機１５、熱交換器１６、第１ポンプ１７は作動媒体の導通路である作動媒体導通管１８ａ，１８ｂ，１８ｃによってそれぞれ連結されて作動媒体の循環路が形成されている。

作動媒体は、例えばＲ２４５ｆａやＲ２４５ｃａ等のフロン類を用いるが、ブタン、ペンタンや二酸化炭素等、圧縮により容易に液化し、気化熱が大きい他の物質を作動媒体に用いてもよい。

加熱器１３はガスの燃焼によって放熱するバーナであり、排熱回収器１４の内部にスターリングエンジン１２の高温部に臨むように設けられている。加熱器１３はスターリングエンジン１２（外燃機関）の熱源として使用できるものであればどのようなものでもよく、例えば化石燃料を直接燃焼させるものや、工場の排熱、自動車の排熱、焼却炉の排熱等を利用するものであってもよい。

排熱回収器１４は耐熱性及び断熱性の高い部材によって略筒状に形成され、一方側（図２の右側）が空気を吸入する吸気側、他方側（図２の左側）が空気を排出する排気側に形成されている。図２に示す通り、加熱器１３は排熱回収器１４の吸気側に設けられ、加熱器１３から発生された熱は排熱回収器１４の内部を通過して排気側に放出される。

膨張機１５はスクロール型の膨張機であって、作動媒体の膨張エネルギーを回転運動エネルギーに変換する。膨張機１５には出力軸１９が設けられ、この出力軸１９は、スターリングエンジン１２の出力軸２９に接続されている。

熱交換器１６には、膨張機１５を通過して膨張エネルギーが運動エネルギーに変換された作動媒体とスターリングエンジン１２のウォータージャケット３３に供給される前の冷却媒体とが供給される。熱交換器１６の内部には作動媒体の流路と冷却媒体の流路とがそれぞれ設けられ、作動媒体と冷却媒体との熱交換が行われるように構成されている。

第１ポンプ１７は低温高圧用ポンプであり、熱交換器１６を通過した作動媒体を排熱回収器１４に送り出し、ランキンサイクル回路１１内において作動媒体を循環させるように構成されている。

作動媒体導通管１８ａの途中には、加熱部１８ｄが設けられている。この加熱部１８ｄは作動媒体を導通させることのできる管状の部材によって螺旋状に形成され、排熱回収器１４の内部の加熱器１３よりも排気側に配設されている。この実施の形態における加熱部１８ｄは排熱回収器１４の内周面に沿って配設されているが、例えば排熱回収器１４の周囲に配設される等、加熱部１８ｄ内部を導通する作動媒体と排熱回収器１４内部の空気（即ち加熱器１３の燃焼排気）との熱交換を効率良く行えればどのような配設態様でよい。

一方、スターリングエンジン１２は図２に示す通り２ピストン形スターリングエンジンであり、鋳造等により形成されたハウジング２１にクランク室１２ａが設けられ、クランク室１２ａの上側には「高温部」の高温側シリンダ２４及び「低温部」としての低温側シリンダ２５を備えている。クランク室１２ａの一側側（図２の右側）にはコンプレッサ収容室５１ａが、他側側（図２の左側）には膨張機収容室１５ａがそれぞれ形成され、それらは隔壁部３９ａ，３９によってそれぞれ区画されている。

高温側シリンダ２４の内部には高温側ピストン２７、低温側シリンダ２５の内部には低温側ピストン２８がそれぞれ設けられており、高温側シリンダ２４の内部と高温側ピストン２７との間に形成された空間は膨張室３１に、低温側シリンダ２５と低温側ピストン２８との間に形成された空間は収縮室３２に形成され、膨張室３１と収縮室３２とは連通管２６によって連通されている。膨張室３１及び収縮室３２には作動ガスが封入されている。作動ガスは連通管２６を介して膨張室３１と収縮室３２とを移動し、膨張室３１において加熱膨張し、収縮室３２において冷却収縮する。作動ガスはヘリウムや水素、二酸化炭素、窒素、空気等の非凝縮性ガスが用いられる。

高温側ピストン２７と低温側ピストン２８とはクランク室１２ａに配設された一の出力軸２９に連結されている。出力軸２９はクランク軸であって、各ピストン２７，２８の上下運動を回転運動に変換する。高温側ピストン２７が連結された第一クランク部２９ａと低温側ピストン２８が連結された第二クランク部２９ｂとは所定角度（例えば約９０度）の位相差が設けられている。出力軸２９の一端側はコンプレッサ５１の入力軸４９に接続されており、出力軸２９の他端部は膨張機１５の出力軸１９が接続されている。図示しないが、出力軸２９にはスターリングエンジン１２を始動させるためのスタータモータが接続されている。

