(57)【要約】【課題】商品収納室内の加熱を行った後の冷媒が有する熱量を有効に利用して運転効率の改善を図ることができる自動販売機を提供する。【解決手段】自動販売機は、本体内に複数構成された冷温切換室、冷却専用室と、冷媒を圧縮する圧縮機２７と、冷媒を放熱させて冷温切換室内を加熱する切換室熱交換器３４、３７と、冷媒を蒸発させて冷却専用室内を冷却する専用室熱交換器５８を備える。低元側圧縮機２７、切換室熱交換器３４、３７、専用室熱交換器５８を備えた低元側冷媒回路ＲＬと、高元側圧縮機６８、冷温切換室３７内に設けた放熱用熱交換器７１、吸熱用熱交換器７４を備えた高元側冷媒回路ＲＨを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体内に複数構成された商品収納室と、冷媒を放熱させて前記商品収納室内を加熱する第１の室内熱交換器と、冷媒を蒸発させて前記商品収納室内を冷却する第２の室内熱交換器とを備えた自動販売機において、
冷媒を圧縮する低元側圧縮機、前記第１の室内熱交換器、及び、前記第２の室内熱交換器を備えた低元側冷媒回路と、
冷媒を圧縮する高元側圧縮機、冷媒を放熱させて前記商品収納室内を加熱する放熱用熱交換器、及び、前記第１の室内熱交換器を出た冷媒から吸熱する吸熱用熱交換器を備えた高元側冷媒回路と、
を備えたことを特徴とする自動販売機。
【請求項２】
前記低元側冷媒回路に設けられた室外熱交換器と、
前記各冷媒回路の運転を制御する制御装置とを備え、
該制御装置は、前記低元側冷媒回路の冷媒を前記第２の室内熱交換器にて蒸発させるモードと、前記低元側冷媒回路の冷媒を前記室外熱交換器で蒸発させるモードとを有することを特徴とする請求項１に記載の自動販売機。
【請求項３】
前記室外熱交換器をバイパスするバイパス回路を備え、
前記制御装置は、前記バイパス回路に冷媒を流すと共に、前記低元側冷媒回路の冷媒を前記第２の室内熱交換器と前記室外熱交換器の双方で蒸発させるモードを有することを特徴とする請求項２に記載の自動販売機。
【請求項４】
前記第１の室内熱交換器及び前記放熱用熱交換器が設けられた少なくとも一つの前記商品収納室と、
前記各冷媒回路の運転を制御する制御装置とを備え、
該制御装置は、前記第１の室内熱交換器及び前記放熱用熱交換器の双方により前記商品収納室内を加熱するモードを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の自動販売機。
【請求項５】
前記各冷媒回路の運転を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記第１の室内熱交換器と前記放熱用熱交換器により異なる前記商品収納室内をそれぞれ加熱するモードを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載の自動販売機。
【請求項６】
前記第１の室内熱交換器のみが設けられた少なくとも一つの第１の前記商品収納室と、
前記第１の室内熱交換器及び前記放熱用熱交換器が設けられた少なくとも一つの第２の前記商品収納室と、
前記低元側冷媒回路に設けられ、前記第２の商品収納室の前記第１の室内熱交換器への冷媒流量を制限する弁装置とを備え、
前記吸熱用熱交換器は、前記各第１の室内熱交換器から出た冷媒から吸熱することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の自動販売機。
【請求項７】
前記第１の室内熱交換器をバイパスするバイパス回路と、
前記各冷媒回路の運転を制御する制御装置とを備え、
該制御装置は、冷媒を前記第１の室内熱交換器と前記バイパス回路の双方に流すと共に、前記高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器が、前記第１の室内熱交換器を経た冷媒と前記バイパス回路を経た冷媒の双方から吸熱するモードと、
冷媒を前記第１の室内熱交換器には流さず、前記バイパス回路に流すと共に、前記高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器が、前記バイパス回路を経た冷媒から吸熱するモードとを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の自動販売機。
【請求項８】
前記高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器に流入する冷媒を膨張させる高元側膨張手段と、
前記低元側冷媒回路の第２の室内熱交換器及び／又は室外熱交換器に流入する冷媒を膨張させる低元側膨張手段とを備え、
前記制御装置は、前記高元側圧縮機及び低元側圧縮機の吐出圧力が設計上限値より低いことを条件として、それらの吐出温度が所定の高温値となるように前記高元側膨張手段及び低元側膨張手段をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちの何れか記載の自動販売機。
【請求項９】
前記室外熱交換器に外気を送風する送風手段を備え、
前記制御装置は、前記低元側冷媒回路の冷媒を前記第２の室内熱交換器にて蒸発させ、前記室外熱交換器にて放熱させるモードにおいて、前記第２の室内熱交換器により冷却される前記商品収納室内の温度と所定の商品冷却温度設定値との差に基づき、その差が大きい程前記室外熱交換器への送風量が増大するように前記送風手段の運転を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちの何れかに記載の自動販売機。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記商品収納室内を加熱する前記第１の室内熱交換器及び放熱用熱交換器を出た冷媒の温度が、前記商品収納室内における所定の商品加熱温度よりも高い所定の商品加熱冷媒出口温度となるように前記高元側圧縮機及び低元側圧縮機の運転を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項９のうちの何れかに記載の自動販売機。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器に入る冷媒温度と、当該吸熱用熱交換器と熱交換した後の前記低元側冷媒回路の冷媒温度との差に基づき、その差が規定値以上となるよう前記低元側圧縮機の運転を制御することを特徴とする請求項４に記載の自動販売機。
【請求項１２】
前記第１の室内熱交換器は、冷却及び加熱の切り換えが可能な前記商品収納室としての冷温切換室に設けられ、冷媒を放熱させて当該冷温切換室内を加熱し、冷媒を蒸発させて該冷温切換室内を冷却すると共に、
前記第２の室内熱交換器は、冷却専用の前記商品収納室としての冷却専用室に設けられて当該冷却専用室内を冷却することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のうちの何れかに記載の自動販売機。
【請求項１３】
前記各冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を使用することを特徴とする請求項１乃至請求項１２のうちの何れかに記載の自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒を圧縮する圧縮機を備え、室内熱交換器にて冷媒を放熱させて商品収納室内を加熱し、冷媒を蒸発させて冷却する自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりこの種自動販売機には冷却専用の冷却専用室と、冷却及び加熱の切り換えが可能な冷温切換室等の複数の商品収納室が構成されており、このうち冷温切換室内を加熱する際、当該冷温切換室内に設けた室内熱交換器にて高温でも凝縮する冷媒を放熱（凝縮：気相から液相の潜熱を活用）させ、一方、冷却専用室に設けた室内熱交換器や室外に設けた室外熱交換器では冷媒を蒸発させて吸熱するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１７０４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、近年の地球環境問題に対する関心の高まりから、自動販売機においても自然冷媒でオゾン破壊の危険性が無い二酸化炭素を使用することが期待されている。しかしながら、二酸化炭素を使用して一般的な自動販売機の商品（缶飲料やペットボトル飲料）加熱温度である＋５５℃を実現するためには、超臨界となった冷媒を活用しなければならず、この超臨界状態では前述のような潜熱を活用できないため、運転効率（ＣＯＰ）が悪化する問題がある。
