JP2008267700A - 冷却加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収納部の加熱効率を向上させることにより省エネルギー化を図ることのできる冷却加熱装置を提供する。
【解決手段】ヒートポンプ運転中に停止した圧縮機４１の運転を再開する際に、冷却する収納部のみの冷却運転を所定時間Ｔ１行ってからヒートポンプ運転に切り換える冷却防止運転を行うようにしたので、圧縮機４１が停止することによって冷えた冷媒が第１及び第２の放熱器３６ａ，６ｂ流入することはなく、冷えた冷媒による加熱する収納部３０ａ，３０ｂの冷却を防止して収納部３０ａ，３０ｂの加熱効率を向上させることができ、省エネルギー化を図ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の収納部を有し、一部の収納部を加熱すると同時にその他の収納部を加熱することのできる冷却加熱装置に関するものである。

従来、この種の冷却加熱装置としては、物品を収納する複数の収納部と、各収納部に設けられた熱交換器及び圧縮機を有する冷媒回路とを備え、圧縮機から吐出した冷媒を一部の熱交換器において放熱させるとともに、一部の熱交換器において放熱した冷媒をその他の熱交換器において吸熱させることにより、一部の熱交換器が設けられた収納部を加熱し、その他の熱交換器が設けられた収納部を冷却するヒートポンプ運転を行うようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記冷却加熱装置では、冷却する収納部の温度が設定温度に達すると圧縮機を停止し、冷却する収納部の温度が所定温度以上になると圧縮機を運転するように、圧縮機の運転と停止が繰り返される。
特開２００４−０７８４４０号公報

従来の冷却加熱装置では、冷却する収納部の温度が設定温度に達して圧縮機が停止すると冷媒の温度が低下するため、再び圧縮機の運転を開始したときに加熱する収納部を冷却してしまう。また、加熱する収納部はヒートポンプ運転及び電熱ヒータによって加熱されるようになっているため、電熱ヒータの熱量によってヒートポンプ運転の加熱負荷が小さくなることによりヒートポンプ運転の効率が低下したり、電熱ヒータの運転率が高くなったりする。これにより、加熱する収納部の加熱効率が低下し、省エネルギー化を図ることができない。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、収納部の加熱効率を向上させることにより省エネルギー化を図ることのできる冷却加熱装置を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するために、物品を収納する複数の収納部と、各収納部に設けられた熱交換器、収納部外に設けられた放熱器及び圧縮機を有する冷媒回路とを備えた冷却加熱装置において、前記圧縮機から吐出した冷媒を一部の熱交換器において放熱させることにより、一部の熱交換器が設けられた収納部を加熱し、一部の熱交換器において放熱した冷媒をその他の熱交換器において吸熱させることにより、その他の熱交換器が設けられた収納部を冷却するヒートポンプ運転用の冷媒流路と、圧縮機から吐出した冷媒を、物品を加熱する収納部に設けられた一部の熱交換器に流通させることなく、放熱器を介して物品を冷却する収納部に設けられたその他の熱交換器に流通させることにより、一部の熱交換器が設けられた収納部の冷却のみを行う冷却運転用の冷媒流路とを切り換える流路切換手段と、ヒートポンプ運転中に停止した圧縮機の運転を再開する際に、流路切換手段によって冷却運転用の冷媒流路に切り換え、所定の条件を満たしたときにヒートポンプ運転用の冷媒流路に切り換える制御手段とを備えている。

これにより、圧縮機の停止によって冷えた冷媒が加熱する収納部に設けられたその他の熱交換器に流入することはなく、冷えた冷媒による加熱する収納部の冷却が防止され、収納部の加熱効率が向上する。

また、本発明は前記目的を達成するために、物品を収納する複数の収納部と、各収納部に設けられた熱交換器、収納部外に設けられた放熱器及び圧縮機を有する冷媒回路とを備え、圧縮機から吐出した冷媒を一部の熱交換器において放熱させることにより、一部の熱交換器が設けられた収納部を加熱し、一部の熱交換器において放熱した冷媒をその他の熱交換器において吸熱させることにより、その他の熱交換器が設けられた収納部を冷却するヒートポンプ運転を行う冷却加熱装置において、加熱する収納部に設けられたヒータと、ヒートポンプ運転を開始してから所定の条件を満したときにヒータを運転する制御手段を備えている。

これにより、収納部の加熱負荷が大きい状態でヒートポンプ運転を行われることから、ヒートポンプ運転の効率を向上させることが可能となり、収納部の加熱効率が向上する。

また、本発明は前記目的を達成するために、物品を収納する複数の収納部と、各収納部に設けられた熱交換器、収納部外に設けられた放熱器及び圧縮機を有する冷媒回路とを備え、圧縮機から吐出した冷媒を一部の熱交換器において放熱させることにより、一部の熱交換器が設けられた収納部を加熱し、一部の熱交換器において放熱した冷媒をその他の熱交換器において吸熱させることにより、その他の熱交換器が設けられた収納部を冷却するヒートポンプ運転を行う冷却加熱装置において、加熱する収納部に設けられたヒータと、加熱する収納部の温度を検出する収納部用温度センサと、ヒートポンプ運転及びヒータによって収納部を加熱する際に、収納部用温度センサの検出温度が第１の所定温度となると、ヒータを停止し、収納部用温度センサの検出温度が第１の所定温度よりも高い第２の所定温度となると、ヒートポンプ運転を停止する制御手段とを備えている。

