第1の発明は、圧縮機、少なくとも1つの庫内熱交換器、減圧手段、庫外熱交換器を備え、冷媒に二酸化炭素を用い、冷媒流路を切り換えて冷却加温を行なう自動販売機であって、少なくとも1つの前記庫内熱交換器が凝縮器として機能する場合は冷媒サイクルの高圧側が超臨界状態となり、少なくとも1つの前記庫内熱交換器が蒸発器として機能しており凝縮器として機能する前記庫内熱交換器が1つもない場合は冷媒サイクルの高圧側が臨界点を超えないように前記減圧手段の絞り量を調整する自動販売機である。
上記構成において、加熱運転を含む場合、減圧手段の絞り量を大きくするため、高圧は超臨界となり、庫内熱交換器はガスクーラとして使用され、加熱運転を含まない場合(冷却のみの場合)、減圧手段の絞り量を小さくするため、高圧は低下し、二相域で凝縮するため、加熱を行う場合、従来、庫外へ排熱していた熱を庫内の加熱に利用(COP1以上)することができ、ヒータを必要としない。
また、冷却のみの場合、高圧を下げることにより圧縮比を下げ、COPを向上させることができるとともに、二相域での凝縮を行うため熱伝達率が向上し、エンタルピ差を大きくとることができ冷却性能を向上することができる。
第2の発明は、特に第1の発明の構成に加えて、前記庫内熱交換器が複数あり、前記庫内熱交換器のそれぞれに対して前記庫内熱交換器に送風する庫内ファンを備え、少なくとも1つの前記庫内熱交換器が凝縮器として機能し残りの少なくとも1つの前記庫内熱交換器が蒸発器として機能して冷媒サイクルの高圧側が超臨界状態である場合、または少なくとも1つの前記庫内熱交換器が蒸発器として機能しており凝縮器として機能する前記庫内熱交換器が1つもない場合のどちらかの場合において、蒸発器として機能している前記庫内熱交換器の蒸発温度が所定温度を超えていれば、蒸発器として機能している前記庫内熱交換器に送風する前記庫内ファンの風量を減少させ、蒸発器として機能している前記庫内熱交換器の蒸発温度が前記所定温度より低ければ、蒸発器として機能している前記庫内熱交換器に送風する前記庫内ファンの風量を増加させるのである。
上記自動販売機の構成において、減圧手段は、高圧側を制御しているため、低圧側は、成り行きとなり、所定の蒸発温度に対し高くなる場合と低くなる場合があるが、蒸発温度が所定温度より高い場合は、庫内ファンの風量を減少させることにより、蒸発温度は低下する。
一方、蒸発温度が所定温度より低い場合は、庫内ファンの風量を増加させることにより蒸発温度は上昇する。これにより、高圧側を超臨界状態に保ちつつ、もしくは、超臨界以下に保ちつつ、低圧側を所定の蒸発温度に適正に制御できるため、飲料の加温および冷却を適正に行うことができ、省エネを図ることができる。
以下、本発明の自動販売機の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における自動販売機に搭載のヒートポンプサイクルの構
成を示している。
圧縮機1、庫内熱交換器2a〜2c、第1の膨張弁3、庫外熱交換器4は、配管で環状に接続されてヒートポンプサイクル5を構成する。このヒートポンプサイクル5には、冷媒として二酸化炭素が封入される。
ヒートポンプサイクル5の回路中には開閉操作を行う電磁弁6a〜6cが設けられる。また、電磁弁6a〜6cの下流側には、各庫内熱交換器2a〜2cへの分流を調整する抵抗器15a〜15cが設けられている。
さらに、庫内熱交換器2a〜2cの近傍には庫内ファン7a〜7cが設置され、庫外熱交換器4の近傍には庫外ファン8が設置されている。また、ヒートポンプサイクル5の高圧側の冷媒と低圧側の冷媒とを熱交換させる内部熱交換器9を備えている。