【０００５】
一方で、冷温切換室内を加熱した後、室内熱交換器から出た冷媒は、未だ＋６０℃程の温度を有している。従って、外気温度が例えば＋１５℃であるものとすると、前述した高温でも凝縮する冷媒の場合には、図２６のｐ−ｈ線図にＸ１で示すように外気温度よりも高く、且つ、冷温切換室の加熱には使用していない熱量が残存している。
【０００６】
そして、二酸化炭素冷媒の場合は、図２７にＸ２で示すように図２６の場合よりも更に大量の熱量が残存している。冷温切換室を出た冷媒の温度は当該冷温切換室内を適温に維持できる程高くは無いが、外気温度よりは高い。この冷媒が有する熱量を利用できれば大幅な運転効率の改善が期待できる（尚、図２６の理論ＣＯＰは３．６５、図２７は１．８３。図２６、図２７の室内熱交換器出口冷媒温度は＋６０℃、冷却専用室の室内熱交換器での冷媒蒸発温度は−５℃。図２６の圧縮機入口冷媒過熱度は内部熱交換器により２５Ｋに設定）。
【０００７】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、商品収納室内の加熱を行った後の冷媒が有する熱量を有効に利用して運転効率の改善を図ることができる自動販売機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の自動販売機は、本体内に複数構成された商品収納室と、冷媒を放熱させて商品収納室内を加熱する第１の室内熱交換器と、冷媒を蒸発させて商品収納室内を冷却する第２の室内熱交換器とを備えたものであって、冷媒を圧縮する低元側圧縮機、第１の室内熱交換器、及び、第２の室内熱交換器を備えた低元側冷媒回路と、冷媒を圧縮する高元側圧縮機、冷媒を放熱させて商品収納室内を加熱する放熱用熱交換器、及び、第１の室内熱交換器を出た冷媒から吸熱する吸熱用熱交換器を備えた高元側冷媒回路とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明の自動販売機は、上記発明において低元側冷媒回路に設けられた室外熱交換器と、各冷媒回路の運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、低元側冷媒回路の冷媒を第２の室内熱交換器にて蒸発させるモードと、低元側冷媒回路の冷媒を室外熱交換器で蒸発させるモードとを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明の自動販売機は、上記発明において室外熱交換器をバイパスするバイパス回路を備え、制御装置は、バイパス回路に冷媒を流すと共に、低元側冷媒回路の冷媒を第２の室内熱交換器と室外熱交換器の双方で蒸発させるモードを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の発明の自動販売機は、上記各発明において第１の室内熱交換器及び放熱用熱交換器が設けられた少なくとも一つの商品収納室と、各冷媒回路の運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、第１の室内熱交換器及び放熱用熱交換器の双方により商品収納室内を加熱するモードを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の発明の自動販売機は、上記各発明において各冷媒回路の運転を制御する制御装置を備え、この制御装置は、第１の室内熱交換器と放熱用熱交換器により異なる商品収納室内をそれぞれ加熱するモードを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項６の発明の自動販売機は、請求項１乃至請求項３の発明において第１の室内熱交換器のみが設けられた少なくとも一つの第１の商品収納室と、第１の室内熱交換器及び放熱用熱交換器が設けられた少なくとも一つの第２の商品収納室と、低元側冷媒回路に設けられ、第２の商品収納室の第１の室内熱交換器への冷媒流量を制限する弁装置とを備え、吸熱用熱交換器は、各第１の室内熱交換器から出た冷媒から吸熱することを特徴とする。
【００１４】
請求項７の発明の自動販売機は、第１の室内熱交換器をバイパスするバイパス回路と、各冷媒回路の運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置は、冷媒を第１の室内熱交換器とバイパス回路の双方に流すと共に、高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器が、第１の室内熱交換器を経た冷媒とバイパス回路を経た冷媒の双方から吸熱するモードと、冷媒を第１の室内熱交換器には流さず、バイパス回路に流すと共に、高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器が、バイパス回路を経た冷媒から吸熱するモードとを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明の自動販売機は、上記各発明において高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器に流入する冷媒を膨張させる高元側膨張手段と、低元側冷媒回路の第２の室内熱交換器及び／又は室外熱交換器に流入する冷媒を膨張させる低元側膨張手段とを備え、制御装置は、高元側圧縮機及び低元側圧縮機の吐出圧力が設計上限値より低いことを条件として、それらの吐出温度が所定の高温値となるように高元側膨張手段及び低元側膨張手段をそれぞれ制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項９の発明の自動販売機は、上記各発明において室外熱交換器に外気を送風する送風手段を備え、制御装置は、低元側冷媒回路の冷媒を第２の室内熱交換器にて蒸発させ、室外熱交換器にて放熱させるモードにおいて、第２の室内熱交換器により冷却される商品収納室内の温度と所定の商品冷却温度設定値との差に基づき、その差が大きい程室外熱交換器への送風量が増大するように送風手段の運転を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項１０の発明の自動販売機は、上記各発明において制御装置は、商品収納室内を加熱する第１の室内熱交換器及び放熱用熱交換器を出た冷媒の温度が、商品収納室内における所定の商品加熱温度よりも高い所定の商品加熱冷媒出口温度となるように高元側圧縮機及び低元側圧縮機の運転を制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項１１の発明の自動販売機は、請求項４の発明において制御装置は、高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器に入る冷媒温度と、当該吸熱用熱交換器と熱交換した後の低元側冷媒回路の冷媒温度との差に基づき、その差が規定値以上となるよう低元側圧縮機の運転を制御することを特徴とする。
【００１９】
