JP4660908B2

JP4660908B2 - Air conditioner

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Publication number: JP4660908B2
Application number: JP2000311453A
Authority: JP
Inventors: 春成朴; 和生米本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2000-10-12
Filing date: 2000-10-12
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2020-10-12
Also published as: JP2002115931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置に関し、特に、蒸気圧縮式冷凍サイクルに排熱を利用するようにした空気調和装置に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機は、圧縮機と室外熱交換器と膨張弁と室内熱交換器とを備え、冷房運転及び暖房運転を行うものが周知である。
【０００３】
一方、コージェネレーションシステムには、吸収式冷凍装置を備えたものがある。このコージェネレーションシステムは、一般に、ディーゼルエンジン、ガスエンジン又はガスタービンなどの熱機関で発電機を駆動して発電を行うと共に、熱機関の排熱を利用して吸収式冷凍装置を駆動し、冷熱を生成して冷房などを行うものである。
【０００４】
この冷房を行うコージェネレーションシステムにおいて、電力需要については一年を通じて存在するのに対し、冷房運転を行うのは夏期のみである。つまり、中間期や冬期において冷房は不要となるため、排熱によって冷凍装置を駆動しても、生成した冷熱が利用されない。このため、従来のコージェネレーションシステムでは、冷房が不要な期間には冷凍装置の運転を行わないようにしていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のように冷凍装置を停止させたのでは、その間において熱機関から出る排熱が充分に利用されないこととなる。例えば、オフィスビルにコージェネレーションシステムを設置した場合には、この問題が深刻となる。
【０００６】
つまり、オフィスビルにおいては給湯の需要が少ないため、とりわけ中間期においては排熱がほとんど利用されず、排熱をそのまま捨てざるを得ない状況となる。このため、従来のコージェネレーションシステムは、エネルギの有効利用が図られないという問題があった。また、上記従来のコージェネレーションシステムは、運転費用の低減による設備費の回収も難しいという問題があった。
【０００７】
特に、蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機においては、駆動源に熱を直接利用しないので、従来、コージェネレーションシステムに用いられていなかった。したがって、排熱の有効利用が図られないという問題があった。
【０００８】
本発明は、斯かる点に鑑みて成されたもので、蒸気圧縮式冷凍サイクルに排熱を有効に利用し、装置全体の効率の向上を図ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〈発明の概要〉
本発明は、排熱を利用して蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機の圧縮機を駆動するようにしたものである。
【００１０】
〈解決手段〉
具体的に、本発明は、図４に示すように、排熱を動力に変換する動力変換機（30）と、該動力変換機（30）が出力する動力によって駆動する圧縮機（61）を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機（20）とを備えている。
【００１１】
上記動力変換機（30）は、排熱で過熱蒸気の作動媒体を生成する蒸気発生器（72）と、該蒸気発生器（72）で発生した過熱蒸気の作動媒体を受けて動力を発生する蒸気タービン（73）と、蒸気タービン（73）から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器（74）と、該凝縮器（74）で凝縮した作動媒体を蒸気発生器（72）に供給する供給手段（71）とが接続されて成る変換回路（70）を備えている。
【００１２】
さらに、上記動力変換機（30）と空調機（20）とは、一体の構成体に形成される一方、上記動力変換機（30）の変換回路（70）と空調機（20）の空調回路（60）とが互いに独立した回路に構成されると共に、上記動力変換機（30）の凝縮器（74）と空調機（20）の熱源側熱交換器（63）とが一体化されて１つの熱交換機構（15）を構成している。
【００１３】
また、上記空調機（20）の空調回路（60）は、可逆サイクルを行うように構成されていてもよい。
【００１４】
また、上記空調機（20）の空調回路（60）は、正サイクルのみを行うように構成され、上記空調機（20）は、利用側熱交換器（65）で冷却された空気で冷房を行う一方、熱交換機構（15）で加温された空気で暖房を行うように構成されていてもよい。
【００１５】
また、上記動力変換機（30）は、発電機（40）が連結され、空調時に動力を空調機（20）に供給する一方、空調機（20）の停止時に動力を上記発電機（40）に供給するように構成されてもよい。
【００１６】
また、上記動力変換機（30）は、発電機（40）が連結され、該発電機（40）と空調機（20）とに動力を分配して供給するように構成されていてもよい。
【００１７】
また、上記空調機（20）は、動力変換機（30）の動力と共働して圧縮機（61）を駆動する電動機（50）が連結されていてもよい。
【００１８】
また、上記動力変換機（30）の凝縮器（74）は、冷却器で冷却された冷却水が供給され、該冷却水によって作動媒体を凝縮させるように構成されていてもよい。
【００１９】
また、上記動力変換機（30）の凝縮器（74）は、室外空気が供給され、該室外空気によって作動媒体を凝縮させるように構成されていてもよい。
【００２０】
また、上記動力変換機（30）の凝縮器（74）は、室内から排出される室内空気が供給され、該室内空気によって作動媒体を凝縮させるように構成されていてもよい。
【００２１】
また、上記動力変換機（30）と空調機（20）とは、互いに別個独立した構成体に形成される一方、該動力変換機（30）と空調機（20）とは、動力軸（12）によって連結されていてもよい。
【００２２】
また、上記動力変換機（30）は、発電機（40）が連結され、空調機（20）の停止時に、凝縮器（74）の放熱によって暖房を行うと同時に、上記発電機（40）を駆動するように構成されていてもよい。
【００２３】
また、上記動力変換機（30）が発生する動力によって駆動する発電機（40）と、動力変換機（30）が発生する動力と共働して空調機（20）の圧縮機（61）を駆動する電動機（50）とが設けられ、上記動力変換機（30）は、動力を発生する蒸気タービン（73）を備える一方、上記電動機（50）と連結機構（19）と圧縮機（61）と連結機構（19）と蒸気タービン（73）と連結機構（19）と発電機（40）とが順に連結されていてもよい。
【００２４】
すなわち、本発明では、動力変換機（30）が排熱を動力に変換し、該動力変換機（30）が出力する動力によって空調機（20）の圧縮機（61）が駆動する。
【００２５】
上記動力変換機（30）は、例えば、蒸気発生器（72）において、排熱で過熱蒸気の作動媒体を生成する。該過熱蒸気の作動媒体を蒸気タービン（73）が受けて動力を発生する。そして、上記蒸気タービン（73）から流出した作動媒体は、凝縮器（74）で凝縮した後、供給手段（71）によって蒸気発生器（72）に戻る。
【００２６】
また、上記動力変換機（30）の動力は、空調機（20）の停止時等において、発電機（40）に供給されて該発電機（40）が発電する。
【００２７】
また、上記圧縮機（61）は、排熱が少ないときには電動機（50）によって駆動する。
【００２８】
また、上記動力変換機（30）の作動媒体は、凝縮器（74）において、冷却水、室外空気及び室内空気の何れかによって冷却される。
【００２９】
また、暖房運転は、動力変換機（30）の凝縮器（74）の放熱によって行われる場合がある。
【００３０】
【発明の効果】
したがって、本発明によれば、排熱によって過熱蒸気の作動媒体を生成し、該作動媒体によって発生した動力変換機（30）の動力により、空調機（20）の圧縮機（61）を駆動するようにしたために、排熱の有効利用を図ることができると同時に、ボトミング発電を行うことによって高効率化を図ることができる。
【００３１】
つまり、本発明によれば、排熱を有効利用することができる。この結果、ガスタービン等に投入される燃焼エネルギを有効に活用でき、コージェネレーションシステムにおけるシステム全体の効率の向上を図ることができる。
【００３２】
特に、蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機（20）を排熱によって駆動することができるので、該空調機（20）の効率を向上させることができる。
【００３３】
その上、上記空調機（20）の熱源側熱交換器（63）と動力変換機（30）の凝縮器（74）とを一体化して熱交換機構（15）を構成しているので、暖房運転時において、空調機（20）の作動媒体が熱交換機構（15）において動力変換機（30）の作動媒体の放熱を吸入することができる。この結果、暖房運転時に冷却流体が不要となり、高効率化を図ることができる。
【００３４】
また、上記蒸気タービン（73）の動力を空調機（20）と発電機（40）に分配するようにすると、運転効率をより向上させることができる。
【００３５】
また、電動機（50）を設けるようにすると、排熱が少ない場合においても空調機（20）を確実に駆動させることができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００３６】
また、上記空調機（20）と動力変換機（30）の作動媒体を同一の作動媒体にすると、装置全体の簡略化を図ることができる。
【００３７】
また、冷却流体をクーリングタワー等の冷却器で冷却すると、動力変換効率の向上を図ることができる。
【００３８】
また、上記動力変換機（30）の作動媒体を室外空気で冷却するようにすると、該室外空気を利用するので、全体構成の簡略化を図ることができると共に、冬期においても運転することができる。
【００３９】
また、上記動力変換機（30）の作動媒体を室内空気で冷却するようにすると、該室内空気を利用するので、排気の冷熱を回収することができる。
【００４０】
また、上記熱交換機構（15）において動力変換機（30）の作動媒体によって空気を加温して暖房するようにすると、暖房運転を行うと同時に、発電を行うことができるので、効率の向上を図ることができる。しかも、空調機（20）は、冷房専用機に構成すればよく、構成の簡素化を図ることができる。
【００４１】
また、上記電動機（50）と連結機構（19）と圧縮機（61）と連結機構（19）と蒸気タービン（73）と連結機構（19）と発電機（40）とを順に連結するようにすると、運転の切換を円滑に行うことができる。
【００４２】
【発明の実施の形態１】
以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００４３】
そこで、本発明の実施形態１の前提となる前提技術を説明した後、本発明の実施形態１を説明する。
【００４４】
−前提技術−
図１〜図３に示すように、空気調和装置（10）は、コージェネレーションシステム（11）を構成している。そして、該コージェネレーションシステム（11）は、オフィスビルに設置されている。
【００４５】
上記空気調和装置（10）は、空調機（20）と動力変換機（30）とを備えると共に、発電機（40）である補助発電機（40）と電動機（50）とを備えている。そして、上記空調機（20）と動力変換機（30）は、互いに別個独立した構成体に形成されている。
【００４６】
上記空調機（20）は、蒸気圧縮機（61）式冷凍サイクルを構成する空調回路（60）を備えている。該空調回路（60）は、圧縮機（61）と四路切換弁（62）と熱源側熱交換器である室外熱交換器（63）と膨張機構である膨張弁（64）と利用側熱交換器である室内熱交換器（65）とが順に配管（66）によって接続されて構成されている。そして、上記空調回路（60）は、作動媒体が充填されて該作動媒体が循環するように構成されている。
【００４７】
また、上記室外熱交換器（63）は、室外空気（21）と作動媒体と熱交換するように構成され、上記室内熱交換器（65）は、室内空気（22）と作動媒体とが熱交換するように構成されている。そして、上記空調回路（60）は、可逆サイクルを行うように構成されている。つまり、該空調回路（60）は、正サイクルの冷房運転と逆サイクルの暖房運転とを行うように構成されている。
【００４８】
尚、上記圧縮機（61）は、ピストン式やロータリ式の圧縮機構を備えているが、電気モータなどの駆動源は備えていない。また、上記作動媒体には、Ｒ２２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａなどの人工冷媒若しくはＣＯ2などの自然冷媒又はこれらの混合冷媒が適用されている。
【００４９】
上記動力変換機（30）は、閉回路の変換回路（70）を備えている。該動力変換機（30）の変換回路（70）と上記空調機（20）の空調回路（60）とは、互いに独立した回路に構成されている。上記動力変換機（30）の変換回路（70）は、図２に示すように、ポンプ（71）と蒸気発生器（72）と蒸気タービン（73）と凝縮器（74）とが順に配管（75）によって接続されて構成されている。そして、上記変換回路（70）は、作動媒体が充填されて該作動媒体が循環するように構成されている。
【００５０】
上記動力変換機（30）における変換回路（70）の作動媒体には、例えば、水が用いられている。しかし、上記作動媒体には、Ｒ２２、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４１０Ａなどの人工冷媒若しくはＣＯ2などの自然冷媒又はこれらの混合冷媒を適用してもよい。更に、上記動力変換機（30）の作動媒体は、空調機（20）の作動媒体と同一の作動媒体を用いてもよく、また、空調機（20）の作動媒体と異なる作動媒体を用いてもよい。
【００５１】
上記ポンプ（71）は、作動媒体を循環させる供給手段を構成し、該作動媒体を蒸気発生器（72）に供給している。
【００５２】
上記蒸気発生器（72）には、排熱が排熱源（31）から熱通路（32）を介して供給されている。該蒸気発生器（72）は、排熱によって作動媒体を加熱し、過熱蒸気の作動媒体を生成するように構成されている。上記排熱源（31）は、例えば、ガスタービンで構成され、該ガスタービンの排熱が蒸気発生器（72）に供給されている。尚、上記ガスタービンは、例えば、主発電機を駆動するものである。該主発電機が発生した電力は、オフィスビルの電力需要の全部又は一部を賄っている。
【００５３】
上記蒸気タービン（73）は、熱を動力に変換する変換機構を構成している。該蒸気タービン（73）は、上記蒸気発生器（72）の過熱蒸気（水蒸気）の作動媒体を受けて該作動媒体を膨張させ、この作動媒体の膨張によって回転して動力を発生するように構成されている。そして、上記蒸気タービン（73）は、空調機（20）の圧縮機（61）に動力軸（12）を介して連結され、該圧縮機（61）を駆動するように構成されている。
【００５４】
上記凝縮器（74）は、冷却流体が流体通路（33）を介して供給され、該冷却流体と作動媒体（水蒸気）とを熱交換させるように構成されている。そして、上記凝縮器（74）は、水蒸気である作動媒体を凝縮させるように構成されている。上記冷却流体は、図示しないが、例えば、クーリングタワーなどの冷却器で冷却された冷却水で構成されている。上記凝縮器（74）において凝縮した作動媒体（水）は、ポンプ（71）に吸引され、該ポンプ（71）から上記蒸気発生器（72）に供給される。
【００５５】