本実施の形態1の自動販売機は、商品を収納する商品収納庫100と商品収納庫100の下部に配置された機械室(図示せず)を有する。商品収納庫100内は3つの区画に別れ、収納する商品を冷却もしくは加温する第1の冷却加温室101、収納する商品を冷却もしくは加温する第2の冷却加温室102、収納する商品を冷却する冷却専用室103を有する。また、それぞれの庫内には、商品収納棚(図示せず)が上部に吊り下げられており、商品が内部に収納されている。
第1の冷却加温室101内には、内部を流通する冷媒と第1の冷却加温室101内部の空気が熱交換をする庫内熱交換器2aと、庫内熱交換器2aの近傍に配置され、庫内熱交換器2aを通過するように第1の冷却加温室101内の空気を循環させる庫内ファン7aと、第1の冷却加温室101内の商品を加温する場合に通電される加温ヒータ16aと、第1の冷却加温室101の室内温度を検出する温度センサー(図示せず)が配置される。
第2の冷却加温室102内には、内部を流通する冷媒と第2の冷却加温室102内部の空気が熱交換をする庫内熱交換器2bと、庫内熱交換器2bの近傍に配置され、庫内熱交換器2bを通過するように第2の冷却加温室102内の空気を循環させる庫内ファン7bと、第2の冷却加温室102内の商品を加温する場合に通電されて発熱する加温ヒータ16bと、第2の冷却加温室102の室内温度を検出する温度センサー(図示せず)が配置される。
冷却専用室103内には、内部を流通する冷媒と冷却専用室103内部の空気が熱交換をする庫内熱交換器2cと、庫内熱交換器2cの近傍に配置され、庫内熱交換器2cを通過するように冷却加温室103内の空気を循環させる庫内ファン7cと、冷却専用室103の室内温度を検出する温度センサー(図示せず)が配置される。
第1の膨張弁3は、庫外熱交換器4の出口に設けられ、冷却加温システムの制御手段(図示せず)によって絞り量が制御される。主に、庫内熱交換器2a〜2cの少なくともいずれか1つの熱交換器が蒸発器として動作して、商品を冷却する場合に制御して動作させる。
第2の膨張弁14は庫内熱交換器2aから庫外熱交換器4へ向かう回路中に設けられ、冷却制御手段の制御手段(図示せず)によって絞り量が制御される。主に、庫内熱交換器2aが放熱器として動作して、第1の冷却加温室101内の空気を加温する場合に制御して動作させる。
第1の三方弁10は、圧縮機1の吐出管の下流側に配置され、圧縮機1の吐出管を庫内
熱交換器2aと庫外熱交換器4のいずれか一方と選択的に連通させる。
第2の三方弁11は、庫内熱交換器2aと庫外熱交換器4との間に配置され、庫内熱交換器2aを庫外熱交換器4と圧縮機1の吸入管のいずれかと選択的に連通させる。
第3の三方弁12は、内部熱交換器9の高圧側出口から庫外熱交換器4へと向かう回路中に配置され、内部熱交換器9の高圧側出口を第2の膨張弁14を経て庫外熱交換器4へと向かう経路と、第2の膨張弁14を経ずに直接、庫外熱交換器4へと向かう経路とを選択的に連通させる。
バイパス弁13は、庫外熱交換器4の出口と内部熱交換器9の低圧側入口とを繋ぐ回路上に設けられる。
庫内熱交換器2a〜2c、および庫外熱交換器4は、フィンチューブ式の熱交換器であって、略平板状のアルミに銅管が鉛直に貫通するように構成されるのが一般的である。
内部熱交換器9は、二重管式の熱交換器であって、高圧側冷媒が内側流路、低圧側冷媒が外側流路を流れて互いに熱交換するように構成されるのが一般的である。
以上のように構成された本実施の形態の自動販売機について、以下にその動作、作用を説明する。