請求項１２の発明の自動販売機は、上記各発明において第１の室内熱交換器は、冷却及び加熱の切り換えが可能な商品収納室としての冷温切換室に設けられ、冷媒を放熱させて当該冷温切換室内を加熱し、冷媒を蒸発させて該冷温切換室内を冷却すると共に、第２の室内熱交換器は、冷却専用の商品収納室としての冷却専用室に設けられて当該冷却専用室内を冷却することを特徴とする。
【００２０】
請求項１３の発明の自動販売機は、上記各発明において各冷媒回路の冷媒として二酸化炭素を使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、本体内に複数構成された商品収納室と、冷媒を放熱させて商品収納室内を加熱する第１の室内熱交換器と、冷媒を蒸発させて商品収納室内を冷却する第２の室内熱交換器とを備えた自動販売機において、冷媒を圧縮する低元側圧縮機、第１の室内熱交換器、及び、第２の室内熱交換器を備えた低元側冷媒回路と、冷媒を圧縮する高元側圧縮機、冷媒を放熱させて商品収納室内を加熱する放熱用熱交換器、及び、第１の室内熱交換器を出た冷媒から吸熱する吸熱用熱交換器を備えた高元側冷媒回路とを備えているので、第１の室内熱交換器で放熱し、商品収納室内を加熱した後の冷媒が有する熱量を、高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器により汲み上げ、放熱用熱交換器に搬送してそこで放出し、商品収納室内を加熱することができるようになる。
【００２２】
即ち、第１の室内熱交換器を出た商品収納室内を適温に加熱できる程高くは無いが、外気温度よりは高い冷媒が有する熱量を利用して商品収納室内を加熱することが可能となるので、自動販売機の運転効率（ＣＯＰ）を大幅に改善することができるようになる。特に、請求項１３の如く二酸化炭素を冷媒として使用する場合には、大量の熱を吸熱用熱交換器により吸い上げることができるようになり、極めて有効である。
【００２３】
この場合、請求項２の発明の如く低元側冷媒回路に設けられた室外熱交換器と、各冷媒回路の運転を制御する制御装置とを備え、この制御装置が、低元側冷媒回路の冷媒を第２の室内熱交換器にて蒸発させるモードと、低元側冷媒回路の冷媒を室外熱交換器で蒸発させるモードを有するようにすれば、低元側冷媒回路の冷媒を室外熱交換器で蒸発させるモードでは、低元冷媒回路の低圧圧力を高くすることができるので、低元側冷媒回路の運転効率を改善することができるようになる。また、第２の室内熱交換器により商品収納室内を冷却していない場合にも、室外熱交換器にて外気から吸熱することができるので、第１の室内熱交換器や高元側冷媒回路の放熱用熱交換器による商品収納室内の加熱にも支障が生じない。
【００２４】
一方、低元側冷媒回路に室外熱交換器を設けたことで、例えば第２の室内熱交換器で蒸発させるモードにおいて、低元側冷媒回路の冷媒を室外熱交換器で放熱させれば、第２の室内熱交換器により冷却される商品収納室内を迅速に冷やし込み、早期に室外熱交換器で蒸発させるモードに切り換えることができるようになるものである。
【００２５】
また、請求項３の発明の如く室外熱交換器をバイパスするバイパス回路を備え、制御装置が、バイパス回路に冷媒を流すと共に、低元側冷媒回路の冷媒を第２の室内熱交換器と室外熱交換器の双方で蒸発させるモードを有するようにすれば、第２の室内熱交換器による商品収納室からの吸熱だけでは不足する場合に、室外熱交換器にて外気からも吸熱することができるようになり、第１の室内熱交換器や高元側冷媒回路の放熱用熱交換器により商品収納室内を支障無く加熱することができるようになるものである。
【００２６】
この場合、請求項４の発明の如く第１の室内熱交換器及び放熱用熱交換器が設けられた少なくとも一つの商品収納室を設け、制御装置が、第１の室内熱交換器及び放熱用熱交換器の双方により商品収納室内を加熱するモードを有するようにすれば、高元側冷媒回路の放熱用熱交換器により、商品収納室内を適温に加熱できる程高くは無いが、外気温度よりは高い冷媒が有する熱量を汲み上げ、第１の室内熱交換器による商品収納室を加熱することができるようになるものである。
【００２７】
また、請求項５の発明の如く制御装置が、第１の室内熱交換器と放熱用熱交換器により異なる商品収納室内をそれぞれ加熱するモードを有するようにすれば、複数の商品収納室を加熱する際に、低元側冷媒回路の第１の室内熱交換器と高元側冷媒回路の放熱用熱交換器により各商品収納室内をそれぞれ加熱することができるようになるものである。
【００２８】
更に、請求項６の発明の如く第１の室内熱交換器のみが設けられた少なくとも一つの第１の商品収納室と、第１の室内熱交換器及び放熱用熱交換器が設けられた少なくとも一つの第２の商品収納室と、低元側冷媒回路に設けられ、第２の商品収納室の第１の室内熱交換器への冷媒流量を制限する弁装置とを設け、吸熱用熱交換器が、各第１の室内熱交換器から出た冷媒から吸熱するようにすれば、第１の商品収納室内を加熱する余りの熱で第２の商品収納室内を加熱し、更に、それらの余りの熱を吸熱用熱交換器で汲み上げて第２の商品収納室を加熱することができるようになるものである。
【００２９】
更にまた、請求項７の発明の如く第１の室内熱交換器をバイパスするバイパス回路を設け、制御装置が、冷媒を第１の室内熱交換器とバイパス回路の双方に流すと共に、高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器が、第１の室内熱交換器を経た冷媒とバイパス回路を経た冷媒の双方から吸熱するモードと、冷媒を第１の室内熱交換器には流さず、バイパス回路に流すと共に、高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器が、バイパス回路を経た冷媒から吸熱するモードとを有するようにすれば、前者のモードにおいては請求項１と同様に第１の室内熱交換器で放熱し、商品収納室内を加熱した後の冷媒が有する熱量に加え、バイパス回路を経た冷媒の熱量も高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器により汲み上げ、放熱用熱交換器に搬送してそこで放出し、商品収納室内を加熱することができるようになる。また、後者のモードでは、高元側冷媒回路と低元側冷媒回路を通常の二元冷媒回路として高元側冷媒回路の放熱用熱交換器により商品収納室内を加熱することもできるようになる。これにより後者のモードでは請求項１３の発明の如く冷媒として二酸化炭素を使用する場合にも、低元側冷媒回路の高圧圧力を臨界内にとして相変化を利用した効率の良い運転を実現することができるようになるものである。
【００３０】
そして、請求項８の発明の如く高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器に流入する冷媒を膨張させる高元側膨張手段と、低元側冷媒回路の第２の室内熱交換器及び／又は室外熱交換器に流入する冷媒を膨張させる低元側膨張手段とがあり、制御装置が、高元側圧縮機及び低元側圧縮機の吐出圧力が設計上限値より低いことを条件として、それらの吐出温度が所定の高温値となるように高元側膨張手段及び低元側膨張手段をそれぞれ制御するようにすれば、低元側冷媒回路の第１の室内熱交換器と高元側冷媒回路の放熱用熱交換器により商品収納室内を効果的に加熱することができるようになる。
【００３１】
また、請求項９の発明の如く室外熱交換器に外気を送風する送風手段があり、制御装置が、低元側冷媒回路の冷媒を第２の室内熱交換器にて蒸発させ、室外熱交換器にて放熱させるモードにおいて、第２の室内熱交換器により冷却される商品収納室内の温度と所定の商品冷却温度設定値との差に基づき、その差が大きい程室外熱交換器への送風量が増大するように送風手段の運転を制御するようにすれば、低元側冷媒回路の冷媒から外気への放熱を的確に制御して第２の室内熱交換器により商品収納室内を効果的に冷却することができるようになる。
【００３２】