これにより、収納部がヒータよりもヒートポンプ運転によって主に加熱されることから、ヒータの運転率を低下させることが可能となり、収納部の加熱効率が向上する。

本発明によれば、収納部の加熱効率を向上させることができるので、省エネルギー化を図ることが可能となる。

図１乃至図１１は本発明の第１の実施形態を示すもので、図１は自動販売機の全体斜視図、図２は自動販売機の正面断面図、図３は自動販売機の側面断面図、図４は冷媒回路を示す自動販売機の概略構成図、図５は制御系を示すブロック図、図６は冷却防止運転に関するフローチャート、図７はヒートポンプ運転と電熱ヒータの運転に関するフローチャート、図８は圧縮機及び電熱ヒータの運転の停止動作に関するフローチャート、図９は除霜運転に関するフローチャート、図１０は機械室用送風機の運転に関するフローチャート、図１１は電磁弁の動作に関するフローチャートである。

この冷却加熱装置としての自動販売機は、前面を開口した自動販売機本体１０と、自動販売機本体１０の前面を開閉する外扉２０とを備えている。

自動販売機本体１０は、内部を上下に仕切ることにより、上部に商品収納部３０が設けられ、下部に機械室４０が設けられている。

外扉２０は、販売商品の商品サンプルを収納して展示するためのサンプル展示部２１、商品選択スイッチ２２、硬貨投入口２３、紙幣投入口２４、返却レバー２５、硬貨返却口２６及び商品取出口２７が前面に設けられている。外扉２０は、左右方向の一端側が自動販売機本体１０の左右方向の一端側に回転自在に支持されている。

商品収納部３０は、上面側、背面側、底面側及び左右両側面側が断熱材３１によって形成され、商品収納部３０の前面側は、断熱性の内扉３２によって開閉されるようになっている。また、商品収納部３０は、断熱性の仕切板３３によって左右に仕切られており、第１の収納部３０ａ、第２の収納部３０ｂ及び第３の収納部３０ｃが設けられている。第１の収納部３０ａ、第２の収納部３０ｂ及び第３の収納部３０ｃのそれぞれには、商品を上下に積み重ねて収納し、下端側から商品を一つずつ搬出可能な商品収納コラム３４が複数設けられている。

第１の収納部３０ａには、第１の収納部３０ａに収納された商品を冷却するための熱交換器としての第１の蒸発器３５ａと、第１の収納部３０ａに収納された商品を加熱するための熱交換器としての第１の放熱器３６ａと、第１の蒸発器３５ａまたは第１の放熱器３６ａを流通する冷媒と熱交換する空気を流通させるための熱交換器用送風機としての第１の送風機３７ａと、第１の放熱器３６ａによって商品を加熱する際に不足する熱量を補うための第１の電熱ヒータ３８ａとが設けられている。

第２の収納部３０ｂには、第２の収納部３０ｂに収納された商品を冷却するための熱交換器としての第２の蒸発器３５ｂと、第２の収納部３０ｂに収納された商品を加熱するための熱交換器としての第２の放熱器３６ｂと、第２の蒸発器３５ｂまたは第２の放熱器３６ｂを流通する冷媒と熱交換する空気を流通させるための熱交換器用送風機としての第２の送風機３７ｂと、第２の放熱器３６ｂによって商品を加熱する際に不足する熱量を補うための第２の電熱ヒータ３８ｂとが設けられている。

第３の収納部３０ｃには、第３の収納部３０ｃに収納された商品を冷却するための熱交換器としての第３の蒸発器３５ｃと、第１の蒸発器３５ａ、第２の蒸発器３５ｂ及び第３の蒸発器３５ｃから流出する冷媒に更に吸熱させるための第４の蒸発器３５ｄと、第３の蒸発器３５ｃ及び第４の蒸発器３５ｄを流通する冷媒と熱交換する空気を流通させるための熱交換器用送風機としての第３の送風機３７ｃとが設けられている。また、第４の蒸発器３５ｄは、第３の蒸発器３５ｃの空気流通方向上流側に配置されている。

本実施形態において、第１の収納部３０ａ及び第２の収納部３０ｂは、冷却または加熱の切換が可能であり、第３の収納部３０ｃは冷却専用となっている。

機械室４０は、外気が内部を流通可能なように吸気口及び排気口が設けられている。機械室４０内には、冷媒を圧縮するための圧縮機４１と、機械室４０内を流通する空気中に廃熱を放出するための放熱器としての第３の放熱器４２と、機械室４０内に外部の空気を流通させるための放熱器用送風機としての第１の機械室用送風機４３及び放熱器用送風機または圧縮機用送風機としての第２の機械室用送風機４４が設けられている。

圧縮機４１は、低段側圧縮部４１ａと高段側圧縮部４１ｂを有する二段圧縮機からなり、吸入した冷媒を低段側圧縮部４１ａにおいて圧縮し、低段側圧縮部４１ａにおいて圧縮された冷媒を更に高段側圧縮部４１ｂにおいて圧縮して吐出するものである。二段圧縮機は、冷媒を二段階に圧縮することから、高い動作圧力及び高い差圧に対応することが可能であり、例えば二酸化炭素等を冷媒として用いた冷媒回路に適用される。また、圧縮機４１は、電動のモータによって駆動するようになっており、インバータ制御等によってモータの回転数を変更することによって冷媒の吐出量を変更することが可能となっている。

第１の機械室用送風機４３及び第２の機械室用送風機４４は、それぞれ電動モータによって駆動するようになっており、第３の放熱器４２を流通する冷媒と熱交換する空気を流通させるようになっている。また、第２の機械室用送風機４４の空気流通方向下流側には、圧縮機４１が配置されており、第２の機械室用送風機４４によって圧縮機４１が冷却されるようになっている。