要するに、上記空気調和装置（10）は、図３に示すように、動力変換機（30）が排熱源（31）から排熱を受けて動力を出力し、該動力変換機（30）の動力が空調機（20）の圧縮機（61）に供給されるように構成され、いわゆる排熱駆動式に構成されている。
【００５６】
上記補助発電機（40）は、蒸気タービン（73）に動力軸（13）を介して連結されている。該補助発電機（40）は、空調機（20）が空調運転を停止している場合、蒸気タービン（73）の動力によって駆動し、発電するように構成されている。更に、上記補助発電機（40）は、空調負荷が小さい場合、圧縮機（61）の駆動動力が小さいので、蒸気タービン（73）の動力の一部を受けて発電するように構成されている。尚、上記補助発電機（40）の発生電力は、単にオフィスビルの需要電力の一部を補うものであって、主電力を担うものではない。
【００５７】
上記電動機（50）は、圧縮機（61）に動力軸（14）を介して連結されている。該電動機（50）は、排熱が少ない場合、蒸気タービン（73）の動力では圧縮機（61）の容量が不足する場合、蒸気タービン（73）の動力と共働して圧縮機（61）を駆動するように構成されている。
【００５８】
〈作用〉
次に、上述したコージェネレーションシステム（11）における空気調和装置（10）の運転動作について説明する。
【００５９】
上記空気調和装置（10）は、燃焼排ガスが有する熱エネルギによって駆動され、冷熱及び温熱を生成する。すなわち、排熱源（31）であるガスタービンが燃焼ガスによって駆動し、この燃焼ガスの燃焼排ガスが動力変換機（30）に供給される。一方、上記ガスタービンが発生する動力は、主発電機に伝達される。該主発電機が発生した電力は、オフィスビルに供給される。
【００６０】
そこで、上記空気調和装置（10）における動力変換機（30）の動作について図２に基づき説明する。
【００６１】
先ず、ポンプ（71）を駆動すると、作動媒体である水が蒸気発生器（72）に供給される。この蒸気発生器（72）には、排熱が排熱源（31）から熱通路（32）を介して供給されているので、該蒸気発生器（72）において、排熱と作動媒体とが熱交換し、過熱蒸気の作動媒体が生成される。
【００６２】
この過熱蒸気の作動媒体は、蒸気タービン（73）に供給される。該蒸気タービン（73）において、過熱蒸気（水蒸気）の作動媒体が膨張し、この作動媒体の膨張によって蒸気タービン（73）が回転して動力を発生する。
【００６３】
上記蒸気タービン（73）から流出した作動媒体は、凝縮器（74）に流れる。この凝縮器（74）には、冷却流体が供給されているので、該凝縮器（74）において、冷却流体と作動媒体とが熱交換し、作動媒体が凝縮する。この凝縮した作動媒体は、ポンプ（71）に吸引され、上述の動作が繰り返される。
【００６４】
次に、空調時において、上記蒸気タービン（73）で発生した動力は、動力軸（12）を介して空調機（20）の圧縮機（61）に伝達され、該圧縮機（61）が駆動する。該圧縮機（61）が駆動すると、空調機（20）の作動媒体が圧縮されて該圧縮機（61）より吐出する。
【００６５】
そこで、冷房運転（正サイクル）の動作について説明する。上記四路切換弁（62）は、図１の実線側に切り換わっているので、図１の矢印に示すように、上記圧縮機（61）より吐出した作動媒体は、室外熱交換器（63）に流れる。該作動媒体は、室外熱交換器（63）で室外空気（21）と熱交換して凝縮し、膨張弁（64）で膨張した後、室内熱交換器（65）に流れる。更に、上記作動媒体は、室内熱交換器（65）で室内空気（22）と熱交換して蒸発し、室内空気（22）を冷却して圧縮機（61）に戻る。この循環動作を繰り返し、室内を冷房する。
【００６６】
一方、暖房運転（逆サイクル）の動作について説明すると、四路切換弁（62）が図１の破線側に切り換わる。そして、図１に鎖線矢符で示すように、上記圧縮機（61）より吐出した作動媒体は、室内熱交換器（65）に流れる。該作動媒体は、室内熱交換器（65）で室内空気（22）と熱交換して凝縮し、室内空気（22）を加温する。その後、上記作動媒体は、膨張弁（64）で膨張した後、室外熱交換器（63）に流れ、室外空気（21）と熱交換して蒸発し、圧縮機（61）に戻る。この循環動作を繰り返し、室内を暖房する。
【００６７】
また、上記空調機（20）が運転を停止している場合、つまり、例えば、中間期の空調負荷がない場合、上記蒸気タービン（73）で発生した動力は、動力軸（12）を介して補助発電機（40）に伝達される。そして、該補助発電機（40）が駆動し、発電する。この補助発電機（40）の発生電力は、単にオフィスビルの需要電力の一部を補う。
【００６８】
また、上記空調負荷が少ない場合、空調機（20）における圧縮機（61）の駆動動力が小さいので、蒸気タービン（73）の動力の一部が圧縮機（61）に伝達され、他の動力が補助発電機（40）に分配される。そして、該補助発電機（40）が蒸気タービン（73）の動力の一部で発電を行う。
【００６９】
また、上記排熱が少ない場合、蒸気タービン（73）の動力では圧縮機（61）の容量が不足するときは、電動機（50）を駆動する。該電動機（50）の動力は、圧縮機（61）に伝達され、蒸気タービン（73）の動力と共働して圧縮機（61）を駆動する。
【００７０】
〈前提技術の効果〉
以上のように、本前提技術によれば、排熱によって過熱蒸気の作動媒体を生成し、該作動媒体によって発生した動力変換機（30）の動力により、空調機（20）の圧縮機（61）を駆動するようにしたために、上記排熱の有効利用を図ることができると同時に、ボトミング発電を行うことによって高効率化を図ることができる。
【００７１】
つまり、本前提技術によれば、ガスタービン等の排熱源（31）の排熱を有効利用することができる。この結果、ガスタービン等に投入される燃焼エネルギを有効に活用でき、コージェネレーションシステム（11）におけるシステム全体の効率の向上を図ることができる。
【００７２】
特に、蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機（20）を排熱によって駆動することができるので、該空調機（20）の効率を向上させることができる。
【００７３】
また、上記蒸気タービン（73）の動力を空調機（20）と補助発電機（40）とに分配するので、運転効率をより向上させることができる。
【００７４】
また、上記電動機（50）を設けているので、排熱が少ない場合においても空調機（20）を確実に駆動させることができ、信頼性の向上を図ることができる。
【００７５】
また、上記空調機（20）と動力変換機（30）の作動媒体を同一の作動媒体にすると、装置全体の簡略化を図ることができる。
【００７６】
また、上記空調機（20）と動力変換機（30）の作動媒体を異なる作動媒体にすると、適用の自由度が大きくなり、装置の適用範囲を拡大することができる。
【００７７】
また、冷却流体をクーリングタワー等の冷却器で冷却すると、動力変換機（30）の動力変換効率の向上を図ることができる。
【００７８】
また、上記空調機（20）と動力変換機（30）を別個の構成体にすると、該空調機（20）及び動力変換機（30）の単純化を図ることができる。つまり、上記空調機（20）及び動力変換機（30）を専用品にする必要がなく、汎用化を図ることができる。
【００７９】
−実施形態１−
次に、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。
【００８０】
図４に示すように、本実施形態の空気調和装置（10）は、実施形態１が空調機（20）と動力変換機（30）とを別個の構成物としたのに代えて、空調機（20）と動力変換機（30）を一体に構成に構成したものである。
【００８１】
つまり、上記空調機（20）の空調回路（60）と動力変換機（30）の変換回路（70）とは、互いに独立した回路を構成しているが、空調機（20）と動力変換機（30）とが一体の構成物に形成されている。更に、上記空調機（20）の室外熱交換器（63）と動力変換機（30）の凝縮器（74）とが一体に形成されて１つの熱交換機構（15）を構成している。
【００８２】
該熱交換機構（15）には、流体通路（33）が接続されている。上記熱交換機構（15）は、空調機（20）の作動媒体と動力変換機（30）の作動媒体と冷却流体とがそれぞれ別個に流れる。そして、上記熱交換機構（15）は、空調機（20）の作動媒体と動力変換機（30）の作動媒体と冷却流体とがそれぞれ熱交換するように構成されている。
【００８３】
したがって、冷房運転時は、空調機（20）の作動媒体と冷却流体とが熱交換して該作動媒体が凝縮すると共に、動力変換機（30）の作動媒体と冷却流体とが熱交換して該作動媒体が凝縮する。
【００８４】
また、暖房運転時は、動力変換機（30）の作動媒体が空調機（20）の作動媒体と熱交換するか、又は動力変換機（30）の作動媒体が空調機（20）の作動媒体及び冷却流体と熱交換し、該動力変換機（30）の作動媒体が凝縮し、空調機（20）の作動媒体が蒸発する。
【００８５】
また、空調機（20）が運転を停止している場合は、動力変換機（30）の作動媒体が冷却流体と熱交換して凝縮する。
【００８６】
以上のように、本実施形態によれば、空調機（20）の暖房運転時において、空調機（20）の作動媒体が熱交換機構（15）において動力変換機（30）の作動媒体の放熱を吸入することができる。この結果、暖房運転時に冷却流体が不要となり、高効率化を図ることができる。その他の構成、作用及び効果は、前提技術と同様である。尚、上記蒸気タービン（73）と圧縮機（61）は、動力軸（12，14）及び電動機（50）を介して連結されている。
【００８７】
【発明の実施の形態２】
次に、本発明の実施形態２を図面に基づいて詳細に説明する。
【００８８】
図５に示すように、本実施形態の空気調和装置（10）は、実施形態２が空調機（20）を可逆サイクルを行うようにしたのに代えて、空調機（20）が正サイクルのみを行うように構成したものである。
【００８９】
つまり、上記空調機（20）は、実施形態２における四路切換弁（62）が省略され、圧縮機（61）と室外熱交換器（63）と膨張弁（64）と室内熱交換器（65）とが順に接続され、冷房運転（正サイクル）のみを行うように構成されている。つまり、上記室外熱交換器（63）は凝縮器（74）であり、室内熱交換器（65）が蒸発器となる。
【００９０】
一方、上記空調機（20）の室内熱交換器（65）には、室内空気が通る空気通路（23）が接続されている。
【００９１】
上記空気通路（23）と、冷却流体が流れる流体通路（33）とは、空気切換え機構である四路切換弁（16）を介して室内と室外とに連通されている。つまり、上記流体通路（33）は、空気で構成される冷却流体が流れ、熱交換機構（15）より下流側の終端が四路切換弁（16）の１つのポートに接続されている。また、上記空気通路（23）は、室内空気が流れ、室内熱交換器（65）より下流側の終端が四路切換弁（16）の１つのポートに接続されている。
【００９２】
また、上記四路切換弁（16）の他の２つのポートは、室内と室外とに連通している。つまり、上記四路切換弁（16）は、空気通路（23）が室内に連通し且つ流体通路（33）が室外に連通している状態（冷房運転時）と、空気通路（23）が室外に連通し且つ流体通路（33）が室内に連通している状態（暖房運転時）とに切り換わるように構成されている。
【００９３】
したがって、空調機（20）の冷房運転時は、四路切換弁（16）が図５の実線側に切り換わり、実施形態２と同様に、室内熱交換器（65）で室内空気が冷却され、この冷却された室内空気が四路切換弁（16）を経て室内に供給される。一方、冷却流体（空気）は、熱交換機構（15）において、空調機（20）の凝縮熱と動力変換機（30）の凝縮熱とを吸収し、四路切換弁（16）を介して室外に放出される。
【００９４】
また、暖房運転時は、空調機（20）が運転を停止し、四路切換弁（16）が図５の破線側に切り換わる。そして、動力変換機（30）における作動流体の凝縮熱によって冷却流体が加温され、この冷却流体が室内に供給され、室内の暖房が行われる。更に、この暖房運転時においては、蒸気タービン（73）が発生する動力によって補助発電機（40）が駆動し、発電を行うことになる。
【００９５】
以上のように、本実施形態によれば、暖房運転を行うと同時に、発電を行うことができるので、効率の向上を図ることができる。しかも、空調機（20）は、冷房専用機に構成すればよく、構成の簡素化を図ることができる。その他の構成、作用及び効果は、実施形態１と同様である。
【００９６】
【発明の実施の形態３】
次に、本発明の実施形態３を図面に基づいて詳細に説明する。
【００９７】
図６に示すように、本実施形態の空気調和装置（10）は、実施形態２の空調機（20）が１つの室内熱交換器（65）を備えたのに代えて、複数の室内熱交換器（65）を備えるようにしたものである。
【００９８】
つまり、上記空調機（20）がいわゆるマルチ型に構成されたもので、排熱源（31）がビル（80）の屋上に設置されると共に、動力変換機（30）及び空調機（20）の圧縮機（61）及び室外熱交換器（63）等がビル（80）の屋上に設置されている。そして、ビル（80）の各室内（81）に室内熱交換器（65）が設置され、該室内熱交換器（65）が配管（66）によって室外熱交換器（63）等に接続されている。その他の構成、作用及び効果は、実施形態２と同様である。
【００９９】
【発明の実施の形態４】
次に、本発明の実施形態４を図面に基づいて詳細に説明する。
【０１００】
図７に示すように、本実施形態の空気調和装置（10）は、実施形態１が圧縮機（61）と蒸気タービン（73）と発電機（40）と電動機（50）とを直結したのに代えて、連結機構（19）を設けたものである。
【０１０１】
つまり、上記電動機（50）と圧縮機（61）とを連結する動力軸（14）には、連結機構（19）が設けられている。また、上記圧縮機（61）と蒸気タービン（73）とを連結する動力軸（12）には、連結機構（19）が設けられている。また、上記蒸気タービン（73）と発電機（40）とを連結する動力軸（13）には、連結機構（19）が設けられている。
【０１０２】
したがって、上記蒸気タービン（73）が出力する動力は、連結機構（19）を介して圧縮機（61）及び発電機（40）に伝達され、電動機（50）が出力する動力は、連結機構（19）を介して圧縮機（61）に伝達される。この結果、運転の切換を円滑に行うことができる。その他の構成、作用及び効果は、実施形態２と同様である。
【０１０３】
【発明の実施の形態５】
次に、本発明の実施形態５を図面に基づいて詳細に説明する。
【０１０４】
図８に示すように、本実施形態の空気調和装置（10）は、実施形態４が発電機（40）と電動機（50）とを設けたのに代えて、電動機（50）が発電機（40）を兼ねるようにしたものである。
【０１０５】
つまり、上記電動機（50）は、圧縮機（61）に動力を出力しない状態において、蒸気タービン（73）の出力動力によって発電を行うことになる。その他の構成、作用及び効果は、実施形態４と同様である。
【０１０６】
【発明の他の実施の形態】
上記前提技術において、冷却流体は、室外空気であってもよい。つまり、動力変換機（30）の作動媒体を室外空気で冷却するようにしてもよい。この場合、室外空気を利用するので、全体構成の簡略化を図ることができると共に、冬期においても運転することができる。
【０１０７】
また、上記前提技術において、冷却流体は、室内空気であってもよい。つまり、動力変換機（30）の作動媒体を室内空気で冷却するようにしてもよい。この場合、室内空気を利用するので、排気の冷熱を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提技術を示す空調機の回路図である。
【図２】本発明の前提技術を示す動力変換機の回路図である。
【図３】本発明の前提技術を示す空気調和装置の概略のブロック図である。
【図４】本発明の実施形態１を示す空気調和装置の回路図である。
【図５】本発明の実施形態２を示す空気調和装置の回路図である。
【図６】本発明の実施形態３を示す空気調和装置の回路図である。
【図７】本発明の実施形態４を示す空気調和装置の回路図である。
【図８】本発明の実施形態５を示す空気調和装置の回路図である。
【符号の説明】
10 空気調和装置
11 コージェネレーションシステム