スターリングエンジン１２の出力軸２９と膨張機１５の出力軸１９との接続部分には、図２に示す通り、それぞれの出力軸２９，１９の回転数を機構的に調節する回転調節部４０が設けられている。この回転調節部４０は例えば遊星歯車機構等の変速機構によって形成されており、隔壁部３９に設けられている。なお、回転調節部４０は、遊星歯車機構以外のギア機構、トルクコンバータ、無段変速機等によって形成してもよく、また、ギア機構、トルクコンバータ、無段変速機等の一部又は全部を組み合わせて形成してもよい。

高温側シリンダ２４は、排熱回収器１４の内部における加熱器１３よりも排気側に収容されており、加熱器１３が発生した熱によって加熱される。

低温側シリンダ２５の外壁面には、冷却媒体循環回路３５を形成するウォータージャケット３３が設けられており、低温側シリンダ２５はウォータージャケット３３を流通する冷却媒体によって冷却される。この実施の形態における冷却媒体は水である。

冷却媒体循環回路３５は、冷却媒体貯蔵槽３４から供給された冷却媒体を熱交換器１６に送り出す第２ポンプ３６と、屋外用熱交換器５２と、熱交換器１６と、ウォータージャケット３３と、排熱回収部３７ｈとを備えている。冷却媒体貯蔵槽３４、第２ポンプ３６、屋外用熱交換器５２、熱交換器１６、ウォータージャケット３３は、冷却媒体の導通路として設けられた冷却媒体導通管３７ａ，３７ｂ，３７ｅ，３７ｃ，３７ｄによってそれぞれ連結され、また排熱回収部３７ｈは冷却媒体導通管３７ｄの途中に設けられて、冷却媒体の循環路が形成されている。

第２ポンプ３６は低温低圧用ポンプであり、冷却媒体貯蔵槽３４から供給された冷却媒体を熱交換器１６に送り出す。冷却媒体貯蔵槽３４は数十リットル〜数百リットル程度の貯湯能力のある貯湯槽である。

冷却媒体貯蔵槽３４には、流出管３４ａと流入管３４ｂとが設けられている。流出管３４ａは冷却媒体貯蔵槽３４の上側に設けられ、冷却媒体貯蔵槽３４内に貯蔵された冷却媒体を外部に流出させることができるように構成されており、冷却媒体の流出の如何及び流出量を調節するバルブ３４ｃが設けられている。流入管３４ｂは冷却媒体貯蔵槽３４の下側に設けられ、外部から冷却媒体貯蔵槽３４内に冷却媒体を注入できるように構成されている。

冷凍空調サイクル回路５０は、コンプレッサ５１、「第二熱交換器」としての屋外用熱交換器５２、「膨張手段」としての膨張弁５３、「第一熱交換器」としての屋内用熱交換器５４を備え、それらは第二作動媒体導通管５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄによって連結されて「冷凍サイクル作動媒体」としての第二作動媒体の循環路を形成している。第二作動媒体は、例えばＲ１３４ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａや二酸化炭素を用いるが、圧縮により容易に液化し、気化熱が大きい他の物質を作動媒体に用いてもよい。

コンプレッサ５１は、例えばスクロールコンプレッサであり、回転運動エネルギーに基づいて第二作動媒体を圧縮する。屋外用熱交換器５２はコンデンサであり、第二作動媒体とスターリングエンジン１２の冷却媒体との間で熱交換を行う。膨張弁５３は、液状態の第二作動媒体を膨張させて気液混合状態の第二作動媒体を放出する。但し、同様の機能を奏するものであれば、膨張弁５３に代えてキャピラリ（毛細管）等を用いてもよい。

屋内用熱交換器５４はエバポレータであり、送風用ファンを備え、通過する第二作動媒体と屋内の空気とを強制的に熱交換させる。なお、屋外用熱交換器５４の設置場所は屋内用熱交換器５２が配設される屋内以外の場所で周囲の空気と熱交換が可能な場所であれば屋内外を問わずどこに配設されてもよい。

次に、この実施の形態の作用について説明する。

ランキンサイクル回路１１において第１ポンプ１７が作動すると作動媒体を加圧し、加圧された作動媒体は作動媒体導通管１８ａに送り出され、排熱回収器１４の内部に配設された作動媒体導通管１８ａにおいて加熱器１３が発生した熱で加熱される。加熱された作動媒体は作動媒体導通管１８ａを経て膨張機１５に供給され、膨張機１５にて膨張する。作動媒体の膨張による膨張エネルギーは膨張機１５を回転駆動する運動エネルギーに変換され、この運動エネルギーにより出力軸１９が回転する。膨張後の作動媒体は膨張機１５から作動媒体導通管１８ｂを経て熱交換器１６に供給され、冷却媒体との熱交換により冷却される。冷却された作動媒体は熱交換器１６から作動媒体導通管１８ｃを経て再び第１ポンプ１７に供給にて加圧され、以下同様の作動媒体の循環が繰り返される。