本実施の形態における自動販売機は、第1の冷却加温室101を加温すると同時に第2の冷却加温室102と冷却専用室103の両方を冷却する冷却加温運転モード(3室運転CCH)と、第1の冷却加温室101を加温すると同時に第2の冷却加温室102と冷却専用室103の内の一方を冷却し他方は冷却も加温も行わない冷却加温運転モード(2室運転CH)と、第1の冷却加温室101の加温のみを行う加温運転モード(1室運転H)と、第1の冷却加温室101と第2の冷却加温室102と冷却専用室103の全室の冷却を行う冷却運転モード(3室運転CCC)と、第1の冷却加温室101と第2の冷却加温室102と冷却専用室103の内のいずれか二室の冷却のみを行う冷却運転モード(2室運転CC)と、第1の冷却加温室101と第2の冷却加温室102と冷却専用室103の内のいずれか一室の冷却のみを行う冷却運転モード(1室運転C)とを、第1の三方弁10、第2の三方弁11、第3の三方弁12および電磁弁6a〜6cの開閉にて切り換えて行う。
まず、第1の冷却加温室101を加温し、第2の冷却加温室102および、冷却専用室103を冷却する冷却加温運転モードの場合における動作を説明する。
第1の冷却加温室101を加温し、第2の冷却加温室102および、冷却専用室103を冷却する冷却加温運転モードの場合におけるヒートポンプサイクルの冷媒の流れは図2に示す通りである。
第1の冷却加温室101を加温し、第2の冷却加温室102、および冷却専用室103を冷却する冷却加温運転モードの場合は、電磁弁6aを閉状態、電磁弁6b、6cを開状態とし、第1の三方弁10を、圧縮機1の吐出管と庫内熱交換器2aの入口とが連通する状態とし、第2の三方弁11を、庫内熱交換器2aの出口と内部熱交換器9の高圧側入口とが連通する状態とし、第3の三方弁12を、内部熱交換器9の高圧側出口と庫外熱交換器4の入口とが第2の膨張弁14をバイパスして直接連通する状態とする。
さらに、バイパス弁13は閉状態とし、庫外熱交換器4の出口と内部熱交換器9の低圧
側入口とは直接連通されていない状態とし、圧縮機1を起動させる。
圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒は、第1の三方弁10を通過して庫内熱交換器2aへと供給される。庫内熱交換器2aは放熱器として動作し、例えば、100℃の高温高圧の冷媒から、庫内ファン7aによって庫内熱交換器2aへと向かって送風される第1の冷却加温室101内部の空気へと放熱し、第1の冷却加温室101内を加温する。さらには、第1の冷却加温室101内に収納されている商品を加温して、例えば、60℃の中温高圧の冷媒となる。
一方、庫内熱交換器2aにて空気へと放熱し流出した冷媒は、第2の三方弁11を通過して内部熱交換器9の高圧側流路へと供給される。内部熱交換器9においては、高圧側冷媒から低温側冷媒へと放熱し、高圧側冷媒は温度低下し、低圧側冷媒は温度上昇する。
その後、内部熱交換器9から流出した冷媒は、第3の三方弁12を経由して庫外熱交換器4へと供給される。
庫外熱交換器4においては、例えば、40℃の中温高圧の冷媒から、庫外ファン8によって庫外熱交換器4へと向かって送風される外部の空気へと放熱し、冷媒はさらに温度低下し、例えば、25℃の低温高圧の冷媒となる。
庫外熱交換器4から流出した冷媒は、第1の膨張弁3において減圧され低温低圧の二相冷媒となった後に、二方向に分岐され、各々電磁弁6b、6cを通過し、抵抗器15b、15cにおいてさらに減圧された後に、庫内熱交換器2b、2cへと各々供給される。
庫内熱交換器2b、2cはともに蒸発器として動作し、例えば、−5℃の低温低圧の二相冷媒は、庫内ファン7b、7cによって庫内熱交換器2b、2cへと向かって送風される第2の冷却加温室102および冷却専用室103内部の空気を冷却し、第2の冷却加温室102および冷却専用室103内を冷却する。さらには、第2の冷却加温室102および冷却専用室103内に収納されている商品を冷却する。