20 空調機
30 動力変換機
31 排熱源
40 補助発電機
50 電動機
60 空調回路
61 圧縮機
63 室外熱交換器
64 膨張弁
65 室内熱交換器
70 変換回路
71 ポンプ（供給手段）
72 蒸気発生器
73 蒸気タービン
75 凝縮器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
    The present invention relates to an air conditioner, and more particularly to an air conditioner that utilizes exhaust heat in a vapor compression refrigeration cycle.
[0002]
[Prior art]
    Conventionally, an air conditioner of a vapor compression refrigeration cycle includes a compressor, an outdoor heat exchanger, an expansion valve, and an indoor heat exchanger, and performs a cooling operation and a heating operation.
[0003]
    On the other hand, some cogeneration systems include an absorption refrigeration apparatus. This cogeneration system generally generates power by driving a generator with a heat engine such as a diesel engine, a gas engine or a gas turbine, and drives an absorption refrigeration system using exhaust heat of the heat engine to Is generated to perform cooling or the like.
[0004]
    In this cogeneration system that performs cooling, electricity demand exists throughout the year, whereas cooling operation is performed only in the summer. In other words, since cooling is not necessary in the intermediate period or winter season, even if the refrigeration apparatus is driven by exhaust heat, the generated cooling heat is not used. For this reason, in the conventional cogeneration system, the operation of the refrigeration apparatus is not performed during a period when cooling is unnecessary.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
    However, if the refrigeration apparatus is stopped as described above, the exhaust heat from the heat engine is not fully utilized during that time. For example, this problem becomes serious when a cogeneration system is installed in an office building.
[0006]
    In other words, since there is little demand for hot water supply in office buildings, the exhaust heat is hardly used particularly in the intermediate period, and the exhaust heat must be discarded as it is. For this reason, the conventional cogeneration system has a problem that effective use of energy cannot be achieved. In addition, the conventional cogeneration system has a problem that it is difficult to recover the equipment cost by reducing the operating cost.
[0007]
    In particular, in an air conditioner of a vapor compression refrigeration cycle, heat is not directly used as a driving source, so that it has not been conventionally used in a cogeneration system. Therefore, there is a problem that the effective use of exhaust heat cannot be achieved.
[0008]
    The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to effectively utilize exhaust heat in a vapor compression refrigeration cycle and improve the efficiency of the entire apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
        <Summary of invention>
    The present invention drives the compressor of the air conditioner of the vapor compression refrigeration cycle using exhaust heat.
[0010]
        <Solution>
    Specifically, as shown in FIG. 4, the present invention includes a power converter (30) that converts exhaust heat into power, and a compressor (61) that is driven by the power output from the power converter (30). Equipped with a vapor compression refrigeration cycle air conditioner (20)The
[0011]
    The power converter (30) generates power by receiving a steam generator (72) that generates superheated steam working medium by exhaust heat and the superheated steam working medium generated by the steam generator (72). Steam turbine (73), condenser (74) for condensing working medium flowing out from steam turbine (73), and supply means for supplying working medium condensed in condenser (74) to steam generator (72) (71) is connected to the conversion circuit (70).
[0012]
    Further, the power converter (30) and the air conditioner (20) are formed as an integral structure, while the power converter (30) conversion circuit (70) and the air conditioner (20) air conditioning circuit. (60) is configured in an independent circuit, and the condenser (74) of the power converter (30) and the heat source side heat exchanger (63) of the air conditioner (20) are integrated into one. Constitutes one heat exchange mechanism (15).
[0013]
    The air conditioning circuit (60) of the air conditioner (20) may be configured to perform a reversible cycle.
[0014]
    The air conditioning circuit (60) of the air conditioner (20) is configured to perform only the positive cycle, and the air conditioner (20) is cooled with air cooled by the use side heat exchanger (65). On the other hand, it may be configured to perform heating with air heated by the heat exchange mechanism (15).
[0015]
    The power converter (30) is connected to a generator (40) and supplies power to the air conditioner (20) during air conditioning, while power is supplied to the generator (40) when the air conditioner (20) is stopped. May be configured to supply.
[0016]
    The power converter (30) may be configured to be connected to a generator (40) and distribute and supply power to the generator (40) and the air conditioner (20).Yes.
[0017]
    AlsoThe air conditioner (20) may be connected to an electric motor (50) that drives the compressor (61) in cooperation with the power of the power converter (30).
[0018]
    The condenser (74) of the power converter (30) may be configured to be supplied with cooling water cooled by a cooler and to condense the working medium with the cooling water.
[0019]
    The condenser (74) of the power converter (30) may be configured to be supplied with outdoor air and to condense the working medium with the outdoor air.
[0020]
    The condenser (74) of the power converter (30) may be configured to be supplied with indoor air discharged from the room and condense the working medium with the room air.
[0021]
    The power converter (30) and the air conditioner (20) are formed as separate and independent components, while the power converter (30) and the air conditioner (20) include a power shaft (12 ).
[0022]
    In addition, the power converter (30) is connected to the generator (40), and when the air conditioner (20) is stopped, the power generator (40) is heated by the heat radiation of the condenser (74) and at the same time the generator (40) May be configured to driveYes.
[0023]
    AlsoThe generator (40) driven by the power generated by the power converter (30) and the compressor (61) of the air conditioner (20) are driven in cooperation with the power generated by the power converter (30). The power converter (30) includes a steam turbine (73) that generates power, while the motor (50), the coupling mechanism (19), and the compressor (61) The coupling mechanism (19), the steam turbine (73), the coupling mechanism (19), and the generator (40) may be coupled in order.
[0024]
    sandThat is, in the present invention, the power converter (30) converts exhaust heat into power, and the compressor (61) of the air conditioner (20) is driven by the power output from the power converter (30).
[0025]
