JP5087482B2

JP5087482B2 - 冷却加熱装置

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Publication number: JP5087482B2
Application number: JP2008177071A
Authority: JP
Inventors: 誠木村; 基孝田近
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Holdings Corp
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2028-07-07
Also published as: JP2010014384A

Description

本発明は、複数の収納部を有し、各収納部を冷却または加熱するための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第１熱交換器、収納部外に設けられた第２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第１熱交換器及び第２熱交換器において放熱させるとともに、一部の第１熱交換器及び第２熱交換器において放熱した冷媒をその他の第１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ものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１３０８９６号公報

従来の冷却加熱装置では、冷却する収納部の全てが所定温度に達したときに圧縮機を停止するようになっており、加熱する収納部において第１熱交換器から放熱させることができないため、補助の電熱ヒータによって収納部を加熱している。電熱ヒータを利用した収納部の加熱は、冷媒回路のヒートポンプ運転を利用した収納部の加熱と比較してエネルギー効率が低いため、例えば冬季など冷却負荷が小さく加熱負荷が大きい設置条件では、電熱ヒータへの通電時間が長時間となり、消費電力量が著しく増加するおそれがある。

本発明の目的とするところは、収納部の冷却を停止して加熱のみを行う場合においてもエネルギー効率の向上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、物品を収納する複数の収納部と、各収納部に設けられた第１熱交換器、収納部外に設けられた第２熱交換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、加熱する収納部の第１熱交換器において放熱させ、第２熱交換器において吸熱させる外気吸熱用冷媒流路と、圧縮機から吐出した冷媒を、第２熱交換器において放熱させ、冷却する収納部の第１熱交換器において吸熱させる冷却専用冷媒流路と、圧縮機から吐出した冷媒を、加熱する収納部の第１熱交換器及び第２熱交換器において放熱させ、冷却する収納部の第１熱交換器において吸熱させる冷却加熱用冷媒流路と、冷媒流路を開閉する開閉弁と冷媒流路を流通する冷媒を減圧する減圧手段とからなり、冷却専用冷媒流路と冷却加熱用冷媒流路と外気吸熱用冷媒流路とを切り換える切換手段とを備え、冷却専用冷媒流路及び冷却加熱用冷媒流路において、第２熱交換器から冷却する収納部の第１熱交換器に向かって流通する冷媒と、冷却する収納部の第１熱交換器から流出する冷媒とを熱交換する第１内部熱交換器と、冷却加熱用冷媒流路において、加熱する収納部の第１熱交換器から流出する冷媒と圧縮機に吸入される冷媒とを熱交換する第２内部熱交換器と、冷却専用冷媒流路または冷却加熱用冷媒流路から外気吸熱用冷媒流路に切り換える際に、第２熱交換器から流出する冷媒を、第１内部熱交換器を流通させることなく第２内部熱交換器の圧縮機に吸入される冷媒の流路に流通させる前記切換手段とを備え、前記冷媒として二酸化炭素を用いている。

これにより、第２熱交換器において外気からの吸熱が可能となることから、収納部の冷却を停止して加熱のみを行う場合においても、第２熱交換器において外気から吸熱した熱エネルギーが加熱する収納部の熱エネルギーとして利用される。

本発明によれば、収納部の冷却を停止して加熱のみを行う場合においても、第２熱交換器において外気から吸熱した熱エネルギーを加熱する収納部の熱エネルギーとして利用することができるので、エネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

図１乃至図９は本発明の第１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は全ての収納部を冷却する場合を示す自動販売機の概略構成図、図７は第１収納部を加熱し、第２収納部及び第３収納部を冷却する場合を示す自動販売機の概略構成図、図８は収納部の加熱のみ行う場合を示す自動販売機の概略構成図、図９は冷媒流路の切り換え動作に関する制御部の動作を示す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収納部３０ａ、第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃが設けられている。第１収納部３０ａ、第２収納部３０ｂ及び第３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収納部３０ａには、第１収納部３０ａに収納された商品を冷却するための第１熱交換器としての第１蒸発器３５ａと、第１収納部３０ａに収納された商品を加熱するための第１熱交換器としての第１放熱器３６ａと、第１蒸発器３５ａまたは第１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第１送風機３７ａと、第１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電熱ヒータ３８ａとが設けられている。