一方、庫内熱交換器2b、2cにて空気を冷却し、一部または全部が蒸発してガス化した冷媒は、再び合流した後に内部熱交換器9の低圧側流路へと供給される。内部熱交換器9においては、低圧側冷媒は高圧側冷媒より吸熱し、過熱ガスとなって圧縮機1の吸入管より還流する。
そして、冷却加温システムの制御手段(図示せず)が、第1の冷却加温室101の室内温度が予め設定された加温温度範囲内を維持し、第2の冷却加温室102、冷却専用室103の各庫内の温度が予め設定された冷却温度範囲内を維持するように、第1の三方弁10、第2の三方弁11、第3の三方弁12の切り替え、および圧縮機1と庫内ファン2a〜2c、庫外ファン8の運転を制御している。
例えば、第1の冷却加温室101内の温度が、加温温度範囲の上限値となる所定温度(例えば、58℃)まで加温された時に、電磁弁6b、6cのうち少なくとも一方が開状態で、第1の膨張弁3から庫内熱交換器2b、2cへと向かう流路のうち少なくとも一方が開放状態であれば、第1の三方弁10を圧縮機1の吐出管と庫内熱交換器2aの入口とが連通する状態から圧縮機1の吐出管と内部熱交換器9の高圧側入口とが連通する状態へと切り替え、庫内熱交換器2aに冷媒が流れない状態にするとともに、庫内熱交換器2aに送風している庫内ファン7aの運転を停止する。このとき、第2の三方弁11は庫内熱交換器2aの出口と内部熱交換器9の高圧側入口とが連通したままにしておく。
また、庫内熱交換器2aに圧縮機1からの冷媒が流れないように第1の三方弁10を切り替えた後に、第1の冷却加温室101の温度が加温温度範囲の下限値となる所定温度(例えば、53℃)まで低下すれば、再び第1の三方弁10を、圧縮機1と庫内熱交換器2aの入口とが連通するように切り替えるとともに、庫内ファン7aの運転を再開する。
次に、第2の冷却加温室102内の温度が冷却温度範囲の下限値となる所定温度(例えば、1℃)まで冷却されると、電磁弁6bを開状態から閉状態へと切り替えて、庫内熱交換器2bに冷媒が流れない状態にするとともに、庫内ファン7bの運転を停止する。
圧縮機1の停止中に第2の冷却加温室102内の温度が、冷却温度範囲の上限値となる所定温度(例えば、5℃)まで上昇すれば、電磁弁6bを閉状態から開状態へと切り替えて、再び庫内熱交換器2bに冷媒が流れる状態にするとともに、庫内ファン7bの運転を再開する。
更に、冷却専用室103内の温度が冷却温度範囲の下限値となる所定温度(例えば、1℃)まで冷却されると、電磁弁6cを開状態から閉状態へと切り替えて、庫内熱交換器2cに冷媒が流れない状態にするとともに、庫内ファン7cの運転を停止する。
このとき、第1の三方弁10が圧縮機1と内部熱交換器9の高圧側入口とを連通する状態であって、電磁弁6bが閉状態であれば、第1の冷却加温室101の加温、第2の冷却加温室102および冷却専用室103の冷却が全て停止状態となるので、圧縮機1を停止する。
第1の三方弁10が圧縮機1と庫内熱交換器2aの入口とを連通する状態であって、電磁弁6b、6cがともに閉状態であれば、第3の三方弁12を内部熱交換器9の高圧側出口と庫外熱交換器4の入口とが直接連通する状態から内部熱交換器9の高圧側出口と庫外熱交換器4の入口とが第2の膨張弁14を経て連通する状態へと切り替えるとともに、バイパス弁13を開状態とし、庫内熱交換器2aが放熱器、庫外熱交換器4が蒸発器として動作するヒートポンプサイクルで第1の冷却加温室101の加温を継続する。
圧縮機1の停止中に冷却専用室103内の温度が冷却温度範囲の上限値となる所定温度(例えば、5℃)まで上昇すれば、電磁弁6cを閉状態から開状態へと切り替えて、再び庫内熱交換器2cに冷媒が流れる状態にすると共に、庫内ファン7cの運転を再開する。