また、商品収納部３０及び機械室４０には、図４に示すような冷媒回路５０が構成され、自然系冷媒であり高圧側が超臨界状態となる二酸化炭素が冷媒として用いられる。冷媒回路５０は、第１の蒸発器３５ａ、第２の蒸発器３５ｂ、第３の蒸発器３５ｃ、第４の蒸発器３５ｄ、第１の放熱器３６ａ、第２の放熱器３６ｂ、圧縮機４１、第４の蒸発器３５ｄから流出する冷媒と第３の放熱器４２から流出する冷媒とを熱交換するための第１の内部熱交換器５１、第１の内部熱交換器５１を流出して圧縮機４１に吸入される冷媒と第１の放熱器３６ａ及び第２の放熱器３６ｂから流出する冷媒とを熱交換するための第２の内部熱交換器５２、冷媒の流量を変更可能な電動の減圧手段としての第１〜第３の膨張弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ、冷媒の流路を開閉するための開閉弁としての第１〜第６の電磁弁５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆを有し、銅管またはステンレス管によって接続されている。

圧縮機４１の冷媒吐出側は、第１の放熱器３６ａ及び第２の放熱器３６ｂのそれぞれの冷媒流入側に並列に接続され、第１の放熱器３６ａ及び第２の放熱器３６ｂの冷媒流入側の流路には、それぞれ第１の電磁弁５４ａ及び第２の電磁弁５４ｂが設けられている。第１の放熱器３６ａ及び第２の放熱器３６ｂの冷媒流出側は、第２の内部熱交換器５２の高圧冷媒流入側に並列に接続され、第２の内部熱交換器５２の高圧冷媒流出側は、第３の放熱器４２の冷媒流入側に接続されている。また、第３の放熱器４２の冷媒流入側の流路には、圧縮機４１の冷媒吐出側が第３の電磁弁５４ｃを介して接続されている。第３の放熱器４３の冷媒流出側は、第１の内部熱交換器５１の高圧冷媒流入側に接続され、第１の内部熱交換器５１の高圧冷媒流出側は、第１の蒸発器３５ａ、第２の蒸発器３５ｂ及び第３の蒸発器３５ｃそれぞれの冷媒流入側に並列に接続されている。第１の蒸発器３５ａ、第２の蒸発器３５ｂ及び第３の蒸発器３５ｃの冷媒流入側の流路には、それぞれ第１の膨張弁５３ａ、第２の膨張弁５３ｂ及び第３の膨張弁５３ｃが設けられ、第１の膨張弁５３ａ、第２の膨張弁５３ｂ及び第３の膨張弁５３ｃの上流側の流路には、それぞれ第４の電磁弁５４ｄ、第５の電磁弁５４ｅ及び第６の電磁弁５４ｆが設けられている。第１の蒸発器３５ａ、第２の蒸発器３５ｂ及び第３の蒸発器３５ｃそれぞれの冷媒流出側は、第４の蒸発器３５ｄの冷媒流入側に並列に接続され、第４の蒸発器３５ｄの冷媒流出側は、第１の内部熱交換器５１の低圧冷媒流入側に接続されている。第１の内部熱交換器５１の低圧冷媒流出側は、第２の内部熱交換器５２の低圧冷媒流入側に接続され、第２の内部熱交換器５２の低圧冷媒流出側は、圧縮機４１の冷媒吸入側に接続されている。

また、この自動販売機は、第１の収納部３０ａ、第２の収納部３０ｂ及び第３の収納部３０ｃの温度をそれぞれ制御するための制御部６０を備えている。

制御部６０は、マイクロコンピュータによって構成され、そのメモリには、第１の収納部３０ａ、第２の収納部３０ｂ及び第３の収納部３０ｃの温度をそれぞれ制御するためのプログラムが記憶されている。また、制御部６０には、図５に示すように、第１の送風機３７ａ、第２の送風機３７ｂ、第３の送風機３７ｃ、第１の電熱ヒータ３８ａ、第２の電熱ヒータ３８ｂ、圧縮機４１、第１の機械室用送風機４３、第２の機械室用送風機４４、第１〜第３の膨張弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ、第１〜第６の電磁弁５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ、各収納部３０ａ，３０ｂ，３０ｃ内の温度を検出するための収納部用温度センサとしての第１〜第３の温度センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ、機械室４０内を流通する外気の温度を検出するための機械室用温度センサとしての第４の温度センサ６２が接続されている。制御部６０は、第１〜第４の温度センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２の検出信号を受信し、第１〜第４の温度センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２の検出信号に応じた出力信号を第１の送風機３７ａ、第２の送風機３７ｂ、第３の送風機３７ｃ、第１の電熱ヒータ３８ａ、第２の電熱ヒータ３８ｂ、圧縮機４１、第１の機械室用送風機４３、第２の機械室用送風機４４、第１〜第３の膨張弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ、第１〜第６の電磁弁５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆに送信するようになっている。

以上のように構成された自動販売機において、第１の収納部３０ａ、第２の収納部３０ｂ及び第３の収納部３０ｃを全て冷却する場合、制御部６０は、第１の電磁弁５４ａ及び第２の電磁弁５４ｂを閉鎖し、第３の電磁弁５４ｃ、第４の電磁弁５４ｄ、第５の電磁弁５４ｅ及び第６の電磁弁５４ｆを開放し、第１の送風機３７ａ、第２の送風機３７ｂ、第３の送風機３７ｃ、圧縮機４１、第１の機械室用送風機４３、第２の機械室用送風機４４を運転する。