    For example, in the steam generator (72), the power converter (30) generates a superheated steam working medium by exhaust heat. A steam turbine (73) receives the working medium of the superheated steam to generate power. The working medium flowing out of the steam turbine (73) is condensed by the condenser (74) and then returned to the steam generator (72) by the supply means (71).
[0026]
    The power of the power converter (30) is supplied to the generator (40) when the air conditioner (20) is stopped, and the generator (40) generates power.
[0027]
    The compressor (61) is driven by the electric motor (50) when there is little exhaust heat.
[0028]
    The working medium of the power converter (30) is cooled by the cooling water, outdoor air, or indoor air in the condenser (74).
[0029]
    Moreover, heating operation may be performed by the heat radiation of the condenser (74) of the power converter (30).
[0030]
【The invention's effect】
    Therefore, according to the present invention, a working medium of superheated steam is generated by exhaust heat, and the compressor (61) of the air conditioner (20) is driven by the power of the power converter (30) generated by the working medium. As a result, the exhaust heat can be used effectively, and at the same time, high efficiency can be achieved by performing bottoming power generation.
[0031]
    That is, according to the present invention, exhaust heat can be used effectively. As a result, the combustion energy input to the gas turbine or the like can be used effectively, and the efficiency of the entire system in the cogeneration system can be improved.
[0032]
    In particular, since the air conditioner (20) of the vapor compression refrigeration cycle can be driven by exhaust heat, the efficiency of the air conditioner (20) can be improved.
[0033]
    In addition, the heat source side heat exchanger (63) of the air conditioner (20) and the condenser (74) of the power converter (30) are integrated to form a heat exchange mechanism (15). During operation, the working medium of the air conditioner (20) can suck the heat released from the working medium of the power converter (30) in the heat exchange mechanism (15). As a result, no cooling fluid is required during heating operationThus, high efficiency can be achieved.
[0034]
    Further, if the power of the steam turbine (73) is distributed to the air conditioner (20) and the generator (40), the operation efficiency can be further improved.
[0035]
    Further, when the electric motor (50) is provided, the air conditioner (20) can be driven reliably even when the exhaust heat is low, and the reliability can be improved.
[0036]
    In addition, if the working medium of the air conditioner (20) and the power converter (30) is the same working medium, the entire device can be simplified.The
[0037]
    AlsoWhen the cooling fluid is cooled by a cooler such as a cooling tower, the power conversion efficiency can be improved.
[0038]
    Further, when the working medium of the power converter (30) is cooled with outdoor air, the outdoor air is used, so that the overall configuration can be simplified and the operation can be performed even in winter. .
[0039]
    In addition, when the working medium of the power converter (30) is cooled with room air, the indoor air is used, so that the exhaust heat can be recovered.The
[0040]
    AlsoIn the heat exchange mechanism (15), if the air is heated by the working medium of the power converter (30) and heated, the heating operation can be performed at the same time as the power generation. Can be planned. Moreover, the air conditioner (20) may be configured as a cooling only machine, and the configuration can be simplified.
[0041]
    The motor (50), the coupling mechanism (19), the compressor (61), the coupling mechanism (19), the steam turbine (73), the coupling mechanism (19), and the generator (40) are coupled in order. Then, operation switching can be performed smoothly.
[0042]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1
    Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0043]
    Therefore, after describing the prerequisite technology that is the premise of Embodiment 1 of the present invention, Embodiment 1 of the present invention will be described.
[0044]
        −Technology −
    As shown in FIGS.,SkyThe air conditioner (10) constitutes a cogeneration system (11). The cogeneration system (11) is installed in an office building.
[0045]
    The air conditioner (10) includes an air conditioner (20) and a power converter (30), and an auxiliary generator (40) that is a generator (40) and an electric motor (50). The air conditioner (20) and the power converter (30) are formed as separate and independent components.
[0046]
    The air conditioner (20) includes an air conditioning circuit (60) constituting a vapor compressor (61) refrigeration cycle. The air conditioning circuit (60) includes a compressor (61), a four-way switching valve (62), an outdoor heat exchanger (63) that is a heat source side heat exchanger, an expansion valve (64) that is an expansion mechanism, and use side heat. An indoor heat exchanger (65), which is an exchanger, is connected in order by a pipe (66). The air conditioning circuit (60) is configured such that the working medium is filled and the working medium circulates.
[0047]
    The outdoor heat exchanger (63) is configured to exchange heat with the outdoor air (21) and the working medium, and the indoor heat exchanger (65) is configured to heat the indoor air (22) and the working medium. Configured to replace. The air conditioning circuit (60) is configured to perform a reversible cycle. That is, the air conditioning circuit (60) is configured to perform a forward cycle cooling operation and a reverse cycle heating operation.
[0048]
    The compressor (61) includes a piston-type or rotary-type compression mechanism, but does not include a drive source such as an electric motor. In addition, an artificial refrigerant such as R22, R407C, and R410A, a natural refrigerant such as CO2, or a mixed refrigerant thereof is applied to the working medium.
[0049]
    The power converter (30) includes a closed circuit conversion circuit (70). The conversion circuit (70) of the power converter (30) and the air conditioning circuit (60) of the air conditioner (20) are configured as independent circuits. As shown in FIG. 2, the conversion circuit (70) of the power converter (30) has a pump (71), a steam generator (72), a steam turbine (73), and a condenser (74) in order ( 75) connected and configured. And the said conversion circuit (70) is comprised so that a working medium may be filled and this working medium may circulate.
[0050]
    For example, water is used as a working medium of the conversion circuit (70) in the power converter (30). However, an artificial refrigerant such as R22, R407C, and R410A, a natural refrigerant such as CO2, or a mixed refrigerant thereof may be applied to the working medium. Furthermore, the working medium of the power converter (30) may be the same working medium as the working medium of the air conditioner (20), or a working medium different from the working medium of the air conditioner (20). Also good.