更に、請求項１０の発明の如く制御装置が、商品収納室内を加熱する第１の室内熱交換器及び放熱用熱交換器を出た冷媒の温度が、商品収納室内における所定の商品加熱温度よりも高い所定の商品加熱冷媒出口温度となるように高元側圧縮機及び低元側圧縮機の運転を制御するようにすれば、低元側冷媒回路の第１の室内熱交換器と高元側冷媒回路の放熱用熱交換器により商品収納室内の商品を適温に加熱することができるようになる。
【００３３】
尚、前記請求項４の発明の如く高元側冷媒回路の放熱用熱交換器により商品収納室内を加熱する際には、請求項１１の発明の如く制御装置が、高元側冷媒回路の吸熱用熱交換器に入る冷媒温度と、当該吸熱用熱交換器と熱交換した後の低元側冷媒回路の冷媒温度との差に基づき、その差が規定値以上となるよう低元側圧縮機の運転を制御するようにすれば、吸熱用熱交換器における低元側冷媒回路から高元側冷媒回路への熱の受け渡しを支障無く行いながら、圧縮比が比較的低い高元側圧縮機を有する高元側冷媒回路の熱搬送能力によりできるだけ商品収納室内を加熱するようにし、省エネ化を図ることが可能となる。
【００３４】
そして、請求項１２の発明の如く第１の室内熱交換器を冷却及び加熱の切り換えが可能な商品収納室としての冷温切換室に設け、冷媒を放熱させて当該冷温切換室内を加熱し、冷媒を蒸発させて冷温切換室内を冷却すると共に、第２の室内熱交換器を冷却専用の商品収納室としての冷却専用室に設け、当該冷却専用室内を冷却することにより、自動販売機における商品の加熱及び冷却販売に極めて有効なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用した一実施例の自動販売機の正面図である。
【図２】図１の自動販売機の外扉を開いた状態の斜視図である。
【図３】図１の自動販売機の一実施例の冷媒回路図である（実施例１）。
【図４】図３の制御装置によるＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図５】図３の制御装置によるＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図６】図３の制御装置によるＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図７】図３の制御装置によるＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図８】図４のＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードにおける冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【図９】図５のＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードにおける冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【図１０】図６のＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードにおける冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【図１１】図７のＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードにおける冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【図１２】図３の制御装置によるＣ−Ｃ−Ｃモードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図１３】本発明の自動販売機の他の実施例の冷媒回路図である（実施例２）。
【図１４】図１３の制御装置によるＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図１５】本発明の自動販売機の更に他の実施例の冷媒回路図である（実施例３）。
【図１６】図１５の制御装置によるＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図１７】図１５の制御装置によるＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図１８】図１６のＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードにおける冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【図１９】図１７のＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードにおける冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【図２０】図１５の制御装置によるＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図２１】図１５の制御装置によるＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図２２】図１５の制御装置によるＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードを説明する自動販売機のもう一つの冷媒回路図である。
【図２３】本発明の自動販売機の更に他の実施例の冷媒回路図である（実施例４）。
【図２４】図２３の制御装置によるＣ−Ｈ−Ｈ室内外気吸熱モードを説明する自動販売機の冷媒回路図である。
【図２５】本発明の自動販売機の更に他の実施例の冷媒回路図である（実施例５）
【図２６】高温で凝縮する冷媒を用いた自動販売機の冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【図２７】二酸化炭素を冷媒として用いた自動販売機の冷媒回路のｐ−ｈ線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。図１及び図２において、実施例の自動販売機１は、鋼板製の外面材２Ａとその内側に設けられた断熱材（図示せず）から構成された前面が開口する断熱箱体である本体２と、この本体２の前面を開閉自在に閉塞するよう一側（実施例では向かって左側）が本体２に回動自在に枢支された外扉３を備えている。
【００３７】
この外扉３の前面上部には商品サンプル室４が構成されており、この商品サンプル室４内に陳列された複数の各商品サンプルに対応して複数の商品選択スイッチ６が配置されている。また、商品サンプル室４の下側の外扉３前面には、広告パネル５が構成されており、この広告パネル５の下側の外扉３前面下部には商品取出口７が構成されている。
【００３８】
更に、外扉３前面の向かって右側（非枢支側）中央部には化粧パネル８が取り付けられており、この化粧パネル８内に位置して硬貨投入口９、返却レバー１１が設けられている。また、この化粧パネル８の向かって左側の外扉３前面には、金額表示器１２が取り付けられている。更に、この金額表示器１２の下側の外扉３前面には紙幣識別装置（ビルバリ）１４が取り付けられており、商品取出口７の向かって右側の外扉３前面には硬貨返却口１３が構成されている。
【００３９】
一方、本体２内の上部には上面、左右面及び後面が前記断熱材で囲繞され、前面が開口した商品収納部１６が構成されている。この商品収納部１６は断熱性の収納部仕切板１７によって左右方向三つの商品収納室に仕切られており、向かって右側から二つが冷温切換室１５、２５（何れも商品収納室）とされ、向かって左側が冷却専用室２０（商品収納室）とされている。
【００４０】