一方、スターリングエンジン１２においては、高温側シリンダ２４が加熱器１３の発生した熱で加熱されると膨張室３１内の作動ガスが加熱されて膨張し、連通管２６を経て収縮室３２に送られる。収縮室３２においては低温側シリンダ２５の壁面を介して作動ガスとウォータージャケット３３内部の冷却媒体との熱交換が行われ、作動ガスは冷却されて収縮し、連通管２６を経て膨張室３１に送られ、以下同様の工程が繰り返される。この作動ガスの膨張と収縮によって、高温側シリンダ２４内と低温側シリンダ２５内とにおいて高温側ピストン２７と低温側ピストン２８とをそれぞれ上下方向に往復動させる運動エネルギーが発生し、この運動エネルギーにより出力軸２９が回転する。

両出力軸２９，１９は連結しているので、出力軸２９、出力軸１９のうち一方又は双方の運動エネルギーが入力軸４９に伝達され、コンプレッサ５１が駆動される。ランキンサイクル回路１１とスターリングエンジン１２との双方が作動している場合は、両出力軸２９，１９の運動エネルギーが入力軸４９に伝達され、この運動エネルギーによってコンプレッサ５１が駆動される。

即ち、この実施の形態によれば、入力軸４９をスターリングエンジン１２の駆動力とランキンサイクル回路１１との駆動力によって作動させ、コンプレッサ５１を大きな出力で作動させることができる。

コンプレッサ５１が作動し、第二作動媒体を圧縮する。コンプレッサ５１で圧縮された高温高圧の第二作動媒体は第二作動媒体導通管５５ｂを経て屋外用熱交換器５２に供給され、冷却媒体との熱交換により凝縮される。熱交換によって凝縮された液状態の第二作動媒体は第二作動媒体導通管５５ｃを経て膨張弁５３に供給されて膨張する。膨張した低温低圧の第二作動媒体は気液混合の状態で第二作動媒体導通管５５ｄを経て屋内用熱交換器５４に供給され、屋内の空気と熱交換が行われる。これにより屋内に冷気が供給されると共に第二作動媒体は気化が進行し温度が上昇する。屋内の空気と熱交換を行った第二作動媒体は屋内用熱交換器５４から第二作動媒体導通管５５ａを経て再びコンプレッサ５１に供給されて圧縮され、以下同様の第二作動媒体の循環が行なわれる。

冷却媒体は冷却媒体循環回路３５における循環によってウォータージャケット３３に供給される。具体的には、冷却媒体貯蔵槽３４に貯蔵された冷却媒体は第２ポンプ３６により冷却媒体導通管３７ａに導出され、第２ポンプ３６の加圧により冷却媒体導通管３７ｂを経て屋外用熱交換器５２に供給される。屋外用熱交換器５２においては第二作動媒体と冷却媒体との熱交換が行われる。更に冷却媒体は冷却媒体導通管３７ｅを経て熱交換器１６に供給される。熱交換器１６においては冷却媒体と作動媒体との熱交換が行なわれる。第二作動媒体、作動媒体との熱交換が行われた冷却媒体は冷却媒体導通管３７ｃに送り出されてウォータージャケット３３に供給され、冷却媒体と作動ガスとの熱交換が行われる。

作動ガスとの熱交換が行われた冷却媒体はウォータージャケット３３から冷却媒体導通管３７ｄに送り出されて排熱回収部３７ｈに供給される。そして、排熱回収部３７ｈを通過する際、冷却媒体と排熱回収器１４内部の（加熱器１３が発生した）燃焼排気との熱交換が行われる。排熱回収器１４内部の（加熱器１３が発生した）燃焼排気との熱交換が行われた冷却媒体は、排熱回収部３７ｈから冷却媒体貯蔵槽３４に送られ、冷却媒体貯蔵槽３４に再び貯蔵される。この冷却媒体の循環が継続されると冷却媒体貯蔵槽３４内の冷却媒体の温度は次第に上昇し、熱エネルギーが冷却媒体貯蔵槽３４内に蓄積されていく。

冷暖房システム１Ａの利用者がこの冷却媒体貯蔵槽３４内の熱エネルギーを利用する場合、流出管３４ａのバルブ３４ｃを開いて冷却媒体貯蔵槽３４内の冷却媒体を外部に流出させる。一方、冷却媒体貯蔵槽３４内に冷却媒体を補充する場合、流入管３４ｂから冷却媒体貯蔵槽３４内に冷却媒体を注入する。尚、冷却媒体貯蔵槽３４は、常に満水になるように冷却媒体が補充（注入）される。

以上示した通り、この実施の形態においてば、冷凍空調サイクル回路５０のコンプレッサ５１を駆動する動力供給装置においては、ランキンサイクル回路１１と、スターリングエンジン１２とから駆動力が供給されることにより、ランキンサイクル回路１１の膨張機１５の出力とスターリングエンジン１２の出力とを複合させて高出力（高トルク）でコンプレッサ５１を駆動することができると共に動力供給装置の動作を安定させることができる。また、ランキンサイクル回路１１とスターリングエンジン１２とのうち何れか一方の作動によってもコンプレッサ５１が駆動されるので、縮退運転等が容易になり障害に強い冷凍空調サイクル回路５０を形成できる。