[0051]
    The pump (71) constitutes supply means for circulating the working medium, and supplies the working medium to the steam generator (72).
[0052]
    Exhaust heat is supplied to the steam generator (72) from the exhaust heat source (31) through the heat passage (32). The steam generator (72) is configured to heat the working medium with exhaust heat to generate superheated steam working medium. The exhaust heat source (31) is composed of, for example, a gas turbine, and the exhaust heat of the gas turbine is supplied to the steam generator (72). In addition, the said gas turbine drives a main generator, for example. The power generated by the main generator covers all or part of the power demand of the office building.
[0053]
    The steam turbine (73) constitutes a conversion mechanism that converts heat into power. The steam turbine (73) is configured to receive the working medium of superheated steam (steam) from the steam generator (72), expand the working medium, and rotate to generate power by the expansion of the working medium. Has been. The steam turbine (73) is connected to the compressor (61) of the air conditioner (20) via the power shaft (12) and is configured to drive the compressor (61).
[0054]
    The condenser (74) is configured so that a cooling fluid is supplied via the fluid passage (33) and heat-exchanges between the cooling fluid and the working medium (water vapor). And the said condenser (74) is comprised so that the working medium which is water vapor | steam may be condensed. Although not shown, the cooling fluid is composed of cooling water cooled by a cooler such as a cooling tower, for example. The working medium (water) condensed in the condenser (74) is sucked into the pump (71) and supplied from the pump (71) to the steam generator (72).
[0055]
    In short, in the air conditioner (10), as shown in FIG. 3, the power converter (30) receives exhaust heat from the exhaust heat source (31) and outputs power, and the power of the power converter (30) is output. Is supplied to the compressor (61) of the air conditioner (20), and is configured as a so-called exhaust heat drive type.
[0056]
    The auxiliary generator (40) is connected to the steam turbine (73) via a power shaft (13). The auxiliary generator (40) is configured to generate power by being driven by the power of the steam turbine (73) when the air conditioner (20) has stopped the air conditioning operation. Further, the auxiliary generator (40) is configured to generate power by receiving a part of the power of the steam turbine (73) because the driving power of the compressor (61) is small when the air conditioning load is small. . The generated power of the auxiliary generator (40) is merely a part of the demand power of the office building and does not bear the main power.
[0057]
    The electric motor (50) is connected to the compressor (61) via a power shaft (14). When the exhaust heat is low, the electric motor (50) cooperates with the power of the steam turbine (73) when the capacity of the compressor (61) is insufficient with the power of the steam turbine (73). It is comprised so that it may drive.
[0058]
        <Action>
    Next, the operation | movement operation | movement of the air conditioning apparatus (10) in the cogeneration system (11) mentioned above is demonstrated.
[0059]
    The air conditioner (10) is driven by the thermal energy of the combustion exhaust gas, and generates cold and warm heat. That is, the gas turbine that is the exhaust heat source (31) is driven by the combustion gas, and the combustion exhaust gas of the combustion gas is supplied to the power converter (30). On the other hand, the power generated by the gas turbine is transmitted to the main generator. The electric power generated by the main generator is supplied to the office building.
[0060]
    Therefore, the operation of the power converter (30) in the air conditioner (10) will be described with reference to FIG.
[0061]
    First, when the pump (71) is driven, water as a working medium is supplied to the steam generator (72). Since the exhaust heat is supplied to the steam generator (72) from the exhaust heat source (31) via the heat passage (32), the exhaust heat and the working medium are heated in the steam generator (72). In exchange, a working medium of superheated steam is generated.
[0062]
    The working medium of this superheated steam is supplied to the steam turbine (73). In the steam turbine (73), the working medium of superheated steam (steam) expands, and the expansion of the working medium causes the steam turbine (73) to rotate to generate power.
[0063]
    The working medium flowing out of the steam turbine (73) flows to the condenser (74). Since the cooling fluid is supplied to the condenser (74), the cooling fluid and the working medium exchange heat in the condenser (74), and the working medium is condensed. The condensed working medium is sucked into the pump (71), and the above operation is repeated.
[0064]
    Next, during air conditioning, the power generated in the steam turbine (73) is transmitted to the compressor (61) of the air conditioner (20) via the power shaft (12), and the compressor (61) is driven. To do. When the compressor (61) is driven, the working medium of the air conditioner (20) is compressed and discharged from the compressor (61).
[0065]
    Therefore, the operation of the cooling operation (forward cycle) will be described. Since the four-way switching valve (62) is switched to the solid line side in FIG. 1, the working medium discharged from the compressor (61) is transferred to the outdoor heat exchanger (63 ). The working medium exchanges heat with the outdoor air (21) in the outdoor heat exchanger (63), condenses, expands in the expansion valve (64), and then flows into the indoor heat exchanger (65). Further, the working medium evaporates by exchanging heat with the indoor air (22) in the indoor heat exchanger (65), cools the indoor air (22), and returns to the compressor (61). This circulation operation is repeated to cool the room.
[0066]
    On the other hand, the operation of the heating operation (reverse cycle) will be described. The four-way switching valve (62) is switched to the broken line side in FIG. Then, as indicated by a chain line arrow in FIG. 1, the working medium discharged from the compressor (61) flows into the indoor heat exchanger (65). The working medium is condensed by exchanging heat with the indoor air (22) in the indoor heat exchanger (65), and warms the indoor air (22). Thereafter, the working medium is expanded by the expansion valve (64), then flows to the outdoor heat exchanger (63), exchanges heat with the outdoor air (21), evaporates, and returns to the compressor (61). This circulation operation is repeated to heat the room.
[0067]
    Further, when the air conditioner (20) has stopped operating, that is, for example, when there is no air conditioning load in the intermediate period, the power generated in the steam turbine (73) is transmitted via the power shaft (12). It is transmitted to the auxiliary generator (40). Then, the auxiliary generator (40) is driven to generate power. The power generated by the auxiliary generator (40) simply supplements a part of the power demand of the office building.