尚、この冷却専用室２０は各冷温切換室１５、２５よりも容積が大きい。これは冷却して販売する商品のほうが、加熱して販売する商品よりも一般的に多いからである。この仕切板１７で仕切られた冷温切換室１５、２５、及び、冷却専用室２０には、販売する商品が蛇行状の商品通路に収納されるサーペンタイン式の商品収納コラム１８が前後方向及び左右方向にそれぞれ複数設けられている。
【００４１】
商品収納部１６の前面には、それぞれ断熱性を有し、商品収納部１６の前面開口の上部側を開閉するための上部側内扉２１と、商品収納部１６の前面開口の下部側を開閉するための下部側内扉２２が設けられている。この下部側内扉２２は本体２に回動自在に枢支されている。
【００４２】
また、下部側内扉２２の下部には商品収納部１６の各冷温切換室１５、２５及び冷却専用室２０側と外扉３側とを連通する商品搬出口２３が左右方向に並設されている。各商品搬出口２３には開閉自在の搬出扉２４が上縁を中心して回動自在に取り付けられており、前方に案内される商品に押されて回転し、商品搬出口２３を開放して商品を商品取出口７に搬出する構成とされている。
【００４３】
他方、上部側内扉２１は外扉３の商品サンプル室４の後側に対応して当該外扉３に取り付けられており、外扉３を開閉することにより、上部側内扉２１によって商品収納部１６の前面開口の上部側が開閉される構成とされている。更に、上部側内扉２１は外扉３を開放した状態で、当該外扉３から独立して後方に開閉自在とされ、上部側内扉２１を外扉３から後方に開いた状態で、商品サンプル室４内に陳列される商品サンプルを交換できるように構成されている。また、本体２内の下部には機械室２６が形成されている。
【実施例１】
【００４４】
次に、図３は本発明の自動販売機１の一実施例の冷媒回路図である。この図において、本発明の自動販売機１はそれぞれ独立した冷媒閉回路である低元側冷媒回路ＲＬと高元側冷媒回路ＲＨを備えている。図中２７は低元側冷媒回路ＲＬを構成すると共に、冷媒を圧縮する低元側圧縮機であり、機械室２６内に設置されている。低元側圧縮機２７の吐出側の配管２８は配管２９と３０に分岐し、分岐した一方の配管２９は更に配管３１と３２に分岐し、配管３１は電磁弁３３を介して中央の冷温切換室２５内に設けられた第１の室内熱交換器としての中央の切換室熱交換器３４の入口に接続され、配管３２は電磁弁３６を介して右端の冷温切換室１５内に設けられた第１の室内熱交換器としての右端の切換室熱交換器３７の入口に接続されている。
【００４５】
切換室熱交換器３７の出口は配管３８と３９に分岐している。切換室熱交換器３４の出口は配管４１と４２に分岐し、一方の配管４１は逆止弁４３を介して前記切換室熱交換器３７の出口から分岐した一方の配管３８に合流している（逆止弁４３は合流点方向が順方向）。両配管３８、４１の合流後の配管４４は被吸熱用熱交換器４６の入口に接続され、この被吸熱用熱交換器４６の出口は配管４７を経て低元側膨張手段としての膨張弁４８の入口に接続されている。
【００４６】
そして、この膨張弁４８の出口は機械室２６内（商品収納室外）に設置された室外熱交換器４９の入口に接続され、圧縮機２７の吐出側の配管２８から分岐した配管３０は、電磁弁５１を介して室外熱交換器４９の入口に接続されている。室外熱交換器４９の出口側の配管５２は、低元側膨張手段としての膨張弁５３を介して前記切換室熱交換器３４の入口に接続されている。
【００４７】
室外熱交換器４９の出口側の配管５２は膨張弁５３の手前で更に配管５４、５６に分岐し、配管５４は低元側膨張手段としての膨張弁５７を介して前記冷却専用室２０内に設けられた第２の室内熱交換器としての専用室熱交換器５８の入口に接続されており、配管５６は低元側膨張手段としての膨張弁５９を介して前記切換室熱交換器３７の入口に接続されている。
【００４８】
切換室熱交換器３４及び３７の出口から分岐した配管４２及び３９はそれぞれ電磁弁６１、６２を介して専用室熱交換器５８の出口の配管６３と合流しており、この合流点は配管６４に接続され、この配管６４は低元側圧縮機２７の吸込側に接続されている。また、室外熱交換器４９の出口側の配管５２は各膨張弁５３、５７、５９の手前で更に配管６６に分岐しており、この配管６６は電磁弁６７を介して低元側圧縮機２７の吸込側に接続された配管６４に接続されている。以上がこの実施例の低元側冷媒回路ＲＬの構成である。また、機械室２６内には室外熱交換器４９に外気を送風するための送風手段としての送風機７８が設置されている。
【００４９】
次に、図中６８は高元側冷媒回路ＲＨを構成すると共に、冷媒を圧縮する高元側圧縮機であり、同様に機械室２６内に設置されている。高元側圧縮機６８の吐出側の配管６９は放熱用熱交換器７１の入口に接続されている。この放熱用熱交換器７１は実施例では切換室熱交換器３７と共に右端の冷温切換室１５内に設けられており、放熱用熱交換器７１の出口側の配管７２は高元側膨張手段としての膨張弁７３を介して吸熱用熱交換器７４の入口に接続されている。
【００５０】
この吸熱用熱交換器７４は、低元側冷媒回路ＲＬの前述した被吸熱用熱交換器４６と熱交換関係に配設されてカスケード熱交換器７６を構成する。そして、この吸熱用熱交換器７４の出口は配管７７を介して高元側圧縮機６８の吸込側に接続されている。以上が高元側冷媒回路ＲＨの構成である。そして、これら低元側冷媒回路ＲＬと高元側冷媒回路ＲＨ内には冷媒として二酸化炭素がそれぞれ所定量封入されている。
【００５１】
また、図３においてＣは汎用マイクロコンピュータから構成された制御装置であり、前記中央の冷温切換室２５、及び、冷却専用室２０内の温度を検出する温度センサ８１、８２や、配管４４に取り付けられて各冷温切換室１５、２５内を加熱した後、各切換室熱交換器３４、３７から出た冷媒の温度を検出する温度センサ８３、被吸熱用熱交換器４６の出口の冷媒の温度を検出する温度センサ８４、吸熱用熱交換器７４の入口の冷媒の温度を検出する温度センサ８６、右端の冷温切換室２５内を加熱した後、放熱用熱交換器７１を出た冷媒の温度を検出する温度センサ８７、低元側圧縮機２７及び高元側圧縮機６８の吐出ガスの温度及び圧力をそれぞれ検出する温度／圧力センサ８８、８９の出力に基づき、低元側圧縮機２７や送風機７８、高元側圧縮機６８の運転を制御すると共に、各膨張弁４８、５３、５７、５９、７３の弁開度を制御し、各電磁弁３３、３６、５１、６７を開閉制御する。特に、制御装置Ｃはインバータを用いて低元側圧縮機２７及び高元側圧縮機６８、送風機７８の回転数を制御する。
【００５２】
以上の構成で、次に図４乃至図１２を参照しながらこの実施例の動作を説明する。尚、各図において、塗りつぶしで示す電磁弁や膨張弁は閉又は全閉状態であり、白抜きで示す電磁弁や膨張弁は開又は弁開度制御状態（全閉では無い状態）を示しているものとする。  
【００５３】
（１）Ｃ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モード
先ず、中央の冷温切換室２５内を冷却（Ｃ）し、右端の冷温切換室１５内を加熱（Ｈ）して使用する場合で、冷却専用室２０（Ｃ）及び冷温切換室２５を冷やしているモードについて説明する。この場合、制御装置Ｃは図４に示すＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードを実行する。このＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードは、冷却専用室２０及び冷温切換室２５内の温度は未だ後述する商品冷却温度設定値まで冷却されていない場合のモードであり、制御装置Ｃは膨張弁５９の弁開度を全閉とし、膨張弁４８の弁開度は全開とする。また、電磁弁３３、５１、６２、６７を閉じ、電磁弁３６、６１を開き、膨張弁５３、５７、７３を開いてその弁開度を制御する。
【００５４】
そして、制御装置Ｃは低元側圧縮機２７及び送風機７８、高元側圧縮機６８を運転する。この場合、制御装置Ｃは温度／圧力センサ８８及び８９の出力に基づき、低元側圧縮機２７及び高元側圧縮機６８の吐出温度（吐出ガス冷媒温度）が所定の高温値（例えば、＋１２０℃）となるように、弁開度を制御している膨張弁（全開又は全閉のものを除く）、即ち、この場合は膨張弁５３、５７、７３の弁開度を制御する。