また、この実施の形態においては、ランキンサイクル回路１１とスターリングエンジン１２とを組み合わせることにより、ランキンサイクル回路１１の軸出力でスターリングエンジン１２を起動することが可能になってスターリングエンジン１２の補助起動動力（例えばモータ等）を別途設ける必要がなくなり、また、スターリングエンジン１２の回転持続機能をランキンサイクル回路１１に持たせることが可能になって、スターリングエンジン１２の回転を持続させるためのフライホイールを小型化又は不要とすることができ、動力供給装置の小型化と構成の簡素化を図ることができる。

更に、この実施の形態においては、ランキンサイクル回路１１に設けられてランキンサイクル作動媒体を加熱する加熱部１８ｄ及びスターリングエンジン１２の高温側シリンダ２４を加熱する加熱器１３とを備え、コンプレッサ５１に対しランキンサイクル回路１１及びスターリングエンジン１２のうち加熱器１３によって加熱部１８ｄ又は高温側シリンダ２４が加熱された少なくとも何れか一方から駆動力が供給されることにより、ランキンサイクル回路１１とスターリングエンジン１２とのうち一方を駆動させた排熱を利用して他方を駆動させることが可能になってエネルギー利用効率が高くなる。

この実施の形態においては、スターリングエンジン１２の出力軸２９と、膨張機１５の出力軸１９と、コンプレッサ５１の入力軸４９とが接続されていることにより、スターリングエンジン１２及び膨張機１５のうち少なくとも何れか一方が作動すればこの駆動力が確実にコンプレッサ５１に伝達される。これにより、コンプレッサ５１を高出力で駆動することも縮退運転によって駆動することも簡易かつ確実に行うことができる。

この実施の形態においては、屋外用熱交換器５２では、冷凍サイクル作動媒体とスターリングエンジン１２の低温部を冷却する冷却媒体とが直接熱交換されることにより、冷凍空調サイクル回路５０から排出される熱エネルギーを冷却媒体によって回収することが可能になる。これにより、冷凍空調サイクル回路５０の排熱を回収するための特段の機構を設けることなく冷凍空調サイクル回路５０の排熱を高い効率で回収できて、排熱を再利用する場合のエネルギー変換効率を向上させることができる。

この実施の形態においては、ランキンサイクル回路１１の加熱部１８ｄ及びスターリングエンジン１２の高温側シリンダ２４を加熱する加熱器１３と、加熱器１３から発生された熱を通過させる排熱回収器１４とが設けられ、排熱回収器１４に冷却媒体を通過させる排熱回収部３７ｈが配設されたことにより、加熱器１３が発生した熱のうち作動媒体や高温側シリンダ２４の加熱時に用いられなかった排熱を排熱回収部３７ｈを通過する冷却媒体によって回収できるので、熱の廃棄量を減少させることができる。

この実施の形態においては、ウォータージャケット３３を通過した冷却媒体を貯蔵する冷却媒体貯蔵槽３４を備えたことにより、冷却媒体によって回収した排熱を冷却媒体貯蔵槽３４に保存することができる。また、貯蔵した冷却媒体を取り出して、冷却媒体及び冷却媒体が回収した排熱を多目的に利用することが可能になる。

この実施の形態においては、冷却媒体貯蔵槽３４に貯蔵された冷却媒体をウォータージャケット３３に供給し冷却媒体貯蔵槽３４とウォータージャケット３３との間で冷却媒体を循環させる冷却媒体導通管３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅが設けられたことにより、冷却媒体貯蔵槽３４に貯蔵された冷却媒体でスターリングエンジン１２を冷却でき、スターリングエンジン１２と冷却媒体貯蔵槽３４との間で冷却媒体を循環させることができるので、冷却媒体の利用効率を高めることができる。また、継続して循環する冷却媒体を冷却媒体貯蔵槽３４に貯蔵することで、冷却媒体貯蔵槽３４に大きな熱量を貯蔵でき、冷却媒体を取り出して熱を使用する際の利便性が高められる。

ここで、本発明の計算の一例として示す、この実施の形態における冷房時のエネルギー効率について考える。図３はこの実施の形態に係る冷暖房システム１Ａにおけるおける冷房時のエネルギーフロー図であり、図４はこの実施の形態の冷暖房システム１Ａにおけるランキンサイクル回路１１を駆動させた場合のモリエル線図である。

例えば冷暖房システム１Ａにおいて、加熱器１３の加熱によって加熱部１８ｄを流れる作動媒体が約１７５℃に加熱され（図４，図１のｈ１）、膨張室３１内部の作動ガスが約８００℃に加熱される場合を考える。この作動媒体が膨張機１５において膨張すると、膨張機１５から送り出されるときの作動媒体の温度は約６０℃になって（図４，図１のｈ２）熱交換器１６に供給される。熱交換器１６に供給される冷却媒体の温度が約１５℃とすると、熱交換器１６から送り出されるときの作動媒体の温度は約３０℃となり（図４，図１のｈ３）、第１ポンプ１７に供給される（図４，図１のｈ４）。この結果、図４に示す通り、膨張機の理論軸出力は２２．５％となり、更にランキン効率を７０％とすると、膨張機１５の軸出力（即ちランキンサイクル回路１１の出力）は１６％となる。