[0068]
    In addition, when the air conditioning load is small, the driving power of the compressor (61) in the air conditioner (20) is small, so that part of the power of the steam turbine (73) is transmitted to the compressor (61) and other power Is distributed to the auxiliary generator (40). And this auxiliary generator (40) generates electric power with a part of motive power of a steam turbine (73).
[0069]
    Further, when the exhaust heat is low, the motor (50) is driven when the capacity of the compressor (61) is insufficient with the power of the steam turbine (73). The power of the electric motor (50) is transmitted to the compressor (61) and drives the compressor (61) in cooperation with the power of the steam turbine (73).
[0070]
        <Prerequisite technologyEffect>
    As above, the bookPrerequisite technologyAccording to the present invention, a working medium of superheated steam is generated by exhaust heat, and the compressor (61) of the air conditioner (20) is driven by the power of the power converter (30) generated by the working medium. The exhaust heat can be effectively used, and at the same time, high efficiency can be achieved by performing bottoming power generation.
[0071]
    That is, bookPrerequisite technologyAccordingly, the exhaust heat of the exhaust heat source (31) such as a gas turbine can be effectively used. As a result, the combustion energy input to the gas turbine or the like can be used effectively, and the efficiency of the entire system in the cogeneration system (11) can be improved.
[0072]
    In particular, since the air conditioner (20) of the vapor compression refrigeration cycle can be driven by exhaust heat, the efficiency of the air conditioner (20) can be improved.
[0073]
    Further, since the power of the steam turbine (73) is distributed to the air conditioner (20) and the auxiliary generator (40), the operation efficiency can be further improved.
[0074]
    Further, since the electric motor (50) is provided, the air conditioner (20) can be reliably driven even when there is little exhaust heat, and the reliability can be improved.
[0075]
    Moreover, if the working medium of the said air conditioner (20) and a power converter (30) is made into the same working medium, the simplification of the whole apparatus can be achieved.
[0076]
    Moreover, if the working medium of the said air conditioner (20) and a power converter (30) is made into a different working medium, the freedom degree of application will become large and the applicable range of an apparatus can be expanded.
[0077]
    Further, when the cooling fluid is cooled by a cooler such as a cooling tower, the power conversion efficiency of the power converter (30) can be improved.
[0078]
    If the air conditioner (20) and the power converter (30) are separate components, the air conditioner (20) and the power converter (30) can be simplified. In other words, the air conditioner (20) and the power converter (30) do not need to be dedicated products, and can be generalized.
[0079]
        Embodiment 1
    Next, the present inventionEmbodiment 1Will be described in detail with reference to the drawings.
[0080]
    As shown in FIG. 4, the air conditioner (10) of the present embodiment has an air conditioner instead of the air conditioner (20) and the power converter (30) in the first embodiment as separate components. (20) and the power converter (30) are integrally configured.
[0081]
    That is, the air conditioning circuit (60) of the air conditioner (20) and the conversion circuit (70) of the power converter (30) constitute an independent circuit, but the air conditioner (20) and the power converter (30) is formed as an integral component. Furthermore, the outdoor heat exchanger (63) of the air conditioner (20) and the condenser (74) of the power converter (30) are integrally formed to constitute one heat exchange mechanism (15).
[0082]
    A fluid passage (33) is connected to the heat exchange mechanism (15). In the heat exchange mechanism (15), the working medium of the air conditioner (20), the working medium of the power converter (30), and the cooling fluid flow separately. And the said heat exchange mechanism (15) is comprised so that the working medium of an air conditioner (20), the working medium of a power converter (30), and a cooling fluid may each heat-exchange.
[0083]
    Therefore, during the cooling operation, the working medium of the air conditioner (20) and the cooling fluid exchange heat, the working medium condenses, and the working medium of the power converter (30) exchanges heat with the cooling fluid. The working medium condenses.
[0084]
    During heating operation, the working medium of the power converter (30) exchanges heat with the working medium of the air conditioner (20), or the working medium of the power converter (30) is the working medium of the air conditioner (20). Then, heat exchange with the cooling fluid is performed, the working medium of the power converter (30) is condensed, and the working medium of the air conditioner (20) is evaporated.
[0085]
    In addition, when the air conditioner (20) has stopped operating, the working medium of the power converter (30) exchanges heat with the cooling fluid and condenses.
[0086]
    As described above, according to the present embodiment, during the heating operation of the air conditioner (20), the working medium of the air conditioner (20) is radiated from the working medium of the power converter (30) in the heat exchange mechanism (15). Can be inhaled. As a result, no cooling fluid is required during heating operation, and high efficiency can be achieved. Other configurations, actions and effectsPrerequisite technologyIt is the same. The steam turbine (73) and the compressor (61) are connected via a power shaft (12, 14) and an electric motor (50).
[0087]
Implementation of the inventionForm 2]
    Next, the present inventionEmbodiment 2Will be described in detail with reference to the drawings.
[0088]
    As shown in FIG. 5, in the air conditioner (10) of the present embodiment, the air conditioner (20) has only a forward cycle instead of the air conditioner (20) having a reversible cycle in the second embodiment. It is comprised so that it may perform.
[0089]
    That is, in the air conditioner (20), the four-way selector valve (62) in the second embodiment is omitted, and the compressor (61), the outdoor heat exchanger (63), the expansion valve (64), and the indoor heat exchanger ( 65) are connected in order, and only cooling operation (forward cycle) is performed. That is, the outdoor heat exchanger (63) is a condenser (74), and the indoor heat exchanger (65) is an evaporator.
[0090]
    On the other hand, an air passage (23) through which room air passes is connected to the indoor heat exchanger (65) of the air conditioner (20).
[0091]