【００５５】
この場合、制御装置Ｃは各圧縮機２７、６８の吐出温度が前記高温値より低くなれば膨張弁５３、５７、７３の弁開度を縮小し、吐出圧力を上げて吐出温度を上げ、高温値より高くなれば弁開度を拡大する。これにより、圧縮機２７、６８から吐出される冷媒の温度を確保する。但し、低元側圧縮機２７及び高元側圧縮機６８の吐出圧力が使用制限である設計上限値（実施例では１２Ｍｐａ）以上にはならないよう、即ち、設計上限値より低くなるように各膨張弁５３、５７、７３を制御する。
【００５６】
また、制御装置Ｃは温度センサ８３、８７の出力に基づき、商品収納室内を加熱している第１の室内熱交換器、この場合は冷温切換室１５内を加熱している切換室熱交換器３７を出た冷媒の温度、及び、放熱器用熱交換器７１を出た冷媒の温度が所定の商品加熱温度（例えば、＋５５℃）よりも高い所定の商品加熱冷媒出口温度（例えば、＋６０℃）となるように低元側圧縮機２７及び高元側圧縮機６８の運転周波数を制御する。この場合、制御装置Ｃは温度センサ８３、８７が検出する冷媒の温度が前記商品加熱冷媒出口温度よりも高くなれば各圧縮機２７、６８の運転周波数を低下させ、商品加熱冷媒出口温度より低くなれば運転周波数を上昇させる。これにより、冷温切換室１５内を加熱する冷媒の温度を確保する。
【００５７】
また、制御装置Ｃは冷却されている商品収納室の温度、即ち、この場合は冷却専用室２０と冷温切換室２５の温度を検出する温度センサ８２、８１の出力に基づき、各室２０、２５の温度とそれらの所定の商品冷却温度設定値との差に基づき、送風機７８の運転周波数（回転数）を制御する。この場合、制御装置Ｃは各室２０、２５内の温度が前記商品冷却温度設定値より高く、その差が大きい場合には送風機７８の回転数を増大させ、室外熱交換器４９への送風量を増大させる。これにより、外気への放熱量を増大させ、冷却専用室２０及び冷温切換室２５内が早く冷えるようにする。
【００５８】
尚、上記各膨張弁の弁開度制御、各圧縮機２７、６８の運転周波数制御、送風機７８の回転数制御は他のモードにおいても共通するものである。
【００５９】
制御装置Ｃにより低元側圧縮機２７が運転されると、低元側圧縮機２７は二酸化炭素冷媒を超臨界状態まで圧縮し、配管２８に吐出する。この低元側圧縮機２７から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図４に矢印で示す如く配管２９、電磁弁３６を経て配管３２から切換室熱交換器３７に流入し、そこで放熱する。これにより、右端の冷温切換室１５内の商品は＋５５℃程の温度（前記商品加熱温度）に加熱される。切換室熱交換器３７で放熱し＋６０℃程の温度（前記商品加熱冷媒出口温度）まで低下した冷媒ガスは、それから流出し、配管３８、４４を経てカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６に流入する。
【００６０】
この被吸熱用熱交換器４６に流入した＋６０℃程の温度の冷媒は、カスケード熱交換器７６に設けられた吸熱用熱交換器７４と熱交換することにより、その内部を流れる高元側冷媒回路ＲＨの冷媒により吸熱されて冷却される。この被吸熱用熱交換器４６を出た低元側冷媒回路ＲＬの冷媒は、配管４７を経て膨張弁４８（全開）を通過し、室外熱交換器４９に流入する。
【００６１】
この室外熱交換器４９には送風機７８により外気が送風されているので、冷媒はここで外気中に放熱し、更に冷却される。そして、配管５２、５４に流出し、各膨張弁５３、５７に至る。ここで冷媒は減圧されてそれぞれ膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって切換室熱交換器３４及び専用室熱交換器５８に流入する。これら切換室熱交換器３４及び専用室熱交換器５８に流入した冷媒はそれぞれ蒸発する。このときの吸熱作用で冷温切換室２５内及び冷却専用室２０内を冷却し、各室２５、２０内から熱を汲み上げる。切換室熱交換器３４及び専用室熱交換器５８内で蒸発して冷温切換室２５内及び冷却専用室２０内から吸熱した冷媒は配管４２及び電磁弁６１や配管６３を経て合流した後、配管６４に流入し、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００６２】
一方、高元側圧縮機６８も運転されて二酸化炭素冷媒を超臨界状態まで圧縮し、配管６９に吐出する。この高元側圧縮機６８から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図４に矢印で示す如く配管６９を経て放熱用熱交換器７１に流入し、そこで放熱する。これにより、右端の冷温切換室１５内は低元側冷媒回路ＲＬの切換室熱交換器３７による加熱に加えて、高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１によっても加熱される。
【００６３】
この放熱用熱交換器７１で放熱した冷媒ガスは、それから流出し、配管７２を経て膨張弁７３に至る。ここで高元側冷媒回路ＲＨの冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は同じく気液混合状態となってカスケード熱交換器７６の吸熱用熱交換器７４に流入し、そこで蒸発する。このときの吸熱作用でカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６内を流れる低元側冷媒回路ＲＬの冷媒（前述したように＋６０℃程の商品加熱冷媒出口温度に維持されている冷媒）から吸熱し、その熱を汲み上げた後、配管７７を経て高元側圧縮機６８に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００６４】
図８はこのＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードにおける各冷媒回路ＲＬ、ＲＨのＰ−Ｈ線図を示している。尚、図８は自動販売機１が設置された環境の外気温度が＋１５℃の場合を示している。図中ＭＬは低元側冷媒回路ＲＬのＰ−Ｈ線図、ＭＨは高元側冷媒回路ＲＨのＰ−Ｈ線図であり、冷媒として二酸化炭素を使用しているため、何れも高圧側は超臨界となっている。また、ＭＬの高圧側の吐出温度（＋１２０℃）から＋６０℃までの熱量Ｘ３が切換室熱交換器３７から冷温切換室１５内への放熱量であり、＋６０℃から＋３５℃程までの熱量Ｘ４が冷温切換室１５を加熱した後の冷媒が有する熱量である。
【００６５】
本発明では高元側冷媒回路ＲＨの吸熱用熱交換器７４がカスケード熱交換器７６において低元側冷媒回路ＲＬの被吸熱用熱交換器４６からこの熱量Ｘ４を汲み上げる（図８中に示す熱交換）。そして、放熱器用熱交換器７１に搬送し、冷温切換室１５内に放出する。この放熱量が図８のＸ５である。冷温切換室１５内はこの切換室熱交換器３７の放熱量Ｘ３と放熱用熱交換器７１の放熱量Ｘ５の和により加熱されることになる。即ち、冷温切換室１５内を加熱した後の低元側冷媒回路ＲＬの冷媒が有する熱量を、高元側冷媒回路ＲＨにより汲み上げ、冷温切換室１５の加熱に利用することができるようになり、運転効率（ＣＯＰ）が著しく改善される。
【００６６】
また、図８において低元側冷媒回路ＲＬのＰ−Ｈ線図ＭＬの低圧側のＸ６が冷却専用室２０と冷温切換室２５から吸熱する熱量である。送風機７８の回転数制御により、低元側冷媒回路ＲＬの高圧側の最低温度は＋２５℃〜＋３５℃の範囲（図８に破線で示す）に変更可能であるので、この範囲で冷却専用室２０及び冷温切換室２５の冷却能力（室内吸熱）を変化させることができることが分かる（図８に破線で示す）。
【００６７】
（２）Ｃ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モード