一方、ウォータージャケット３３に供給される冷却媒体の温度が約３０℃とすると、スターリングエンジン１２の膨張室３１で膨張した作動ガスが収縮室３２に送られたとき、作動ガスは約７０℃まで冷却される。ここで、スターリングエンジン１２がカルノーサイクルとして駆動している場合、スターリングエンジン１２の出力軸２９からは
η_ＴＨ＝１−Ｔ_Ｃ／Ｔ_Ｈ・・・（式Ａ）
但しη_ＴＨ：カルノー効率、Ｔ_Ｃ：低温側ガス温度、Ｔ_Ｈ：高温側ガス温度である。
そして上記（式Ａ）においてＴ_Ｃ＝７０＋２７３．１５（Ｋ）、Ｔ_Ｈ＝８００＋２７３．１５（Ｋ）とすると、η_ＴＨ≒６８％となる。更に再生器効率を６１％、熱伝達効率を７２％とすると、このスターリングエンジン１２の効率は約３０％（０．６８×０．６１×０．７２≒０．３０）となる。

そして、図３に示す通り、この実施の形態の冷暖房システム１Ａの加熱器１３が４ｋＷの発熱量で加熱した場合を考えると、上記により、スターリングエンジン１２の出力軸２９が０．７３ｋＷ（即ち、スターリングエンジン１２の高温側シリンダ２４に入熱された熱エネルギー（２．４２ｋＷ）のうちの３０％）の出力で駆動され、ランキンサイクル回路１１の膨張機１５の出力軸１９が０．１５ｋＷ（即ち、ランキンサイクル回路１１の加熱部１８ｄに入熱された熱エネルギー（１．３８ｋＷ）の１６％（０．２２ｋＷ）からランキンサイクル回路１１の出力ロス３２％（０．２２ｋＷ×０．３２＝０．０７（ｋＷ））を引いた値）の出力で駆動される。ここで、スターリングエンジン１２の出力軸、膨張機１５の出力軸１９の伝達効率をそれぞれ９０％とすると、スターリングエンジン１２の出力軸２９側の軸出力は０．６６ｋＷ（０．７３（ｋＷ）×０．９≒０．６６（ｋＷ））、膨張機１５の出力軸１９側の軸出力は０．１３ｋＷ（０．１５（ｋＷ）×０．９＝０．１３（ｋＷ））となり、ＣＯＰ（Coefficient of Performance）＝３とした場合、コンプレッサ５１の出力は約２．３７ｋＷ（｛０．６６（ｋＷ）＋０．１３（ｋＷ）｝×３．０≒２．３７（ｋＷ）となる。更に、この冷暖房システム１Ａにおいて、スターリングエンジン１２と膨張機１５の駆動に使用されなかったエネルギーのうち９０％が冷却媒体によって回収され、冷却媒体貯蔵槽３４に蓄積されるとすると、２．１ｋＷの熱エネルギーが冷却媒体貯蔵槽３４に蓄積される。ゆえに、この冷暖房システム１Ａにて取得される総エネルギー量は４．４７ｋＷ（２．３７（ｋＷ）＋２．１（ｋＷ）＝４．４７（ｋＷ））となり、この冷暖房システム１Ａの総合効率（加熱器１３にて使用された燃料（又は「エネルギー」）に対する取得されたエネルギーの比率のこと。本明細書において同じ。）は１１２％となる。

即ち、この実施の形態においては、一の加熱器１３でランキンサイクル回路１１とスターリングエンジン１２を駆動させてコンプレッサ５１を駆動させ、ランキンサイクル回路１１の作動媒体やスターリングエンジン１２の作動ガスの冷却、排熱回収器１４内部の排熱をスターリングエンジン１２の冷却媒体で回収し冷却媒体貯蔵槽３４に蓄積することにより、入熱より大きい１００％を超える高いエネルギー変換効率を得ることができる。更に、この実施の形態においては、熱交換器１６において冷却媒体と作動媒体との間で直接熱交換を行うこと等により、図３に示すスターリングエンジン１２におけるエネルギーロス（ａ）とランキンサイクル回路１１におけるエネルギーロス（ｂ）とを更に小さくすることができ、一層高いエネルギー変換効率を得ることができる。