    The air passage (23) and the fluid passage (33) through which the cooling fluid flows are communicated with the room and the outdoors via a four-way switching valve (16) that is an air switching mechanism. That is, a cooling fluid composed of air flows through the fluid passage (33), and the downstream end of the heat exchange mechanism (15) is connected to one port of the four-way switching valve (16). Moreover, indoor air flows through the air passage (23), and the downstream end of the indoor heat exchanger (65) is connected to one port of the four-way switching valve (16).
[0092]
    The other two ports of the four-way switching valve (16) communicate with the room and the outdoors. In other words, the four-way switching valve (16) has a state in which the air passage (23) communicates with the room and the fluid passage (33) communicates with the outside (at the time of cooling operation), and the air passage (23) is outdoors. And the fluid passage (33) is configured to switch to a state (during heating operation) communicating with the room.
[0093]
    Therefore, during the cooling operation of the air conditioner (20), the four-way selector valve (16) is switched to the solid line side in FIG. 5, and the indoor air is cooled by the indoor heat exchanger (65) as in the second embodiment. The cooled room air is supplied to the room through the four-way switching valve (16). On the other hand, the cooling fluid (air) absorbs the condensation heat of the air conditioner (20) and the condensation heat of the power converter (30) in the heat exchange mechanism (15), and passes through the four-way switching valve (16). Released outside the room.
[0094]
    Further, during the heating operation, the air conditioner (20) stops operating, and the four-way selector valve (16) switches to the broken line side in FIG. Then, the cooling fluid is heated by the heat of condensation of the working fluid in the power converter (30), this cooling fluid is supplied to the room, and the room is heated. Furthermore, during this heating operation, the auxiliary generator (40) is driven by the power generated by the steam turbine (73) to generate power.
[0095]
    As described above, according to the present embodiment, power generation can be performed at the same time as the heating operation, so that the efficiency can be improved. Moreover, the air conditioner (20) may be configured as a cooling only machine, and the configuration can be simplified. Other configurations, actions and effectsEmbodiment 1It is the same.
[0096]
Implementation of the inventionForm 3]
    Next, the present inventionEmbodiment 3Will be described in detail with reference to the drawings.
[0097]
    FIG.As shown in, the air conditioner (10) of this embodiment isEmbodiment 2The air conditioner (20) is provided with a plurality of indoor heat exchangers (65) instead of including one indoor heat exchanger (65).
[0098]
    That is, the air conditioner (20) is configured in a so-called multi-type, and the exhaust heat source (31) is installed on the roof of the building (80), and the power converter (30) and the air conditioner (20) A compressor (61), an outdoor heat exchanger (63), and the like are installed on the roof of the building (80). An indoor heat exchanger (65) is installed in each room (81) of the building (80), and the indoor heat exchanger (65) is connected to the outdoor heat exchanger (63) or the like by a pipe (66). Yes. Other configurations, actions and effectsEmbodiment 2It is the same.
[0099]
Implementation of the inventionForm 4]
    Next, the present inventionEmbodiment 4Will be described in detail with reference to the drawings.
[0100]
    FIG.As shown in FIG. 4, the air conditioner (10) of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the compressor (61), the steam turbine (73), the generator (40), and the electric motor (50) are directly connected. The connection mechanism (19) is provided.
[0101]
    That is, a connecting mechanism (19) is provided on the power shaft (14) that connects the electric motor (50) and the compressor (61). The power shaft (12) that connects the compressor (61) and the steam turbine (73) is provided with a connection mechanism (19). The power shaft (13) that connects the steam turbine (73) and the generator (40) is provided with a connection mechanism (19).
[0102]
    Accordingly, the power output from the steam turbine (73) is transmitted to the compressor (61) and the generator (40) via the connection mechanism (19), and the power output from the electric motor (50) is transmitted to the connection mechanism ( 19) to the compressor (61). As a result, the operation can be switched smoothly. Other configurations, actions and effectsEmbodiment 2It is the same.
[0103]
Implementation of the inventionForm 5]
    Next, the present inventionEmbodiment 5Will be described in detail with reference to the drawings.
[0104]
    FIG.As shown in, the air conditioner (10) of this embodiment isEmbodiment 4However, instead of providing the generator (40) and the electric motor (50), the electric motor (50) also serves as the generator (40).
[0105]
    That is, the electric motor (50) generates power with the output power of the steam turbine (73) in a state where no power is output to the compressor (61). Other configurations, actions and effectsEmbodiment 4It is the same.
[0106]
Other Embodiments of the Invention
    the abovePrerequisite technologyIn this case, the cooling fluid may be outdoor air. That is, the working medium of the power converter (30) may be cooled with outdoor air. In this case, since outdoor air is used, the overall configuration can be simplified, and operation can be performed even in winter.
[0107]
    Also, abovePrerequisite technologyThe cooling fluid may be room air. That is, the working medium of the power converter (30) may be cooled with room air. In this case, since the indoor air is used, the cold heat of the exhaust can be recovered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present inventionPrerequisite technologyIt is a circuit diagram of the air conditioner which shows.
FIG. 2 of the present inventionPrerequisite technologyIt is a circuit diagram of the power converter which shows.
FIG. 3 of the present inventionPrerequisite technologyIt is a schematic block diagram of the air conditioning apparatus which shows.
FIG. 4 of the present inventionEmbodiment 1It is a circuit diagram of the air conditioning apparatus which shows.
FIG. 5 shows the present invention.Embodiment 2It is a circuit diagram of the air conditioning apparatus which shows.
FIG. 6 of the present inventionEmbodiment 3It is a circuit diagram of the air conditioning apparatus which shows.
[Fig. 7] of the present invention.Embodiment 4It is a circuit diagram of the air conditioning apparatus which shows.
[Fig. 8] of the present inventionEmbodiment 5It is a circuit diagram of the air conditioning apparatus which shows.
[Explanation of symbols]
10 Air conditioner
11 Cogeneration system
20 Air conditioner
30 Power converter
31 Waste heat source
40 Auxiliary generator
50 electric motor
60 Air conditioning circuit
61 Compressor
63 Outdoor heat exchanger
64 expansion valve
65 Indoor heat exchanger
70 Conversion circuit
71 Pump (supply means)
72 Steam generator
73 Steam turbine
75 condenser