第２収納部３０ｂには、第２収納部３０ｂに収納された商品を冷却するための第１熱交換器としての第２蒸発器３５ｂと、第２収納部３０ｂに収納された商品を加熱するための第１熱交換器としての第２放熱器３６ｂと、第２蒸発器３５ｂまたは第２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第２送風機３７ｂと、第２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電熱ヒータ３８ｂとが設けられている。

第３収納部３０ｃには、第３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蒸発器３５ｃと、第１蒸発器３５ａ、第２蒸発器３５ｂ及び第３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蒸発器３５ｄと、第３蒸発器３５ｃ及び第４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第３送風機３７ｃとが設けられている。また、第４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収納部３０ａ及び第２収納部３０ｂは、冷却または加熱の切り換えが可能であり、第３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内を流通する空気に対して放熱または吸熱する第２熱交換器としての外部熱交換器４２と、機械室４０内に外部の空気を流通させるための第１の機械室用送風機４３及び第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。

第１機械室用送風機４３及び第２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、外部熱交換器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、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蒸発器３５ａ、第２蒸発器３５ｂ、第３蒸発器３５ｃ、第４蒸発器３５ｄ、第１放熱器３６ａ、第２放熱器３６ｂ、圧縮機４１、第４蒸発器３５ｄから流出する冷媒と外部熱交換器４２から流出する冷媒とを熱交換するための第１内部熱交換器５１、第１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放熱器３６ａ及び第２放熱器３６ｂから流出する冷媒とを熱交換するための第２内部熱交換器５２、減圧手段としての第１〜第５膨張弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ，５３ｅ、冷媒の流路を開閉するための開閉弁としての第１〜第８電磁弁５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ，５４ｇ，５４ｈ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放熱器３６ａ及び第２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放熱器３６ａ及び第２放熱器３６ｂの冷媒流入側の流路には、それぞれ第１電磁弁５４ａ及び第２電磁弁５４ｂが設けられている。第１放熱器３６ａ及び第２放熱器３６ｂの冷媒流出側は、第２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内部熱交換器５２の高圧冷媒流出側は、外部熱交換器４２の冷媒流入側に接続されている。外部熱交換器４２の冷媒流入側の流路には、第１膨張弁５３ａと第３電磁弁５４ｃが互いに並列に接続されている。また、第１膨張弁５３ａ及び第３電磁弁５４ｃと外部熱交換器４２との間の流路には、圧縮機４１の冷媒吐出側が第４電磁弁５４ｄを介して接続されている。外部熱交換器４２の冷媒流出側は、第１内部熱交換器５１の高圧冷媒流入側に接続され、第１内部熱交換器５１の高圧冷媒流出側は、第１蒸発器３５ａ、第２蒸発器３５ｂ及び第３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蒸発器３５ａ、第２蒸発器３５ｂ及び第３蒸発器３５ｃの冷媒流入側の流路には、それぞれ第２膨張弁５３ｂ、第３膨張弁５３ｃ及び第４膨張弁５３ｄが設けられ、第２膨張弁５３ｂ、第３膨張弁５３ｃ及び第４膨張弁５３ｄの上流側の流路には、それぞれ第５電磁弁５４ｅ、第６電磁弁５４ｆ及び第７電磁弁５４ｇが設けられている。また、第１内部熱交換器５１の高圧冷媒流出側と第５電磁弁５４ｅ、第６電磁弁５４ｆ及び第７電磁弁５４ｇとの間の流路には、第５膨張弁５３ｅが設けられている。第１蒸発器３５ａ、第２蒸発器３５ｂ及び第３蒸発器３５ｃそれぞれの冷媒流出側は、第４蒸発器３５ｄの冷媒流入側に並列に接続され、第４蒸発器３５ｄの冷媒流出側は、第１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内部熱交換器５１の低圧冷媒流出側は、第２内部熱交換器５２の低圧冷媒流入側に接続され、第２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、第１内部熱交換器５１の低圧冷媒流出側と第２内部熱交換器５２の低圧冷媒流入側との間の流路には、外部熱交換器４２の冷媒流出側と第１内部熱交換器５１の高圧冷媒流入側との間の流路がバイパス流路によって接続され、バイパス流路には第８電磁弁５４ｈが設けられている。