〔発明の実施の形態２〕
図５に、この発明の実施の形態を示す。

この実施の形態の冷暖房システム１Ｂにおいては、冷却媒体の流路として、冷却媒体貯蔵槽３４から流出した冷却媒体を熱交換器１６に流入させる「第一の冷却媒体流路」としての冷却媒体導通管５６ａと、冷却媒体貯蔵槽３４から流出した冷却媒体を屋外用熱交換器５２に流入させる「第二の冷却媒体流路」としての冷却媒体導通管５６ｂとが設けられている。冷却媒体導通管５６ａの一端部は熱交換器１６の流入側に接続され、冷却媒体導通管５６ｂの一端部は屋外用熱交換器５２の流入側に接続されている。それら冷却媒体導通管５６ａ，５６ｂの他端部は、冷却媒体導通管３７ｂに接続された冷却媒体流量調節弁５７に接続されている。この冷却媒体流量調節弁５７は三方弁であり、冷却媒体導通管５６ａ，５６ｂに対する冷却媒体の流量を調節する。熱交換器１６とウォータージャケット３３とに接続された冷却媒体導通管３７ｃは途中で分岐し、分岐した冷却媒体導通管３７ｆは屋外用熱交換器５２の流出側に接続されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

次に、この実施の形態の作用について説明する。

冷却媒体貯蔵槽３４から流出した冷却媒体は第２ポンプ３６から送り出されて冷却媒体流量調節弁５７に供給され、冷却媒体流量調節弁５７の調節の度合いに基づいてそれぞれの冷却媒体導通管５６ａ，５６ｂに流出する。冷却媒体導通管５６ａに流出した冷却媒体は熱交換器１６に供給されて作動媒体との熱交換を行う。冷却媒体導通管５６ｂに流出した冷却媒体は屋外用熱交換器５２に供給されて第二作動媒体との熱交換を行う。熱交換器１６から冷却媒体導通管３７ｃに流出した冷却媒体及び屋外用熱交換器５２から冷却媒体導通管３７ｆに流出した冷却媒体は合流したのちウォータージャケット３３に供給される。

この実施の形態においては、屋外用熱交換器５２と熱交換器１６とがそれぞれ設けられ、冷却媒体の流路として、冷却媒体を熱交換器１６に流入させる冷却媒体導通管５６ａと、冷却媒体を屋外用熱交換器５２に流入させる冷却媒体導通管５６ｂとが設けられたことにより、冷却媒体を第二作動媒体の冷却と作動媒体の冷却とに併用することができる。また、それぞれの冷却媒体導通管５６ａ，５６ｂに対する冷却媒体の流量を調節する冷却媒体流量調節弁５７が設けられたことにより、冷凍空調サイクル回路５０及びランキンサイクル回路１１の作動状態に基づいて冷凍空調サイクル回路５０の冷却に用いる冷却媒体の流量及びランキンサイクル回路１１の冷却に用いる冷却媒体の流量を制御することができる。

〔発明の実施の形態３〕
図６に、この発明の実施の形態を示す。

この実施の形態の冷暖房システム１Ｃにおいては、冷凍空調サイクル回路５０は、実施の形態１における屋外用熱交換器５２に代えて、「第二熱交換器」としての屋外用熱交換器５８を備えている。屋外用熱交換器５８は送風用ファンを備えたコンデンサであり、通過する第二作動媒体と周囲の空気とを強制的に熱交換させる。熱交換器１６とウォータージャケット３３とは冷却媒体導通管３７ｃによって連結されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

次に、この実施の形態の作用について説明する。

冷凍空調サイクル回路５０においては、コンプレッサ５１で圧縮された第二作動媒体は第二作動媒体導通管５５ｂを介して屋外用熱交換器５８に供給される。屋外用熱交換器５８は第二作動媒体と周囲の空気とを強制的に熱交換し、第二作動媒体を冷却する。冷却された第二作動媒体は第二作動媒体導通管５５ｃを介して膨張弁５３に供給される。

この実施の形態においては、冷凍空調サイクル回路５０は、第二作動媒体と周囲の空気とを強制的に熱交換させる屋外用熱交換器５８を備えたことにより、冷凍空調サイクル回路５０における第二作動媒体の冷却を冷却媒体や作動媒体との熱交換によらずに行なうことができる。

なお、この実施の形態における第二作動媒体の循環を逆にして、屋外用熱交換器５８をエバポレータとして、屋内用熱交換器５４をコンデンサとしてそれぞれ用い、屋内を暖房させる構成とすることもできる。

〔発明の実施の形態４〕
図７に、この発明の実施の形態を示す。

この実施の形態の冷暖房システム１Ｄにおいては、スターリングエンジン１２の出力軸２９にコンプレッサ５１とジェネレータ２２とが接続されている。ジェネレータ２２は、ランキンサイクル回路１１の膨張器１５やスターリングエンジン１２から駆動力の供給を受けて発電を行うが、スターリングエンジン１２を始動させる際のスタータモータとしても機能する。但し、ジェネレータ２２に発電のみを行わせる構成としてもよい。

そして、出力軸２９とコンプレッサ５１の入力軸４９及びジェネレータ２２の入力軸２２ａとの接続部分には、ランキンサイクル回路１１の膨張器１５及びスターリングエンジン１２から出力される駆動力の各入力軸４９，２２ａに対する伝達状態を調節する回転調節部５９が設けられている。この回転調節部５９は変速及び動力分配機構であって例えばクラッチ機構とギア機構とによって形成されている。その他の構成は実施の形態１と同じである。