次に、図４のＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードで冷却専用室２０及び冷温切換室２５内の温度が前記商品冷却温度設定値まで冷却された場合、制御装置Ｃは図５のＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードに移行する。このＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードでは、制御装置Ｃは図４の状態から膨張弁５３、５７の弁開度を全閉とする。また、膨張弁４８はその弁開度を制御する状態とし、電磁弁６７は開く。
【００６８】
これにより、低元側冷媒回路ＲＬでは被吸熱用熱交換器４６を出た冷媒が膨張弁４８で絞られた後、室外熱交換器４９に流入するようになる。膨張弁４８で冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって室外熱交換器４９に流入し、冷媒は蒸発する。このときの吸熱作用で外気中から熱を汲み上げる。室外熱交換器４９内で蒸発して外気中から吸熱した冷媒は配管５２及び電磁弁６７を経て配管６４に流入し、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００６９】
従って、冷却専用室２０及び冷温切換室２５の冷却は停止する。尚、高元側冷媒回路ＲＨの動作は図４の場合と同様であるので、切換室熱交換器３７及び放熱用熱交換器７１により冷温切換室１５内は加熱される。
【００７０】
図９はこのＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードにおける各冷媒回路ＲＬ、ＲＨのＰ−Ｈ線図を示している。尚、図９中図８と同一符号で示すものや熱量は同一のものとする。この場合も高圧側は超臨界となっているが、この図に示されるように、このモードでは低元側冷媒回路ＲＬのＰ−Ｈ線図ＭＬの低圧側で室外熱交換器４９により外気から吸熱が行われるので、冷却専用室２０や冷温切換室２５が商品冷却温度設定値まで冷えたことにより、それ以上冷却できなくなって各室２０、２５から吸熱できない場合にも、切換室熱交換器３７及び放熱用熱交換器７１の放熱量Ｘ３、Ｘ５を確保することができることが分かる。
【００７１】
尚、このＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードで冷却専用室２０及び冷温切換室２５内の温度が前記商品冷却温度設定値より高くなった場合には、制御装置Ｃは図４のＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードに復帰し、以後これを繰り返すことになる。
【００７２】
（３）Ｃ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モード
次に、右端の冷温切換室１５内と中央の冷温切換室２５内の双方を加熱（Ｈ）して使用する場合で、冷却専用室２０（Ｃ）を冷やしているモードについて説明する。この場合、制御装置Ｃは図６に示すＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードを実行する。このＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードは、冷却専用室２０内の温度は未だ前記商品冷却温度設定値まで冷却されていない場合のモードであり、制御装置Ｃは膨張弁５３、５９の弁開度を全閉とし、膨張弁４８の弁開度は全開とする。また、電磁弁３６、５１、６１、６２、６７を閉じ、電磁弁３３を開き、膨張弁５７、７３を開いてその弁開度を制御する。
【００７３】
これにより、低元側圧縮機２７から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図６に矢印で示す如く配管２９、電磁弁３３を経て配管３１から切換室熱交換器３４に流入し、そこで放熱する。これにより、中央の冷温切換室２５内の商品は＋５５℃程の温度（前記商品加熱温度）に加熱される。切換室熱交換器３４で放熱し＋６０℃程の温度（前記商品加熱冷媒出口温度）まで低下した冷媒ガスは、それから流出し、配管４１、４４を経てカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６に流入する。
【００７４】
この被吸熱用熱交換器４６に流入した＋６０℃程の温度の冷媒は、前述同様にカスケード熱交換器７６に設けられた吸熱用熱交換器７４と熱交換することにより、その内部を流れる高元側冷媒回路ＲＨの冷媒により吸熱されて冷却される。この被吸熱用熱交換器４６を出た低元側冷媒回路ＲＬの冷媒は、配管４７を経て膨張弁４８（全開）を通過し、室外熱交換器４９に流入する。
【００７５】
この室外熱交換器４９には送風機７８により外気が送風されているので、冷媒はここで外気中に放熱し、更に冷却される。そして、配管５２を経て配管５４に入り、膨張弁５７に至る。ここで冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって専用室熱交換器５８に流入する。この専用室熱交換器５８に流入した冷媒は蒸発する。このときの吸熱作用で冷却専用室２０内を冷却し、そこから熱を汲み上げる。専用室熱交換器５８内で蒸発して冷却専用室２０内から吸熱した冷媒は配管６３を経て配管６４に流入し、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００７６】
高元側圧縮機６８も運転されて二酸化炭素冷媒を超臨界状態まで圧縮し、配管６９に吐出する。この高元側圧縮機６８から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図６に矢印で示す如く配管６９を経て前述同様に放熱用熱交換器７１に流入し、そこで放熱する。これにより、右端の冷温切換室１５内は高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１によって加熱される。
【００７７】
この放熱用熱交換器７１で放熱した冷媒ガスは、それから流出し、配管７２を経て膨張弁７３に至る。ここで高元側冷媒回路ＲＨの冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は同じく気液混合状態となってカスケード熱交換器７６の吸熱用熱交換器７４に流入し、そこで蒸発する。このときの吸熱作用でカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６内を流れる低元側冷媒回路ＲＬの冷媒（前述したように＋６０℃程の商品加熱冷媒出口温度に維持されている冷媒）から吸熱し、その熱を汲み上げた後、配管７７を経て高元側圧縮機６８に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００７８】
図１０はこのＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードにおける各冷媒回路ＲＬ、ＲＨのＰ−Ｈ線図を示している。尚、図１０は自動販売機１が設置された環境の外気温度が＋５℃の場合を示している。同様に図中ＭＬは低元側冷媒回路ＲＬのＰ−Ｈ線図、ＭＨは高元側冷媒回路ＲＨのＰ−Ｈ線図であり、冷媒として二酸化炭素を使用しているため、何れも高圧側は超臨界となっている。また、ＭＬの高圧側の吐出温度（＋１２０℃）から＋６０℃までの熱量Ｘ３が切換室熱交換器３４から冷温切換室２５内への放熱量であり、＋６０℃から＋４５℃程までの熱量Ｘ４が冷温切換室２５を加熱した後の冷媒が有する熱量である。
【００７９】