また、この自動販売機は、第１収納部３０ａ、第２収納部３０ｂ及び第３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収納部３０ａ、第２収納部３０ｂ及び第３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送風機３７ａ、第２送風機３７ｂ、第３送風機３７ｃ、第１電熱ヒータ３８ａ、第２電熱ヒータ３８ｂ、圧縮機４１、第１機械室用送風機４３、第２機械室用送風機４４、第１〜第８の電磁弁５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ，５４ｇ，５４ｈ、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温度センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃが接続されている。制御部６０は、第１〜第３温度センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃの検出信号を受信し、第１〜第３温度センサ６１ａ，６１ｂ，６１ｃの検出信号に応じた出力信号を第１送風機３７ａ、第２送風機３７ｂ、第３送風機３７ｃ、第１電熱ヒータ３８ａ、第２電熱ヒータ３８ｂ、圧縮機４１、第１機械室用送風機４３、第２機械室用送風機４４、第１〜第８電磁弁５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ，５４ｇ，５４ｈ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収納部３０ａ、第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃを全て冷却する場合、第１電磁弁５４ａ、第２電磁弁５４ｂ、第３電磁弁５４ｃ及び第８電磁弁５４ｈを閉鎖し、第４電磁弁５４ｄ、第５電磁弁５４ｅ、第６電磁弁５４ｆ及び第７電磁弁５４ｇを開放して冷媒回路５０を冷却専用冷媒流路に設定し、第１送風機３７ａ、第２送風機３７ｂ、第３送風機３７ｃ、圧縮機４１、第１機械室用送風機４３、第２機械室用送風機４４を運転する。これにより、圧縮機４１から吐出された冷媒は、図６に示すように、第４電磁弁５４ｄ、外部熱交換器４２、第１内部熱交換器５１の高圧側、第５膨張弁５３ｅを順次流通し、分岐されて第５電磁弁５４ｅ、第６電磁弁５４ｆ及び第７電磁弁５４ｇが設けられた流路に流入する。第５電磁弁５４ｅが設けられた流路を流通する冷媒は、第２膨張弁５３ｂ、第１蒸発器３５ａを流通して第４蒸発器３５ｄに流入し、第６電磁弁５４ｆが設けられた流路を流通する冷媒は、第３膨張弁５３ｃ、第２蒸発器３５ｂを流通して第４蒸発器３５ｄに流入し、第７電磁弁５４ｇが設けられた流路を流通する冷媒は、第４膨張弁５３ｄ、第３蒸発器３５ｃを流通して第４蒸発器３５ｄに流入する。第４蒸発器３５ｄから流出した冷媒は、第１内部熱交換器５１の低圧側及び第２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１収納部３０ａを加熱し、第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃを冷却する場合、第２電磁弁５４ｂ、第４電磁弁５４ｄ、第５電磁弁５４ｅ及び第８電磁弁５４ｈを閉鎖し、第１電磁弁５４ａ、第３電磁弁５４ｃ、第６電磁弁５４ｆ及び第７電磁弁５４ｇを開放して冷媒回路５０を冷却加熱用冷媒流路に設定し、第１送風機３７ａ、第２送風機３７ｂ、第３送風機３７ｃ、圧縮機４１、第１機械室用送風機４３、第２機械室用送風機４４を運転する。これにより、圧縮機４１から吐出された冷媒は、図７に示すように、第１電磁弁５４ａ、第１放熱器３６ａ、第２内部熱交換器５２の高圧側、第３電磁弁５４ｃ、外部熱交換器４２、第１内部熱交換器５１の高圧側、第５膨張弁５３ｅを順次流通し、分岐されて第６電磁弁５４ｆ及び第７電磁弁５４ｇが設けられた流路に流入する。第６電磁弁５４ｆが設けられた流路を流通する冷媒は、第３膨張弁５３ｃ、第２蒸発器３５ｂを流通して第４の蒸発器３５ｄに流入し、第７電磁弁５４ｇが設けられた流路を流通する冷媒は、第４膨張弁５３ｄ、第３蒸発器３５ｃを流通して第４蒸発器３５ｄに流入する。第４蒸発器３５ｄから流出した冷媒は、第１内部熱交換器５１の低圧側及び第２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。ここで、第２内部熱交換器５２の高圧冷媒流出側から流出する冷媒は、第１膨張弁５３ａと第３電磁弁５４ｃとの流通抵抗の差から、第１膨張弁５３ａ側の冷媒流路を流通することなく第３電磁弁５４ｃ側の冷媒流路を流通する。