圧縮機４１から吐出された冷媒は、第３の電磁弁５４ｃ、第３の放熱器４２、第１の内部熱交換器５１の高圧側を順次流通し、分岐されて第４の電磁弁５４ｄ、第５の電磁弁５４ｅ及び第６の電磁弁５４ｆが設けられた流路に流入する。第４の電磁弁５４ｄが設けられた流路を流通する冷媒は、第１の膨張弁５３ａ、第１の蒸発器３５ａを流通して第４の蒸発器３５ｄに流入し、第５の電磁弁５４ｅが設けられた流路を流通する冷媒は、第２の膨張弁５３ｂ、第２の蒸発器３５ｂを流通して第４の蒸発器３５ｄに流入し、第６の電磁弁５４ｆが設けられた流路を流通する冷媒は、第３の膨張弁５３ｃ、第３の蒸発器３５ｃを流通して第４の蒸発器３５ｄに流入する。第４の蒸発器３５ｄから流出した冷媒は、第１の内部熱交換器５１の低圧側及び第２の内部熱交換器５２の低圧側を通って圧縮機４１に吸入される。

このときの各収納部３０ａ，３０ｂ，３０ｃの温度制御は、それぞれ第１〜第３の蒸発器３５ａ，３５ｂ，３５ｃの冷媒流入側に設けられた第４〜第６の電磁弁５４ｄ，５４ｅ，５４ｆの開閉によって行われる。即ち、例えば、第１の収納部３０ａに関して、第１の温度センサ６１ａの検出温度が所定温度以下になると、第４の電磁弁５４ｄによって冷媒流路を閉鎖し、第１の温度センサ６１ａの検出温度が所定温度よりも高くなると、それぞれ第４の電磁弁５４ｄによって冷媒流路を開放する。また、第１〜第３の温度センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃの全ての検出温度が同時に所定温度以下になる場合には、第４〜第６の電磁弁５４ｄ，５４ｅ，５４ｆによって冷媒流路を閉鎖するとともに、圧縮機４１を停止して冷媒回路５０の冷媒の流通を停止する。そして、第１〜第３の温度センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃのうちいずれかの検出温度が所定温度よりも高くなると、それに対応する第４〜第６の電磁弁５４ｄ，５４ｅ，５４ｆによって冷媒流路を開放するとともに、圧縮機４１を運転して冷媒回路５０に冷媒を流通させる。

また、第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂに対応する第１及び第２の温度センサ６１ａ，６１ｂの検出温度が所定温度に達して第４及び第５の電磁弁５４ｄ，５４ｅによって冷媒流路を閉鎖する場合には、第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂに設けられた第１及び第２の送風機３７ａ，３７ｂは運転を停止するが、第３の収納部３０ｃの第3の温度センサ６１ｃの検出温度が所定温度に達して第６の電磁弁５４ｆによって冷媒流路を閉鎖する場合に、圧縮機４１が運転している場合には、第３の送風機３７ｃの運転を継続する。これにより、第１の蒸発器３５ａ及び第２の蒸発器３５ｂの一方または両方を流通する冷媒は、第４の蒸発器３５ｄにおいて更に第１の収納部３０ａの空気から吸熱する。

また、第１の収納部３０ａを加熱し、第２の収納部３０ｂ及び第３の収納部３０ｃを冷却する場合、制御部６０は、第２の電磁弁５４ｂ、第３の電磁弁５４ｃ及び第４の電磁弁５４ｄを閉鎖し、第１の電磁弁５４ａ、第５の電磁弁５４ｅ及び第６の電磁弁５４ｆを開放し、第１の送風機３７ａ、第２の送風機３７ｂ、第３の送風機３７ｃ、圧縮機４１、第１の機械室用送風機４３、第２の機械室用送風機４４を運転する。

圧縮機４１から吐出された冷媒は、第１の電磁弁５４ａ、第１の放熱器３６ａ、第２の内部熱交換器５２の高圧側、第３の放熱器４２、内部熱交換器５１の高圧側を流通し、分岐されて第５の電磁弁５４ｅ及び第６の電磁弁５４ｆが設けられた流路に流入する。第５の電磁弁５４ｅが設けられた流路を流通する冷媒は、第２の膨張弁５３ｂ、第２の蒸発器３５ｂを流通して第４の蒸発器３５ｄに流入し、第６の電磁弁５４ｆが設けられた流路を流通する冷媒は、第３の膨張弁５３ｃ、第３の蒸発器３５ｃを流通して第４の蒸発器３５ｄに流入する。第４の蒸発器３５ｄから流出した冷媒は、第１の内部熱交換器５１の低圧側及び第２の内部熱交換器５２の低圧側を通って圧縮機４１に吸入される。

また、第２の収納部３０ｂを加熱し、第１の収納部３０ａ及び第３の収納部３０ｃを冷却する場合、制御部６０は、第１の電磁弁５４ａ、第３の電磁弁５４ｃ及び第５の電磁弁５４ｅを閉鎖し、第２の電磁弁５４ｂ、第４の電磁弁５４ｄ及び第６の電磁弁５４ｆを開放し、第１の送風機３７ａ、第２の送風機３７ｂ、第３の送風機３７ｃ、圧縮機４１、第１の機械室用送風機４３、第２の機械室用送風機４４を運転する。

更に、第１の収納部３０ａ及び第２の収納部３０ｂを加熱し、第３の収納部３０ｃを冷却する場合、制御部６０は、第３の電磁弁５４ｃ、第４の電磁弁５４ｄ及び第５の電磁弁５４ｅを閉鎖し、第１の電磁弁５４ａ、第２の電磁弁５４ｂ及び第６の電磁弁５４ｆを開放し、第１の送風機３７ａ、第２の送風機３７ｂ、第３の送風機３７ｃ、圧縮機４１、第１の機械室用送風機４３、第２の機械室用送風機４４を運転する。