第1の冷却加温室101内に配設された加温ヒータ16aは、ヒートポンプサイクルの運転を行うことが出来ないような極低温時やイニシャルプルアップのような加温不可が大きい場合に加温するための補助的なものであり、通常加温においては、効率のよいヒートポンプサイクルによる加温を優先的に行うように設計、制御される。
第2の冷却加温室102内に配設された加温ヒータ16bは、第2の冷却加温室102内の商品を加温する場合に運転、制御される。
次に、第1の冷却加温室101の加温のみを行う加温運転モードの場合における動作を説明する。
第1の冷却加温室101の加温のみを行う加温運転モードにおけるヒートポンプサイクルの冷媒の流れは図3に示す通りである。
第1の冷却加温室101の加温のみを行う加温運転モードの場合は、第1の三方弁10を、圧縮機1の吐出管と庫内熱交換器2aの入口とが連通する状態とし、第2の三方弁1
1を、庫内熱交換器2aの出口と内部熱交換器9の高圧側入口とが連通する状態とし、第3の三方弁12を、内部熱交換器9の高圧側出口と庫外熱交換器4の入口とが直接連通する状態から内部熱交換器9の高圧側出口と庫外熱交換器4の入口とが第2の膨張弁14を経て連通する状態とする。
さらに、電磁弁6b、6cは閉状態とし、庫内熱交換器2b、2cへと冷媒が流れない状態にするとともに、バイパス弁13は開状態とし、庫外熱交換器4の出口と内部熱交換器9の低圧側入口とが直接連通された状態とし、圧縮機1を起動させる。
圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒は、第1の三方弁10を通過して庫内熱交換器2aへと供給される。庫内熱交換器2aは放熱器として動作し、高温高圧の冷媒から、庫内ファン7aによって庫内熱交換器2aへと向かって送風される第1の冷却加温室101内部の空気へと放熱し、第1の冷却加温室101内を加温する。さらには、第1の冷却加温室101内に収納されている商品を加温する。
一方、庫内熱交換器2aにて空気へと放熱した冷媒は、第2の三方弁11を通過して内部熱交換器9の高圧側流路へと供給される。内部熱交換器9においては、高圧側冷媒から低温側冷媒へと放熱し、高圧側冷媒は温度低下し、低圧側冷媒は温度上昇する。
その後、内部熱交換器9から流出した冷媒は、第3の三方弁12を経由して第2の膨張弁14へと供給され、第2の膨張弁14において減圧され低温低圧の二相冷媒となった後に、庫外熱交換器4へと供給される。
庫外熱交換器4は蒸発器として動作し、低温低圧の二相冷媒は、庫外ファン8によって庫外熱交換器4へと向かって送風される外部の空気を冷却し吸熱して、一部または全部がガス化した冷媒は、バイパス弁13を通過して内部熱交換器9の低圧側流路へと供給される。内部熱交換器9においては、低圧側冷媒は高圧側冷媒より吸熱し、過熱ガスとなって圧縮機1の吸入配管へと還流する。
そして、第1の冷却加温室101の温度が加温温度範囲の上限値となる所定温度(例えば、58℃)まで加温されると、冷却加温システムの制御手段(図示せず)が、圧縮機1と庫内ファン7aと庫外ファン8とを停止し、圧縮機1と庫内ファン7aと庫外ファン8とが停止中に第1の冷却加温室101内の温度が加温温度範囲の下限値となる所定温度(例えば、53℃)まで低下すると、冷却加温システムの制御手段(図示せず)が、圧縮機1と庫内ファン7aと庫外ファン8とを再び運転する。
最後に、第1の冷却加温室101、第2の冷却加温室102、冷却専用室103の全室を冷却する冷却運転モードの場合における動作を説明する。
第1の冷却加温室101、第2の冷却加温室102、冷却専用室103の全室を冷却する冷却運転モードの場合におけるヒートポンプサイクルの冷媒の流れは図4に示す通りである。