また、第２収納部３０ｂを加熱し、第１収納部３０ａ及び第３収納部３０ｃを冷却する場合、第１電磁弁５４ａ、第４電磁弁５４ｄ、第６電磁弁５４ｆ及び第８電磁弁５４ｈを閉鎖し、第２電磁弁５４ｂ、第３電磁弁５４ｃ、第５電磁弁５４ｅ及び第７電磁弁５４ｇを開放して冷媒回路５０を冷却加熱用冷媒流路に設定し、第１送風機３７ａ、第２送風機３７ｂ、第３送風機３７ｃ、圧縮機４１、第１機械室用送風機４３、第２機械室用送風機４４を運転する。

更に、第１収納部３０ａ及び第２収納部３０ｂを加熱し、第３収納部３０ｃを冷却する場合、第４電磁弁５４ｄ、第５電磁弁５４ｅ、第６電磁弁５４ｆ及び第８電磁弁５４ｈを閉鎖し、第１電磁弁５４ａ、第２電磁弁５４ｂ、第３電磁弁５４ｃ及び第７電磁弁５４ｇを開放して冷媒回路５０を冷却加熱冷媒流路に設定し、第１送風機３７ａ、第２送風機３７ｂ、第３送風機３７ｃ、圧縮機４１、第１機械室用送風機４３、第２機械室用送風機４４を運転する。

前記のように、第１収納部３０ａを加熱し、第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃを冷却するヒートポンプ運転中に、冷却する第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃの温度制御は、それぞれ対応する第６電磁弁５４ｆ及び第７電磁弁５４ｇの開閉によって行う。また、加熱する第１収納部３０ａの温度制御は、第１電磁弁５４ａの開閉と第１電熱ヒータ３８ａ，３８ｂへの通電及び通電の停止によって行う。加熱する第１収納部３０ａが設定温度以上となり、冷却する第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃが設定温度以下となると、圧縮機４１の運転を停止する。圧縮機４１を停止する際、吸熱する第２蒸発器３５ｂ及び第３蒸発器３５ｃの上流側に位置する第６電磁弁５４ｆ及び第７電磁弁５４ｇを開放することにより、冷媒回路５０内の圧力を均一化する。

また、第１収納部３０ａを加熱し、第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃを冷却するヒートポンプ運転中に、冷却する第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃの温度が所定温度より高く、加熱する第１収納部３０ａの温度が所定温度以上となると、第１電磁弁５４ａを閉鎖して、第４電磁弁５４ｄを開放して冷媒回路５０を冷却専用冷媒流路に設定する。

また、第１収納部３０ａを加熱し、第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃを冷却するヒートポンプ運転中に、加熱する第１収納部３０ａが所定温度より低く、第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃが所定温度以下となる場合には、第３電磁弁５４ｃ、第６電磁弁５４ｆ、第７電磁弁５４ｇを閉鎖して、第８電磁弁５４ｈを開放して冷媒回路５０を外気吸熱用冷媒流路に設定する。これにより、圧縮機４１から吐出された冷媒は、図８に示すように、第１電磁弁５４ａ、第１放熱器３６ａ、第２内部熱交換器５２の高圧側、第１膨張弁５３ａ、外部熱交換器４２、第８電磁弁５４ｈ、第２内部熱交換器５２の低圧側を順次流通して圧縮機４１に吸入される。従って、冷媒回路５０の冷媒は、加熱する第１収納部３０ａに対応する第１放熱器３６ａにおいて放熱し、外部熱交換器４２において吸熱する。また、第１収納部３０ａの第１放熱器３６ａにおける放熱量が不足する場合、対応する第１電熱ヒータ３８ａへ通電することにより熱量が補われる。