このように、第１の収納部３０ａ及び第２の収納部３０ｂの一方または両方を加熱し、それ以外の収納部を冷却するヒートポンプ運転を行う場合、冷却する収納部の温度制御は、第４〜第６の電磁弁５４ｄ，５４ｅ，５４ｆのうち対応する電磁弁の開閉によって行い、加熱する収納部の温度制御は、それぞれ第１及び第２の電磁弁５４ａ，５４ｂのうち対応する電磁弁の開閉と第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂのうち対応する電熱ヒータへの通電及び通電の停止によって行われる。即ち、冷却する収納部の温度センサの全ての検出温度が同時に所定温度以下となる場合には、第４〜第６の電磁弁５４ｄ，５４ｅ，５４ｆのうち対応する電磁弁によって冷媒流路を閉鎖するとともに、圧縮機４１を停止するが、圧縮機４１が停止中の加熱する収納部は、第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂのうち対応する電熱ヒータによって加熱され、対応する電熱ヒータへの通電及び通電の停止によって温度が制御される。

また、ヒートポンプ運転は、運転効率が高くなる外気温度の範囲、即ち、第４の温度センサ６２の検出温度Ｔが所定温度範囲（例えば０℃〜２８℃）のときのみ行い、第４の温度センサ６２の検出温度Ｔが所定温度範囲外のときには加熱する第1及び第2の収納部３０ａ，３０ｂを第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂによって加熱する。

また、ヒートポンプ運転時や冷却負荷が小さい場合など、冷媒の吸熱量が不足する場合には、第４の蒸発器３５ｄにおいて冷媒が吸熱することから、圧縮機４１の起動時の吐出冷媒温度が短時間で上昇し、加熱能力が向上する。

また、例えば、第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂを加熱し、第３の収納部３０ｃを冷却するヒートポンプ運転中において、第３の収納部３０ｃの第３の温度センサ６１ｃの検出温度ｔ１が所定温度ｔａ１以下となって圧縮機４１の運転を停止すると、冷媒回路５０の冷媒の温度が低くなる。その後、第３の温度センサ６１ｃの検出温度ｔ１が設定温度ｔｂ１（ｔａ１≦ｔｂ１）より高くなって停止している圧縮機４１を再び運転すると、冷えた冷媒が加熱する収納部３０ａ，３０ｂの放熱器３６ａ，３６ｂに流入し、冷えた冷媒によって加熱する収納部３０ａ，３０ｂが冷却される。このような加熱する第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂの冷却を防止するために冷却防止運転を行う。冷却防止運転に関する制御部６０の動作を、図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、第３の収納部３０ｃの第３の温度センサ６１ｃの検出温度ｔ１が設定温度ｔａ１以下となると(ステップＳ１)、圧縮機４１及び第１及び第２の機械室用送風機４３，４４を停止する（ステップＳ２）。次に、第３の温度センサ６１ｃの検出温度ｔ１が設定温度ｔｂ１（ｔａ１≦ｔｂ１）より高くなると（ステップＳ３）、圧縮機４１を運転し、第３の膨張弁５３ｃの弁開度を小さくし、第１及び第２の電磁弁５４ａ，５４ｂを閉鎖して第３の電磁弁５４ｃを開放する（ステップＳ４）。圧縮機４１の運転を開始してから所定時間Ｔ１が経過すると（ステップＳ５）、第３の膨張弁５３ｃの弁開度を大きくして通常の弁開度に戻し、第１及び第２の電磁弁５４ａ，５４ｂを開放して第３の電磁弁５４ｃを閉鎖し、第１及び第２の機械室用送風機４３，４４の一方または両方の運転を開始する（ステップＳ６）。

ここで、第１及び第２の機械室用送風機４３，４４は、運転を停止することなく、回転数を低下させて送風量を減少させるようにしてもよい。

次に、例えば、第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂを加熱する際のヒートポンプ運転と第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂの運転に関する制御部６０の動作を、図７のフローチャートを用いて説明する。

まず、圧縮機４１及び第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂが停止した状態において、前述したように圧縮機４１を運転して冷却防止運転を行い（ステップＳ１１）、その後ヒートポンプ運転を行う（ステップＳ１２）。圧縮機４１の運転を開始してから所定時間Ｔ２が経過すると（ステップＳ１３）、第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂの運転を開始する（ステップＳ１４）。

また、制御部６０は、図８に示すように、例えば、第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂの加熱をヒートポンプ運転と第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂによって行っているとき（ステップＳ２１）、第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂの温度が上昇して、第１及び第２の温度センサ６１ａ，６１ｂの検出温度ｔ２が第１の設定温度ｔａ２以上になると(ステップＳ２２)、第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂの運転を停止し（ステップＳ２３）、第１及び第２の温度センサ６１ａ，６１ｂの検出温度ｔ２が第１の所定温度ｔａ２よりも高い第２の所定温度ｔｂ２以上になると（ステップＳ２４）、圧縮機４１を停止する（ステップＳ２５）。

また、この自動販売機は、冷却している第３の収納部３０ｃの第３の蒸発器３５ｃに付着する霜を取り除くために、所定時間毎（例えば３時間毎）に圧縮機４１を停止して所定時間（例えば２０分間）第３の送風機３７ｃを運転するようになっている。このとき、制御部６０は、図９に示すように、除霜運転の開始予定時刻になると（ステップＳ３１）、圧縮機４１の運転状態を検知し（ステップＳ３２）、圧縮機４１が運転していない状態を検知してから除霜運転を開始する（ステップＳ３３）。

また、ヒートポンプ運転時における第１及び第２の機械室用送風機４３，４４の運転に関して制御部６０は、図１０に示すように、第４の温度センサ６２の検出温度ｔ３が所定温度ｔａ３（例えば２０℃）以下のときには（ステップＳ４１）、第１の機械室用送風機４３のみを運転し（ステップＳ４２）、第４の温度センサ６２の検出温度ｔ３が所定温度ｔｂ３（ｔａ３≦ｔｂ３）より高くなると（ステップＳ４３）、第１の機械室用送風機４３及び第２の機械室用送風機４４を運転する（ステップＳ４４）。これにより、外気温に応じて圧縮機４１が第２の機械室用送風機４４によって冷却される。