次に、この実施の形態の作用について説明する。

スターリングエンジン１２及び膨張機１５のうち少なくとも何れか一方が作動すると出力軸２９が回転する。出力軸２９の運動エネルギーは回転調節部５９の制御により、コンプレッサ５１の入力軸４９及びジェネレータ２２の入力軸２２ａのうち少なくとも何れか一方に伝達され、運動エネルギーが伝達されたコンプレッサ５１及びジェネレータ２２のうち少なくとも何れか一方は回転する。また、このときの回転数等の回転状態は回転調節部５９の制御によって調節される。

この実施の形態においては、スターリングエンジン１２の出力軸２９にコンプレッサ５１とジェネレータ２２とが接続され、出力軸２９とコンプレッサ５１及びジェネレータ２２との接続部分には、スターリングエンジン１２及び膨張機１５のうち少なくとも何れか一方から出力される駆動力の、各入力軸４９，２２ａのうちの一方又は双方に対する伝達状態を調節する回転調節部５９が設けられたことにより、一の出力軸２９に入力軸４９，２２ａが接続されているコンプレッサ５１とジェネレータ２２とについて、駆動対象の選択や駆動状態の制御を行うことができる。

これにより、例えば、冷凍空調サイクル回路５０を作動させていない場合は出力軸２９の運動エネルギーをジェネレータ２２に伝達させるように回転調節部５９を切り替え、冷凍空調サイクル回路５０を作動させている場合は出力軸２９の運動エネルギーをコンプレッサ５１に伝達させるように回転調節部５９を切り替える制御が可能になる。

なお、この実施の形態においては、スターリングエンジン１２の出力軸２９にコンプレッサ５１、ジェネレータ２２、回転調節部５９が接続された構成としたが、これに代えて膨張機１５の出力軸１９にコンプレッサ５１、ジェネレータ２２、回転調節部５９が接続された構成としてもよい。

また、この実施の形態においては、回転調節部５９はクラッチ機構とギア機構とで形成したが、これに限定されず、遊星歯車機構、トルクコンバータ、無段変速機等によって形成してもよく、また、クラッチ機構、ギア機構、トルクコンバータ、無段変速機等の一部又は全部を組み合わせて形成してもよい。

ここで、本発明の計算の一例として示す、この実施の形態における発電時のエネルギー効率について考える。図８はこの実施の形態に係る冷暖房システム１Ｄにおける発電時のエネルギーフロー図である。同図は、図３の場合と同様に加熱器１３において４ｋＷの発熱を利用して加熱して得られるスターリングエンジン１２の出力軸２９が０．７３ｋＷ、ランキンサイクル回路１１の膨張機１５の出力軸１９が０．１５ｋＷの出力により、ジェネレータ２２を駆動した場合が示している。この場合、ジェネレータ２２の発電効率を８０％とすると、出力軸２９の駆動力によるジェネレータ２２の発電端出力は０．５８ｋＷ（０．７３（ｋＷ）×０．８≒０．６６（ｋＷ））、出力軸１９の駆動力によるジェネレータ２２の発電端出力は０．１２ｋＷ（０．１５（ｋＷ）×０．８＝０．１２（ｋＷ））となり、ジュネレータ２２においては約０．７ｋＷ（０．５８（ｋＷ）＋０．１２（ｋＷ）≒０．７０（ｋＷ））の発電が行われる。また、この実施の形態においては、図３の場合と同様に２．１ｋＷの熱エネルギーが冷却媒体貯蔵槽３４に蓄積される。ゆえに、この冷暖房システム１Ｄにて取得される総エネルギー量は２．８ｋＷ（０．７（ｋＷ）＋２．１（ｋＷ）＝２．８（ｋＷ））となり、この冷暖房システム１Ｄの総合効率は７０％となる。

即ち、この実施の形態においても、実施の形態１の場合と同様に高いエネルギー変換効率を得ることができる。更に、この実施の形態においても、熱交換器１６において冷却媒体と作動媒体との間で直接熱交換を行うこと等により、図６に示すスターリングエンジン１２におけるエネルギーロス（ｃ）とランキンサイクル回路１１におけるエネルギーロス（ｄ）とを更に小さくすることができ、一層高いエネルギー変換効率を得ることができる。

この実施の形態における「回転機」はコジェネレーションシステムのジェネレータ２２として形成したが、これに限定されず、例えばモータやファン等、出力軸１９，２９の回転エネルギーによって回転駆動されるものであればどのようなものを「回転機」として適用してもよい。

上記各実施の形態の冷暖房システム１Ａ〜１Ｄは家庭用コジェネレーションシステムとして形成したが、これに限定されず、工場用や発電所用のコジェネレーションシステムにも適用できる。