また、圧縮機４１が停止している場合において、第１収納部３０ａの加熱のみを開始する際の制御部６０の動作を図９のフローチャートを用いて説明する。

圧縮機４１が停止し（ステップＳ１）、冷却する第２収納部３０ｂ及び第３収納部３０ｃの温度センサ６１ｂ，６１ｃの検出温度Ｔが設定温度Ｔｃ以下であり（ステップＳ２）、加熱する第１収納部３０ａの温度センサ６１ａの検出温度が設定温度Ｔｈより低いときには（ステップＳ３）、冷媒回路５０を冷却専用冷媒流路または冷却加熱用冷媒流路に設定し（ステップＳ４）、圧縮機４１の運転を行う（ステップＳ５）。圧縮機４１の運転開始から所定時間経過すると（ステップＳ６）、冷媒回路５０を外気吸熱用冷媒流路に設定する（ステップＳ７）。

このように、本実施形態の自動販売機によれば、圧縮機４１から吐出した冷媒を、加熱する収納部３０ａ，３０ｂの放熱器３６ａ，３６ｂにおいて放熱させ、外部熱交換器４２において吸熱させる外気吸熱用冷媒流路を備えたので、収納部３０ａ，３０ｂ，３０ｃの冷却を停止して加熱のみを行う場合においても、外部熱交換器４２において外気から吸熱した熱エネルギーを加熱する収納部３０ａ，３０ｂの熱エネルギーとして利用することができ、電熱ヒータ３８ａ，３８ｂのみによって収納部３０ａ，３０ｂを加熱する場合と比較してエネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

また、第１乃至第８電磁弁５４ａ，５４ｂ，５４ｃ，５４ｄ，５４ｅ，５４ｆ，５４ｇ，５４ｈと第１膨張弁５３ａによって冷却専用冷媒流路と冷却加熱用冷媒流路と外気吸熱用冷媒流路とを切り換えるようにしたので、四方弁等の高価な機器を用いることなく冷媒流路の切り換えを行うことができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、冷却専用冷媒流路または冷却加熱用冷媒流路から外気吸熱用冷媒流路に切り換える際に、外部熱交換器４２から流出する冷媒を、第１内部熱交換器５１を流通させることなく第２内部熱交換器５２の圧縮機４１に吸入される冷媒の流路に流通させるようにしたので、外気吸熱用冷媒流路において、外部熱交換器４２から流出する冷媒と加熱する収納部３０ａ，３０ｂの放熱器３６ａ，３６ｂから流出する冷媒とを熱交換することができ、収納部３０ａ，３０ｂの加熱のみの運転においてもエネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

また、外部熱交換器４２の冷媒流出側を、第１内部熱交換器５１を介することなく、第２内部熱交換器５２の圧縮機４１に吸入される冷媒の流路に接続するバイパス流路と、バイパス流路に設けられた第８電磁弁５４ｈとによって、外部熱交換器４２から流出する冷媒の流路を、第１内部熱交換器５１または第２内部熱交換器５２に切り換えるようにしたので、簡単な構造によって外部熱交換器４２のから流出する冷媒の流路を切り換えることができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

尚、前記実施形態では、外気吸熱用冷媒流路として、圧縮機４１から吐出した冷媒を、加熱する収納部３０ａ、３０ｂの放熱器３６ａ，３６ｂ、第２内部熱交換器５２、第１膨張弁５３ａ、外部熱交換器４２、第２内部熱交換器５２、圧縮機４１に順次循環させるようにしたものを示したが、図１０に示すように、外気吸熱用冷媒流路として、圧縮機４１から吐出した冷媒を、加熱する収納部３０ａ，３０ｂの放熱器３６ａ，３６ｂ、第２内部熱交換器５２、第１膨張弁５３ａ、外部熱交換器４２、第１内部熱交換器５１、第４膨張弁５３ｅ、第２乃至第４膨張弁５３ｂ，５３ｃ，５３ｄ、冷却する収納部３０ａ，３０ｂ，３０ｃの蒸発器３５ａ，３５ｂ，３５ｃ、第４蒸発器３５ｄ、第１内部熱交換器５１、第２内部熱交換器５２、圧縮機４１に順次循環させるようにしてもよい。この場合、外部熱交換器４２において冷媒に吸熱させながら、一部の収納部３０ａ，３０ｂ，３０ｃを冷却すると同時にその他の収納部３０ａ，３０ｂを加熱することが可能となる。

また、前記実施形態では、膨張弁５３ａ，５３ｂ，５３ｃ、５３ｄ，５３ｅを用いたものを示したが、膨張弁の代わりにキャピラリチューブを用いるようにしても前記実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。