Claims

排熱を動力に変換する動力変換機（30）と、
該動力変換機（30）が出力する動力によって駆動する圧縮機（61）を備えた蒸気圧縮式冷凍サイクルの空調機（20）とを備え、
上記動力変換機（30）は、排熱で過熱蒸気の作動媒体を生成する蒸気発生器（72）と、該蒸気発生器（72）で発生した過熱蒸気の作動媒体を受けて動力を発生する蒸気タービン（73）と、蒸気タービン（73）から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器（74）と、該凝縮器（74）で凝縮した作動媒体を蒸気発生器（72）に供給する供給手段（71）とが接続されて成る変換回路（70）を備え、
上記動力変換機（30）と上記空調機（20）とは、一体の構成体に形成される一方、
上記動力変換機（30）の変換回路（70）と空調機（20）の空調回路（60）とが互いに独立した回路に構成されると共に、上記動力変換機（30）の凝縮器（74）と空調機（20）の熱源側熱交換器（63）とが一体化されて１つの熱交換機構（15）を構成している
ことを特徴とする空気調和装置。A power converter (30) that converts waste heat into power,
A vapor compression refrigeration cycle air conditioner (20) provided with a compressor (61) driven by the power output by the power converter (30) ;
The power converter (30) generates power by receiving a steam generator (72) that generates superheated steam working medium by exhaust heat and the superheated steam working medium generated by the steam generator (72). Steam turbine (73), condenser (74) for condensing working medium flowing out from steam turbine (73), and supply means for supplying working medium condensed in condenser (74) to steam generator (72) (71) is connected to the conversion circuit (70),
While the power converter (30) and the air conditioner (20) are formed as an integral structure,
The conversion circuit (70) of the power converter (30) and the air conditioning circuit (60) of the air conditioner (20) are configured as independent circuits, and the condenser (74) of the power converter (30). An air conditioner characterized in that the heat source side heat exchanger (63) of the air conditioner (20) is integrated to form one heat exchange mechanism (15) .

請求項１において、
空調機（20）の空調回路（60）は、可逆サイクルを行うように構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。 In claim 1 ,
The air conditioner (60) of the air conditioner (20) is configured to perform a reversible cycle.

請求項１において、
空調機（20）の空調回路（60）は、正サイクルのみを行うように構成され、
空調機（20）は、利用側熱交換器（65）で冷却された空気で冷房を行う一方、熱交換機構（15）で加温された空気で暖房を行うように構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。 In claim 1 ,
The air conditioning circuit (60) of the air conditioner (20) is configured to perform only the positive cycle,
The air conditioner (20) is configured to cool with the air cooled by the use side heat exchanger (65) and to heat with the air heated by the heat exchange mechanism (15). An air conditioner characterized.

請求項１において、
動力変換機（30）は、発電機（40）が連結され、空調時に動力を空調機（20）に供給する一方、空調機（20）の停止時に動力を上記発電機（40）に供給するように構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。In claim 1,
The power converter (30) is connected to the generator (40) and supplies power to the air conditioner (20) during air conditioning, while supplying power to the generator (40) when the air conditioner (20) is stopped. It is comprised as follows, The air conditioning apparatus characterized by the above-mentioned.

請求項１において、
動力変換機（30）は、発電機（40）が連結され、該発電機（40）と空調機（20）とに動力を分配して供給するように構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。In claim 1,
The power converter (30) is connected to a generator (40), and is configured to distribute and supply power to the generator (40) and the air conditioner (20). Harmony device.

請求項１において、
空調機（20）は、動力変換機（30）の動力と共働して圧縮機（61）を駆動する電動機（50）が連結されている
ことを特徴とする空気調和装置。In claim 1,
The air conditioner (20) is connected to an electric motor (50) that drives the compressor (61) in cooperation with the power of the power converter (30).

請求項１において、
動力変換機（30）の凝縮器（74）は、冷却器で冷却された冷却水が供給され、該冷却水によって作動媒体を凝縮させるように構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。 In claim 1 ,
The air conditioner characterized in that the condenser (74) of the power converter (30) is configured to be supplied with cooling water cooled by a cooler and to condense the working medium with the cooling water.

請求項１において、
動力変換機（30）の凝縮器（74）は、室外空気が供給され、該室外空気によって作動媒体を凝縮させるように構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。 In claim 1 ,
The condenser (74) of the power converter (30) is configured to be supplied with outdoor air and to condense the working medium with the outdoor air.

請求項１において、
動力変換機（30）の凝縮器（74）は、室内から排出される室内空気が供給され、該室内空気によって作動媒体を凝縮させるように構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。 In claim 1 ,
The air conditioner characterized in that the condenser (74) of the power converter (30) is configured to be supplied with room air discharged from the room and to condense the working medium with the room air.

請求項１において、
動力変換機（30）と空調機（20）とは、互いに別個独立した構成体に形成される一方、該動力変換機（30）と空調機（20）とは、動力軸（12）によって連結されている
ことを特徴とする空気調和装置。In claim 1,
The power converter (30) and the air conditioner (20) are formed as separate and independent components, while the power converter (30) and the air conditioner (20) are connected by a power shaft (12). An air conditioner characterized by being made.

請求項３において、
動力変換機（30）は、発電機（40）が連結され、空調機（20）の停止時に、凝縮器（74）の放熱によって暖房を行うと同時に、上記発電機（40）を駆動するように構成されている
ことを特徴とする空気調和装置。 In claim 3 ,
The power converter (30) is connected to the generator (40). When the air conditioner (20) is stopped, the power converter (30) is heated by the heat radiation of the condenser (74), and at the same time, drives the generator (40). It is comprised in the air conditioning apparatus characterized by the above-mentioned.

請求項１において、
動力変換機（30）が発生する動力によって駆動する発電機（40）と、動力変換機（30）が発生する動力と共働して空調機（20）の圧縮機（61）を駆動する電動機（50）とが設けられ、
動力変換機（30）は、動力を発生する蒸気タービン（73）を備える一方、
上記電動機（50）と連結機構（19）と圧縮機（61）と連結機構（19）と蒸気タービン（73）と連結機構（19）と発電機（40）とが順に連結されている
ことを特徴とする空気調和装置。In claim 1,
A generator (40) driven by the power generated by the power converter (30) and an electric motor driving the compressor (61) of the air conditioner (20) in cooperation with the power generated by the power converter (30) (50) is provided,
The power converter (30) includes a steam turbine (73) that generates power,
The motor (50), the coupling mechanism (19), the compressor (61), the coupling mechanism (19), the steam turbine (73), the coupling mechanism (19), and the generator (40) are coupled in order. An air conditioner characterized.