また、ヒートポンプ運転時において、第１〜第３の収納部３０ａ，３０ｂ，３０ｃが所定温度に達して圧縮機４１を停止する際に、制御部６０は、図１１に示すように、圧縮機４１が停止すると（ステップＳ５１）、第１及び第２の電磁弁５４ａ，５４ｂ、第４〜第６の電磁弁５４ｄ，５４ｅ，５４ｆを開放し（ステップＳ５２）、所定時間Ｔ３が経過すると（ステップＳ５３）、第１及び第２の電磁弁５４ａ，５４ｂ、第４〜第６の電磁弁５４ｄ，５４ｅ，５４ｆを閉鎖する（ステップＳ５４）。

このように、本実施形態の自動販売機によれば、ヒートポンプ運転中に停止した圧縮機４１の運転を再開する際に、冷却する収納部のみの冷却運転を所定時間Ｔ１行ってからヒートポンプ運転に切り換える冷却防止運転を行うようにしたので、圧縮機４１が停止することによって冷えた冷媒が第１及び第２の放熱器３６ａ，６ｂ流入することはなく、冷えた冷媒による加熱する収納部３０ａ，３０ｂの冷却を防止して収納部３０ａ，３０ｂの加熱効率を向上させることができ、省エネルギー化を図ることができる。

また、ヒートポンプ運転中に停止した圧縮機４１の運転を再開する際に、冷却する収納部のみの冷却運転を所定時間Ｔ１行ってからヒートポンプ運転に切り換えるまでの間、第１及び第２の機械室用送風機４３，４４を停止するようにしたので、圧縮機４１から吐出した冷媒の放熱量を減らすことができ、冷媒の温度を速やかに所定温度に昇温することが可能となる。

また、ヒートポンプ運転中に停止した圧縮機４１の運転を再開する際に、冷却する収納部のみの冷却運転を所定時間Ｔ１行ってからヒートポンプ運転に切り換えるまでの間、第１〜第３の膨張弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃを通過する冷媒の流量をヒートポンプ運転時の冷媒の流量よりも減らすようにしたので、圧縮機４１に吸入される冷媒の流量を減らすことができ、冷媒の温度を速やかに所定温度に昇温することが可能となる。

また、停止している圧縮機４１を運転してヒートポンプ運転を開始してから所定時間経過Ｔ２後に、第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂによって第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂを加熱するようにしたので、第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂの加熱負荷が大きい状態でヒートポンプ運転を行うことから、ヒートポンプ運転の効率を向上させて加熱する第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂの加熱効率を向上させることができ、省エネルギー化を図ることが可能となる。

また、ヒートポンプ運転と第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂによって収納部３０ａ，３０ｂを加熱する際に、第１及び第２の温度センサ６１ａ，６１ｂの検出温度ｔ２が第１の所定温度ｔａ２となると、第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂを停止し、第１及び第２の温度センサ６１ａ，６１ｂの検出温度ｔ２が第１の所定温度ｔａ２よりも高い第２の所定温度ｔｂ２となると、ヒートポンプ運転を停止するようにしたので、収納部３０ａ，３０ｂが第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂよりもヒートポンプ運転によって主に加熱されることから、第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂの運転率を低下させることにより、収納部３０ａ，３０ｂの加熱効率を向上させることができ、省エネルギー化を図ることが可能となる。

また、除霜運転の開始予定時間に、圧縮機４１が運転している場合に、圧縮機４１が停止するタイミングで除霜運転を開始するようにしたので、圧縮機４１の運転及び運転の停止の切り換え回数を減少させることができ、運転効率を向上させることによって省エネルギー化を図ることが可能となる。

また、第４の温度センサ６２の検出温度ｔ３が所定温度ｔｂ３以上になると、第２の機械室用送風機４４を運転し、第４の温度センサ６２の検出温度ｔ３が所定温度ｔａ３よりも低くなると、第２の機械室用送風機４４の運転を停止するようにしたので、高い外気温によって高温となる圧縮機４１を冷却することができ、冷却運転の効率を向上させることが可能となる。

また、ヒートポンプ運転中において、第１〜第３の収納部３０ａ，３０ｂ，３０ｃが所定温度に達して圧縮機４１を停止する際に、圧縮機４１が停止すると、第１及び第２の電磁弁５４ａ，５４ｂ、第４〜第６の電磁弁５４ｄ，５４ｅ，５４ｆを開放し、所定時間Ｔ３が経過すると、第１及び第２の電磁弁５４ａ，５４ｂ、第４〜第６の電磁弁５４ｄ，５４ｅ，５４ｆを閉鎖するようにしたので、冷媒回路５０内の圧力バランスを調整することができ、圧力バランスが崩れることによる異音の発生を防止することが可能となる。

図１２乃至図１４は、本発明の第２の実施形態を示すもので、図１２は制御系を示すブロック図、図１３は冷却防止運転に関するフローチャート、図１４はヒートポンプ運転と電熱ヒータの運転制御に関するフローチャートである。尚、前記実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。

この自動販売機は、冷媒回路５０の圧縮機４１の吐出側を流通する冷媒の温度を検出するための吐出冷媒用温度センサとしての第５の温度センサ６３を備えている。第５の温度センサは、図１２に示すように、制御部６０に接続され、検出信号を制御部６０に送信するようになっている。