また、前記実施形態では、外部熱交換器４２の冷媒流入側の流路に第１膨張弁５３ａを設け、第１蒸発器３５ａ、第２蒸発器３５ｂ及び第３蒸発器３５ｃの冷媒流入側の流路にそれぞれ第２膨張弁５３ｂ、第３膨張弁５３ｃ及び第４膨張弁５３ｄを設け、第１内部熱交換器５１の高圧冷媒流出側と第５電磁弁５４ｅ、第６電磁弁５４ｆ及び第７電磁弁５４ｇとの間の流路に第５膨張弁５３ｅを設けたものを示したが、外部熱交換器４２の冷媒流入側の流路に第１の膨張弁５３ａを設けると共に第２乃至第４膨張弁５３ｂ，５３ｃ，５３ｄのみを設けてもよいし、外部熱交換器４２の冷媒流入側の流路に第１の膨張弁５３ａを設けると共に第５電磁弁５４ｅのみを設けるようにしてもよい。

図１１は、本発明の第２実施形態を示すもので、冷媒回路を示す自動販売機の概略構成図である。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、外部熱交換器４２が、第２内部熱交換器５２の高圧側を通過した冷媒を放熱させるための放熱流路４２ａと、放熱流路４２ａと異なる流路として設けられ、第２内部熱交換器５２の高圧側を通過した冷媒を吸熱させるための吸熱流路４２ｂとを有している。

冷媒回路５０は、外部熱交換器４２の放熱流路４２ａの冷媒流入側に第２内部熱交換器５２の高圧冷媒流出流側が第３電磁弁５４ｃを介して接続され、放熱流路４２ａの冷媒流出側に第１内部熱交換器５１の高圧冷媒流入側が接続されるとともに、吸熱流路４２ｂの冷媒流入側に第２内部熱交換器５２の高圧冷媒流出側が第１膨張弁５３ａを介して接続され、吸熱流路４２ｂの冷媒流出側に第２内部熱交換器５２の低圧冷媒流入側が接続されている。

以上のように構成された自動販売機において、冷却専用冷媒流路及び冷却加熱用冷媒流路に設定する場合には、第３電磁弁５４ｃを開放する。これにより、加熱する収納部３０ａ，３０ｂの放熱器３６ａ，３６ｂから流出して第２内部熱交換器５２を通過する冷媒は、第３電磁弁５４ｃと第１膨張弁５３ａの流通抵抗の差によって外部熱交換器４２の放熱流路４２ａを流通して放熱する。

また、外気吸熱用冷媒流路に設定する場合には、第３電磁弁５４ｃを閉鎖する。これにより、加熱する収納部３０ａ，３０ｂの放熱器３６ａ，３６ｂから流出して第２内部熱交換器５２を通過する冷媒は、第１膨張弁５３ａによって減圧されて外部熱交換器４２の吸熱流路４２ｂを流通して吸熱する。

このように、本実施形態の自動販売機によれば、前記第１実施形態と同様に、収納部３０ａ，３０ｂ，３０ｃの冷却を停止して加熱のみを行う場合においても、外部熱交換器４２において外気から吸熱した熱エネルギーを加熱する収納部３０ａ，３０ｂの熱エネルギーとして利用することができ、電熱ヒータ３８ａ，３８ｂのみによって収納部３０ａ，３０ｂを加熱する場合と比較してエネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

また、外部熱交換器４２に、冷媒を放熱させるための放熱流路４２ａと、冷媒を吸熱させるための吸熱流路４２ｂを設け、外部熱交換器４２の放熱流路４２ａの冷媒流入側に第２内部熱交換器５２の高圧冷媒流出流側を第３電磁弁５４ｃを介して接続し、放熱流路４２ａの冷媒流出側に第１内部熱交換器５１の高圧冷媒流入側を接続するとともに、吸熱流路４２ｂの冷媒流入側に第２内部熱交換器５２の高圧冷媒流出側を第１膨張弁５３ａを介して接続し、吸熱流路４２ｂの冷媒流出側に第２内部熱交換器５２の低圧冷媒流入側を接続することにより、外部熱交換器４２から流出する冷媒の流路を、第１内部熱交換器５１または第２内部熱交換器５２に切り換えるようにしたので、１つの電磁弁５４ｃの開閉によって外部熱交換器４２から流出する冷媒の流路を切り換えることができ、製造コストの低減を図ることが可能となる。