上記各実施の形態は例示であり、本発明が上記実施の形態のみに限定されることを意味するものではないことは、いうまでもない。

この発明の実施の形態１に係る冷暖房システムのシステム構成図である。 同実施の形態に係る冷暖房システムの概念図である。 同実施の形態に係る冷暖房システムにおける冷房時のエネルギーフロー図である。 同実施の形態に係る冷暖房システムにおけるランキンサイクル回路が作動した場合のモリエル線図である。 この発明の実施の形態２に係る冷暖房システムのシステム構成図である。 この発明の実施の形態３に係る冷暖房システムのシステム構成図である。 この発明の実施の形態４に係る冷暖房システムのシステム構成図である。 同実施の形態に係る冷暖房システムにおける発電時のエネルギーフロー図である。 従来例に係る冷暖房システムのシステム構成図である。

符号の説明

1A,1B,1C,1D 冷暖房システム
11 ランキンサイクル回路（動力供給装置）
12 スターリングエンジン（動力供給装置）
13 加熱器（動力供給装置）
15 膨張機
16 熱交換器（ランキンサイクル熱交換器）
19,29 出力軸
22 ジェネレータ（回転機）
22a,49 入力軸
24 高温側シリンダ（高温部）
25 低温側シリンダ（低温部）
34 冷却媒体貯蔵槽
37a,37b,37c,37d,37e 冷却媒体導通管
59 回転調節部
50 冷凍空調サイクル回路
51 コンプレッサ
52,58 屋外用熱交換器（第二熱交換器）
53 膨張弁（膨張手段）
54 屋内用熱交換器（第一熱交換器）
56a 冷却媒体導通管（第一の冷却媒体流路）
56b 冷却媒体導通管（第二の冷却媒体流路）
57 冷却媒体流量調節弁

Claims (8)

1. 屋内にてエバポレータとして機能する第一熱交換器と、該第一熱交換器から供給された冷凍サイクル作動媒体を圧縮するコンプレッサと、前記第一熱交換器が配設される屋内以外の場所に配設されてコンデンサとして機能する第二熱交換器と、該第二熱交換器から供給された前記冷凍サイクル作動媒体を膨張させる膨張手段とを備えた冷凍空調サイクル回路と、前記コンプレッサを駆動させる動力供給装置とを備えた冷暖房システムであって、
   該動力供給装置は、
   ランキンサイクル作動媒体の膨張エネルギーを運動エネルギーに変換する膨張機を備えたランキンサイクル回路と、作動ガスを加熱膨張させる高温部及び前記作動ガスを冷却収縮させる低温部を備え熱エネルギーを運動エネルギーに変換するスターリングエンジンと、前記ランキンサイクル回路に設けられて前記ランキンサイクル作動媒体を加熱する加熱部及び前記スターリングエンジンの高温部のうち少なくとも何れか一方を加熱する加熱器とを備え、前記コンプレッサに対し前記膨張機及び前記スターリングエンジンのうち前記加熱器によって前記加熱部又は前記高温部が加熱された少なくとも何れか一方から駆動力が供給されることを特徴とする冷暖房システム。
2. 前記スターリングエンジンの出力軸と、前記膨張機の出力軸と、前記コンプレッサの入力軸とが接続されていることを特徴とする請求項１に記載の冷暖房システム。
3. 前記第二熱交換器は、前記冷凍サイクル作動媒体と前記スターリングエンジンの前記低温部を冷却する冷却媒体とが熱交換されることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷暖房システム。
4. 前記ランキンサイクル回路の前記ランキンサイクル作動媒体と前記スターリングエンジンの冷却媒体との間で熱交換を行うランキンサイクル熱交換器を備え、
   前記冷却媒体の流路として、前記冷却媒体を前記ランキンサイクル熱交換器に流入させる第一の冷却媒体流路と、前記冷却媒体を前記第二熱交換器に流入させる第二の冷却媒体流路とが設けられ、
   前記第一の冷却媒体流路及び前記第二の冷却媒体流路に対する前記冷却媒体の流量を調節する冷却媒体流量調節弁が設けられたことを特徴とする請求項３に記載の冷暖房システム。
5. 前記冷凍空調サイクル回路の前記第二熱交換器は、前記冷凍サイクル作動媒体と周囲の空気とを強制的に熱交換させることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷暖房システム。
6. 前記スターリングエンジンの出力軸及び前記膨張機の出力軸のうち少なくとも何れか一方には前記コンプレッサの入力軸とジェネレータ、モータ等の回転機の入力軸とが接続され、
   前記出力軸と前記各入力軸との接続部分には、前記スターリングエンジン及び前記膨張機のうち少なくとも何れか一方から出力される駆動力の、前記各入力軸のうちの一方又は双方に対する伝達状態を調節する回転調節部が設けられたことを特徴とする請求項５に記載の冷暖房システム。
7. 前記低温部を通過した、該低温部を冷却する冷却媒体を貯蔵する冷却媒体貯蔵槽を備えたことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の冷暖房システム。
8. 前記冷却媒体貯蔵槽に貯蔵された前記冷却媒体を前記低温部に供給し前記冷却媒体貯蔵槽と前記低温部との間で前記冷却媒体を循環させる冷却媒体導通管が設けられたことを特徴とする請求項７に記載の冷暖房システム。

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