本実施形態における冷却防止運転に関する制御部６０の動作を、図１３のフローチャートを用いて説明する。

まず、第３の収納部３０ｃの第３の温度センサ６１ｃの検出温度ｔ４が設定温度ｔａ４以下となると(ステップＳ６１)、圧縮機４１及び第１及び第２の機械室用送風機４３，４４を停止する（ステップＳ６２）。次に、第３の温度センサ６１ｃの検出温度ｔ４が設定温度ｔｂ４（ｔａ４≦ｔｂ４）より高くなると（ステップＳ６３）、圧縮機４１を運転し、第３の膨張弁５３ｃの弁開度を小さくし、第１及び第２の電磁弁５４ａ，５４ｂを閉鎖して第３の電磁弁５４ｃを開放する（ステップＳ６４）。第５の温度センサ６３の検出温度ｔ５が設定温度ｔａ５以上となると（ステップＳ６５）、第３の膨張弁５３ｃの弁開度を大きくして通常の弁開度に戻し、第１及び第２の電磁弁５４ａ，５４ｂを開放して第３の電磁弁５４ｃを閉鎖し、第１及び第２の機械室用送風機４３，４４の一方または両方の運転を開始する（ステップＳ６６）。

次に、例えば、第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂを加熱する際のヒートポンプ運転と第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂの運転に関する制御部６０の動作を、図１４のフローチャートを用いて説明する。

まず、圧縮機４１及び第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，８ｂが停止した状態において、前述したように圧縮機４１を運転して冷却防止運転を行い（ステップＳ７１）、その後ヒートポンプ運転を行う（ステップＳ７２）。次に、第１及び第２の温度センサ６１ａ，６１ｂの検出温度ｔ６が設定温度ｔａ６以上になると（ステップＳ７３）、第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂの運転を開始する（ステップＳ７４）。

このように、本実施形態の自動販売機によれば、ヒートポンプ運転中に停止した圧縮機４１の運転を再開する際に、冷却する収納部のみの冷却運転を圧縮機４１から吐出される冷媒の温度が所定温度ｔａ５以上になってからヒートポンプ運転に切り換える冷却防止運転を行うようにしたので、圧縮機４１が停止することによって冷えた冷媒が第１及び第２の放熱器３６ａ，６ｂ流入することはなく、加熱する第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂの冷却を防止して第１及び第２の収納部３０ａ，３０ｂの加熱効率を向上させることができ、省エネルギー化を図ることができる。

また、ヒートポンプ運転中に停止した圧縮機４１の運転を再開する際に、冷却する収納部のみの冷却運転を所定時間行ってからヒートポンプ運転に切り換えるまでの間、第１及び第２の機械室用送風機４３，４４の運転を停止するようにしたので、圧縮機４１から吐出した冷媒の放熱量を減らすことができ、冷媒の温度を速やかに所定温度ｔａ５に昇温することが可能となる。

また、ヒートポンプ運転中に停止した圧縮機４１の運転を再開する際に、冷却する収納部のみの冷却運転を圧縮機４１から吐出される冷媒の温度が所定温度ｔａ５以上になってヒートポンプ運転に切り換えるまでの間、第１〜第３の膨張弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃを通過する冷媒の流量をヒートポンプ運転時の冷媒の流量よりも減らすようにしたので、圧縮機４１に吸入される冷媒の流量を減らすことができ、冷媒の温度を速やかに所定温度ｔａ５に昇温することが可能となる。

また、停止している圧縮機４１を運転してヒートポンプ運転を開始してから収納部３０ａ，３０ｂの温度が所定温度ｔａ６になった後に、第１及び第２の電熱ヒータ３８ａ，３８ｂによって収納部３０ａ，３０ｂを加熱するようにしたので、収納部３０ａ，３０ｂの加熱の負荷が大きい状態でヒートポンプ運転を行うことから、ヒートポンプ運転の効率を向上させて収納部３０ａ，３０ｂの加熱効率を向上させることができ、省エネルギー化を図ることが可能となる。

尚、前記実施形態では、冷媒回路５０を循環する冷媒として高圧側が超臨界状態となる二酸化炭素を用いたものを示したが、例えばフルオロカーボン等の他の冷媒を用いても同様の効果を得ることが可能である。

本発明の第１の実施形態を示す自動販売機の全体斜視図 自動販売機の正面断面図 自動販売機の側面断面図 冷媒回路を示す自動販売機の概略構成図 制御系を示すブロック図 冷却防止運転に関するフローチャート ヒートポンプ運転と電熱ヒータの運転に関するフローチャート 圧縮機及び電熱ヒータの運転の停止動作に関するフローチャート 除霜運転に関するフローチャート 機械室用送風機の運転に関するフローチャート 電磁弁の動作に関するフローチャート 本発明の第２の実施形態を示す制御系を示すブロック図 冷却防止運転に関するフローチャート ヒートポンプ運転と電熱ヒータの運転制御に関するフローチャート

符号の説明

３０…商品収納部、３０ａ…第１の収納部、３０ｂ…第２の収納部、３０ｃ…第３の収納部、３５ａ…第１の蒸発器、３５ｂ…第２の蒸発器、３５ｃ…第３の蒸発器、３６ａ…第１の放熱器、３６ｂ…第２の放熱器、３６ｃ…第３の放熱器、３７ａ…第１の送風機、３７ｂ…第２の送風機、３７ｃ…第３の送風機、３８ａ…第１の電熱ヒータ、３８ｂ…第２の電熱ヒータ、４０…機械室、４１…圧縮機、４２…第３の放熱器、４３…第１の機械室用送風機、４４…第２の機械室用送風機、５０…冷媒回路、５３ａ…第１の膨張弁、５３ｂ…第２の膨張弁、５３ｃ…第３の膨張弁、５４ａ…第１の電磁弁、５４ｂ…第２の電磁弁、５４ｃ…第３の電磁弁、５４ｄ…第４の電磁弁、５４ｅ…第５の電磁弁、５４ｆ…第６の電磁弁、６０…制御部、６１ａ…第１の温度センサ、６１ｂ…第２の温度センサ、６１ｃ…第３の温度センサ、６２…第４の温度センサ、６３…第５の温度センサ。