本発明の第１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収納部全てを冷却する場合を示す自動販売機の概略構成図第１収納部を加熱し、第２収納部及び第３収納部を冷却する場合を示す自動販売機の概略構成図収納部の加熱のみ行う場合を示す自動販売機の概略構成図冷媒流路の切り換え動作に関する制御部の動作を示すフローチャートその他の外気吸熱用冷媒流路を示す自動販売機の概略構成図本発明の第２実施形態を示す冷媒回路を示す自動販売機の概略構成図

符号の説明

３０…商品収納部、３０ａ…第１収納部、３０ｂ…第２収納部、３０ｃ…第３収納部、３５ａ…第１蒸発器、３５ｂ…第２蒸発器、３５ｃ…第３蒸発器、３６ａ…第１放熱器、３６ｂ…第２放熱器、４１…圧縮機、４２…外部熱交換器、４２ａ…放熱流路、４２ｂ…吸熱流路、５０…冷媒回路、５１…第１内部熱交換器、５２…第２内部熱交換器、５３ａ…第１膨張弁、５４ａ〜ｈ…第１〜第８電磁弁、６０…制御部。

Claims

物品を収納する複数の収納部と、各収納部に設けられた第１熱交換器、収納部外に設けられた第２熱交換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、加熱する収納部の第１熱交換器において放熱させ、第２熱交換器において吸熱させる外気吸熱用冷媒流路と、
圧縮機から吐出した冷媒を、第２熱交換器において放熱させ、冷却する収納部の第１熱交換器において吸熱させる冷却専用冷媒流路と、
圧縮機から吐出した冷媒を、加熱する収納部の第１熱交換器及び第２熱交換器において放熱させ、冷却する収納部の第１熱交換器において吸熱させる冷却加熱用冷媒流路と、
冷媒流路を開閉する開閉弁と冷媒流路を流通する冷媒を減圧する減圧手段とからなり、冷却専用冷媒流路と冷却加熱用冷媒流路と外気吸熱用冷媒流路とを切り換える切換手段とを備え、
冷却専用冷媒流路及び冷却加熱用冷媒流路において、第２熱交換器から冷却する収納部の第１熱交換器に向かって流通する冷媒と、冷却する収納部の第１熱交換器から流出する冷媒とを熱交換する第１内部熱交換器と、
冷却加熱用冷媒流路において、加熱する収納部の第１熱交換器から流出する冷媒と圧縮機に吸入される冷媒とを熱交換する第２内部熱交換器と、
冷却専用冷媒流路または冷却加熱用冷媒流路から外気吸熱用冷媒流路に切り換える際に、第２熱交換器から流出する冷媒を、第１内部熱交換器を流通させることなく第２内部熱交換器の圧縮機に吸入される冷媒の流路に流通させる前記切換手段とを備え、
前記冷媒として二酸化炭素を用いた
ことを特徴とする冷却加熱装置。
前記切換手段を、第２熱交換器の冷媒流出側を、第１内部熱交換器を介することなく、第２内部熱交換器の圧縮機に吸入される冷媒の流路に接続するバイパス流路と、バイパス流路を開閉する開閉弁とから構成した
ことを特徴とする請求項１記載の冷却加熱装置。
前記第２熱交換器に、加熱する収納部の第１熱交換器から流出して第２内部熱交換器を通過した冷媒を放熱させる放熱流路と、加熱する収納部の第１熱交換器から流出して第２内部熱交換器を通過した冷媒を吸熱させる吸熱流路とを設け、
切換手段を、第２熱交換器の放熱流路の冷媒流入側に加熱する収納部の第１熱交換器から流出して第２内部熱交換器を通過した冷媒の流路を開閉弁を介して接続し、放熱流路の冷媒流出側に第１内部熱交換器の第１熱交換器に向かって流通する冷媒の流路を接続するとともに、吸熱流路の冷媒流入側に加熱する収納部の第１熱交換器から流出して第２内部熱交換器を通過した冷媒の流路を減圧手段を介して接続し、吸熱流路の冷媒流出側に第２内部熱交換器の圧縮機に吸入される冷媒の流路に接続することにより構成した
ことを特徴とする請求項１記載の冷却加熱装置。