全室冷却のみを行う冷却運転モードの場合は、電磁弁6a〜6cは開状態とし、第1の三方弁10を圧縮機1の吐出管と内部熱交換器9の高圧側入口とが連通する状態とし、第2の三方弁11を庫内熱交換器2aの出口と内部熱交換器9の低圧側入口とが連通する状態とし、第3の三方弁12を内部熱交換器9の高圧側出口と庫外熱交換器4の入口とが第2の膨張弁14を経ず直接連通する状態とする。
さらに、バイパス弁13は閉状態とし、庫外熱交換器4の出口と内部熱交換器9の低圧
側入口とは直接連通されていない状態とし、圧縮機1を起動させる。
圧縮機1から吐出された高温高圧の冷媒は、第1の三方弁10を通過して内部熱交換器9の高圧側流路へと供給される。内部熱交換器9においては、低圧側冷媒と熱交換して放熱する。内部熱交換器9の高圧側出口から流出した冷媒は、第3の三方弁12を通過して庫外熱交換器4へと供給される。
このとき、庫外熱交換器4は放熱器として動作し、冷媒から、庫外ファン8によって庫外熱交換器4へと向かって送風される外部の空気へと放熱し、冷媒はさらに温度低下し、低温高圧の冷媒(例えば、25℃)となる。
一方、庫外熱交換器4にて外部の空気へと放熱した冷媒は、第1の膨張弁3にて減圧された後に、庫内熱交換器2a〜2cのそれぞれへ向かう流路へと分岐し、各々の回路中に設けられた電磁弁6a〜6c、抵抗器15a〜15cを経て、庫内熱交換器2a〜2cへと供給される。
このとき、庫内熱交換器2a〜2cは全て蒸発器として動作し、庫内ファン7a〜7cによって各々対となる庫内熱交換器2a〜2cへと向かって送風される内部の空気を冷却し、庫内を冷却する。さらには、庫内に収納されている商品を冷却する。
一方、庫内熱交換器2a〜2cにて空気を冷却し、一部または全部が蒸発してガス化した冷媒は、再び合流した後に内部熱交換器9の低圧側流路へと供給される。内部熱交換器9においては、低圧側冷媒は高圧側冷媒より吸熱し、過熱ガスとなって圧縮機1の吸入管より還流する。
そして、冷却加温システムの制御手段(図示せず)が、第1の冷却加温室101、第2の冷却加温室102、冷却専用室103の各庫内の温度が、予め設定された冷却温度範囲内を維持するように、第1の三方弁10、第2の三方弁11、第3の三方弁12の切り替え、および圧縮機1と庫内ファン2a〜2c、庫外ファン8の運転を制御している。
例えば、第1の冷却加温室101内の温度が冷却温度範囲の下限値となる所定温度(例えば、1℃)まで冷却されると、電磁弁6aを開状態から閉状態へと切り替えて、庫内熱交換器2aに冷媒が流れない状態にするとともに、庫内ファン7aの運転を停止する。
そして、電磁弁6aを閉状態にして、庫内熱交換器2aに冷媒が流れないようにしている状態で、第1の冷却加温室101内の温度が冷却温度範囲の上限値となる所定温度(例えば、5℃)まで上昇すると、電磁弁6aを閉状態から開状態へと切り替えるとともに、庫内ファン7aの運転を再開する。
もし、第1の冷却加温室101内の温度が冷却温度範囲の下限値となる所定温度(例えば、1℃)まで冷却された時に、電磁弁6b、6cがともに閉状態であって、庫内熱交換器2b、2cに冷媒が流れていない状態であれば、電磁弁6aを開状態から閉状態へと切り替えて、庫内熱交換器2aに冷媒が流れない状態にするとともに、圧縮機1と庫内ファン7aの運転をともに停止する。
そして、圧縮機1の停止中に第1の冷却加温室101内の温度が冷却温度範囲の上限値となる所定温度(例えば、5℃)まで上昇すれば、電磁弁6aを閉状態から開状態へと切り替えるとともに、圧縮機1を再び起動し、庫内ファン7aの運転を再開する。