Claims (12)

1. 物品を収納する複数の収納部と、各収納部に設けられた熱交換器、収納部外に設けられた放熱器及び圧縮機を有する冷媒回路とを備えた冷却加熱装置において、
   前記圧縮機から吐出した冷媒を一部の熱交換器において放熱させることにより、一部の熱交換器が設けられた収納部を加熱し、一部の熱交換器において放熱した冷媒をその他の熱交換器において吸熱させることにより、その他の熱交換器が設けられた収納部を冷却するヒートポンプ運転用の冷媒流路と、圧縮機から吐出した冷媒を、物品を加熱する収納部に設けられた一部の熱交換器に流通させることなく、放熱器を介して物品を冷却する収納部に設けられたその他の熱交換器に流通させることにより、一部の熱交換器が設けられた収納部の冷却のみを行う冷却運転用の冷媒流路とを切り換える流路切換手段と、
   ヒートポンプ運転中に停止した圧縮機の運転を再開する際に、流路切換手段によって冷却運転用の冷媒流路に切り換え、所定の条件を満たしたときにヒートポンプ運転用の冷媒流路に切り換える制御手段とを備えた
   ことを特徴とする冷却加熱装置。
2. 前記放熱器を流通する冷媒と熱交換する空気を流通させるための放熱器用送風機と、
   冷却運転用の冷媒流路からヒートポンプ運転用の冷媒流路に切り換えるまでの間、放熱器用送風機の送風量をヒートポンプ運転時の送風量よりも減少させる制御手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却加熱装置。
3. 冷却する収納部の熱交換器に流入する冷媒の流量を可変に設けるとともに、冷媒を減圧する減圧手段と、
   冷却運転用の冷媒流路からヒートポンプ運転用の冷媒流路に切り換えるまでの間、減圧手段を通過する冷媒の流量をヒートポンプ運転時の冷媒の流量よりも減少させる制御手段とを備えた
   ことを特徴とする請求項１記載の冷却加熱装置。
4. 前記所定の条件を、圧縮機の運転開始から所定時間経過後とした
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の冷却加熱装置。
5. 圧縮機から吐出される冷媒の温度を検出する吐出冷媒用温度センサを備え、
   前記所定の条件を、吐出冷媒用温度センサの検出温度が所定温度以上の温度を検出したときとした
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の冷却加熱装置。
6. 物品を収納する複数の収納部と、各収納部に設けられた熱交換器、収納部外に設けられた放熱器及び圧縮機を有する冷媒回路とを備え、圧縮機から吐出した冷媒を一部の熱交換器において放熱させることにより、一部の熱交換器が設けられた収納部を加熱し、一部の熱交換器において放熱した冷媒をその他の熱交換器において吸熱させることにより、その他の熱交換器が設けられた収納部を冷却するヒートポンプ運転を行う冷却加熱装置において、
   加熱する収納部に設けられたヒータと、
   ヒートポンプ運転を開始してから所定の条件を満したときにヒータを運転する制御手段を備えた
   ことを特徴とする冷却加熱装置。
7. 前記所定の条件を、ヒートポンプ運転の開始から所定時間経過後とした
   ことを特徴とする請求項６記載の冷却加熱装置。
8. 加熱する収納部の温度を検出する収納部用温度センサを備え、
   前記所定の条件を、収納部用温度センサの検出温度が所定温度以上の温度を検出したときとした
   ことを特徴とする請求項６記載の冷却加熱装置。
9. 物品を収納する複数の収納部と、各収納部に設けられた熱交換器、収納部外に設けられた放熱器及び圧縮機を有する冷媒回路とを備え、圧縮機から吐出した冷媒を一部の熱交換器において放熱させることにより、一部の熱交換器が設けられた収納部を加熱し、一部の熱交換器において放熱した冷媒をその他の熱交換器において吸熱させることにより、その他の熱交換器が設けられた収納部を冷却するヒートポンプ運転を行う冷却加熱装置において、
   加熱する収納部に設けられたヒータと、
   加熱する収納部の温度を検出する収納部用温度センサと、
   ヒートポンプ運転及びヒータによって収納部を加熱する際に、収納部用温度センサの検出温度が第１の所定温度となると、ヒータを停止し、収納部用温度センサの検出温度が第１の所定温度よりも高い第２の所定温度となると、ヒートポンプ運転を停止する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする冷却加熱装置。
10. 熱交換器を流通する冷媒と熱交換する空気を流通させる熱交換器用送風機と、
    前記圧縮機を停止して物品を冷却する収納部の熱交換器用送風機を運転することにより熱交換器に付着する霜を取り除く除霜運転を所定時間毎に行う制御手段と、
    除霜運転の開始予定時間に、圧縮機が運転している場合に、圧縮機が停止するタイミングで除霜運転を開始する制御手段とを備えた
    ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の冷却加熱装置。
11. 前記圧縮機が配置された空間の温度を検出する機械室用温度センサと、
    圧縮機を冷却する空気を流通させる圧縮機用送風機と、
    機械室用温度センサの検出温度が所定温度以上になると圧縮機用送風機を運転し、機械室用温度センサの検出温度が所定温度よりも低くなると圧縮機用送風機を停止する制御手段とを備えた
    ことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載の冷却加熱装置。
12. 前記各熱交換器の冷媒流入側の冷媒回路に、流路を開閉する開閉弁を設け、
    ヒートポンプ運転中において、圧縮機を停止して各開閉弁を閉鎖する際に、開閉弁を開放し、所定時間経過後に開閉弁を閉鎖する制御手段を備えた
    ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一項に記載の冷却加熱装置。

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