なお、ここでは第1の冷却加温室101内の温度が冷却温度範囲の下限値となる所定温
度(例えば、1℃)まで冷却されたときに、冷却運転を停止し、その後、冷却温度範囲の上限値となる所定温度(例えば、5℃)まで上昇したときに、冷却運転を再開する動作について述べたが、第2の冷却加温室102内の温度、または冷却専用室103内の温度が冷却温度範囲の下限値となる所定温度(例えば、1℃)、または上限値となる所定温度(例えば、5℃)に達したときも同様に動作する。
次に、各々の運転モードにおける第1の膨張弁3および第2の膨張弁14の動作について説明する。
冷却加温運転モードで冷却と加温の同時運転を行っている場合は、第1の膨張弁3をヒートポンプサイクル5の減圧手段として動作させるよう、冷却加温システムの制御手段(図示せず)が制御する。
図5に、加熱を含む運転モード(実線)と冷却のみ運転モード(破線)時のモリエル線図を示す。
第1の膨張弁3の絞り量を所定の絞り量以上にすることにより、図5の実線で示すような冷凍サイクルとなり、高圧側に二酸化炭素を溜め込み第1の庫内熱交換機2aでは、二酸化炭素は超臨界となり加熱に必要な高温の熱を得ることができる(例えば、高圧を12MPaに制御する)。
一方、第1の膨張弁3で減圧された二酸化炭素は、低圧低温二相状態となり、第2の庫内熱交換器2bおよび第3の庫内熱交換器2cにおいてヒートポンプによる加熱のための熱を吸熱することができる。
このとき、第2の庫内熱交換器2bおよび第3の庫内熱交換器2cにおいて、蒸発温度が所定の温度以下(例えば、−8℃)の場合、第2の庫内ファン7bおよび第3の庫内ファン7cの風量を増加させ、所定の蒸発温度に制御する。
一方、蒸発温度が所定の温度以上(例えば、−3℃)の場合、第2の庫内ファン7bおよび第3の庫内ファン7cの風量を減少させ、所定の蒸発温度(例えば、−5℃)に制御する。
一方、第2の庫内熱交換器2bおよび第3の庫内熱交換器2cが冷却運転を行っておらず、第1の庫内熱交換器2aのみの加熱運転を行っている場合は、バイパス弁13を開放し、第3の三方弁12を第2の膨張弁14側に切替え、高圧が超臨界状態(例えば、高圧が12MPaに制御する)になるように第2の膨張弁14の絞り量を大きくする。
従って、加熱を行う場合、従来、庫外へ排熱していた熱を庫内のヒートポンプで加熱に利用(COP1以上)することができ、ヒータを必要としないとともに、冷却側も蒸発温度を適正に制御でき省エネを図ることができる。
また、加熱運転を含まない全冷却運転の場合は、第1の膨張弁3を高圧が超臨界以下(例えば6MPaに制御する)の圧力になるように絞り量を小さくすることにより、図5の破線で示すような冷凍サイクルとなり、冷却のみの場合、高圧を超臨界以下(例えば6MPaに制御する)まで下げることにより差圧を小さくすることができ、圧縮比を小さくでき圧縮機1の入力を小さくすることができる。
また、超臨界以下(例えば6MPaに制御する)の二相域で高圧冷媒を凝縮するため熱伝達率が向上し、エンタルピ差を大きくでき、冷却能力を向上することができる。
このとき、第1の庫内熱交換器2a、第2の庫内熱交換器2b、第3の庫内熱交換器2cにおいて、蒸発温度が所定の温度以下(たとえば、−8℃)の場合、第1の庫内ファン7a、第2の庫内ファン7b、第3の庫内ファン7cの風量を増加させ、所定の蒸発温度(例えば−5℃)に制御する。一方、蒸発温度が所定の温度以上(例えば、−3℃)の場合、第1の庫内ファン7a、第2の庫内ファン7b、第3の庫内ファン7cの風量を減少させ、所定の蒸発温度(例えば、−5℃)に制御する。
従って、第1の膨張弁3の絞り量を庫内の運転モードに応じて調整することにより、適正な冷凍サイクルで運転することができるため省エネを図ることができる。