前述同様に高元側冷媒回路ＲＨの吸熱用熱交換器７４がカスケード熱交換器７６において低元側冷媒回路ＲＬの被吸熱用熱交換器４６からこの熱量Ｘ４を汲み上げる（図９中に示す熱交換）。そして、放熱器用熱交換器７１に搬送し、冷温切換室１５内に放出する。この放熱量が図１０のＸ５である。冷温切換室１５内はこの放熱用熱交換器７１の放熱量Ｘ５により加熱されることになる。即ち、この場合も冷温切換室２５内を加熱した後の低元側冷媒回路ＲＬの冷媒が有する熱量を、高元側冷媒回路ＲＨにより汲み上げ、冷温切換室１５の加熱に利用することができるようになり、運転効率（ＣＯＰ）が著しく改善される。
【００８０】
また、図１０において低元側冷媒回路ＲＬのＰ−Ｈ線図ＭＬの低圧側のＸ６が冷却専用室２０から吸熱する熱量である。送風機７８の回転数制御により、低元側冷媒回路ＲＬの高圧側の最低温度は＋１５℃〜＋４５℃の範囲（図１０に破線で示す）に変更可能であるので、この範囲で冷却専用室２０の冷却能力（室内吸熱）を変化させることができることが分かる（図１０に破線で示す）。
【００８１】
（４）Ｃ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モード
次に、図６のＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードで冷却専用室２０内の温度が前記商品冷却温度設定値まで冷却された場合、制御装置Ｃは図７のＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードに移行する。このＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードでは、制御装置Ｃは図６の状態から膨張弁５７の弁開度を全閉とする。また、膨張弁４８はその弁開度を制御する状態とし、電磁弁６７は開く。
【００８２】
これにより、低元側冷媒回路ＲＬでは被吸熱用熱交換器４６を出た冷媒が前述同様に膨張弁４８で絞られた後、室外熱交換器４９に流入するようになる。膨張弁４８で冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって室外熱交換器４９に流入し、冷媒は蒸発する。このときの吸熱作用で外気中から熱を汲み上げる。室外熱交換器４９内で蒸発して外気中から吸熱した冷媒は配管５２及び電磁弁６７を経て配管６４に流入し、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００８３】
従って、冷却専用室２０の冷却は停止する。尚、冷温切換室２５の切換室熱交換器３４には図６と同様に低元側圧縮機２７から吐出された冷媒が配管２８、２９、電磁弁３３、配管３１を経て流入するので、同様に加熱される。また、高元側冷媒回路ＲＨの動作は図６の場合と同様であるので、放熱用熱交換器７１により冷温切換室１５内は加熱される。
【００８４】
図１１はこのＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードにおける各冷媒回路ＲＬ、ＲＨのＰ−Ｈ線図を示している。尚、図１１中図１０と同一符号で示すものや熱量は同一のものとする。この場合も高圧側は超臨界となっているが、この図に示されるように、このモードでは低元側冷媒回路ＲＬのＰ−Ｈ線図ＭＬの低圧側で室外熱交換器４９により外気から吸熱が行われるので、冷却専用室２０が商品冷却温度設定値まで冷えたことにより、それ以上冷却できなくなってそこから吸熱できない場合にも、切換室熱交換器３４及び放熱用熱交換器７１の放熱量Ｘ３、Ｘ５を確保することができることが分かる。
【００８５】
尚、このＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードで冷却専用室２０内の温度が前記商品冷却温度設定値より高くなった場合には、制御装置Ｃは図６のＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードに復帰し、以後これを繰り返すことになる。
【００８６】
（５）Ｃ−Ｃ−Ｃモード
尚、冷却専用室２０に加え、右端の冷温切換室１５内と中央の冷温切換室２５内の双方も冷却（Ｃ）して使用するモードについて説明する。この場合、制御装置Ｃは図１２に示すＣ−Ｃ−Ｃモードを実行する。このＣ−Ｃ−Ｃモードでは、制御装置Ｃは膨張弁４８の弁開度を全閉とする。また、電磁弁３３、３６、６７を閉じ、電磁弁５１、６１、６２を開き、膨張弁５３、５７、５９を開いてその弁開度を制御する。尚、このモードでは高元側冷媒回路ＲＨは使用しないので、高元側圧縮機６８は停止する。
【００８７】
これにより、低元側圧縮機２７から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図１２に矢印で示す如く配管２８から配管３０に入り、電磁弁５１を経て室外熱交換器４９に流入する。この室外熱交換器４９には送風機７８により外気が送風されているので、冷媒はここで外気中に放熱し、冷却される。そして、配管５２に入り、配管５４、５６に分流して、各膨張弁５３、５７、５９に至る。ここで冷媒は減圧されてそれぞれ膨張する。
【００８８】
減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって切換室熱交換器３４、専用室熱交換器５８及び切換室熱交換器３７に流入する。これら熱交換器３４、５８、３７に流入した冷媒はそれぞれ蒸発する。このときの吸熱作用で冷温切換室２５、冷却専用室２０、冷温切換室１５内をそれぞれ冷却する。切換室熱交換器３４、専用室熱交換器５８及び切換室熱交換器３７内で蒸発した冷媒は配管４２、６３、３９をそれぞれ経て合流した後、配管６４に流入し、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。これにより、各室２５、２０、１５は冷却されることになる。
【００８９】
以上のように本発明の自動販売機１は、低元側圧縮機２７、切換室熱交換器３４、３７、及び、専用室熱交換器５８を備えた低元側冷媒回路ＲＬと、高元側圧縮機６８、冷媒を放熱させて冷温切換室１５内を加熱する放熱用熱交換器７１、及び、切換室熱交換器３７や３４を出た冷媒から吸熱する吸熱用熱交換器７４を備えた高元側冷媒回路ＲＨを備えているので、切換室熱交換器３７や３４で放熱し、冷温切換室１５や２５内を加熱した後の冷媒が有する熱量を、高元側冷媒回路ＲＨの吸熱用熱交換器７４により汲み上げ、放熱用熱交換器７１に搬送してそこで放出し、冷温切換室１５内を加熱することができるようになる。
【００９０】
即ち、切換室熱交換器３７や３４を出た冷温切換室１５や２５内を適温に加熱できる程高くは無いが、外気温度よりは高い冷媒が有する熱量を利用して冷温切換室１５内を加熱することが可能となるので、自動販売機１の運転効率（ＣＯＰ）を大幅に改善することができるようになる。特に、実施例の如く各冷媒回路ＲＬ、ＲＨの冷媒として二酸化炭素を使用する場合には、大量の熱を吸熱用熱交換器７４により吸い上げることができるようになり、極めて有効である。
【００９１】
また、制御装置Ｃは、低元側冷媒回路ＲＬの冷媒を専用室熱交換器５８にて蒸発させ、室外熱交換器４９にて放熱させるＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードやＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードと、低元側冷媒回路ＲＬの冷媒を室外熱交換器４９のみで蒸発させるＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードやＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードを実行するので、低元側冷媒回路ＲＬの冷媒を室外熱交換器４９で放熱させて専用室熱交換器５８で蒸発させる各室内吸熱モードで当該専用室熱交換器５８により冷却される冷却専用室２０内を迅速に冷やし込み、早期に室外熱交換器４９のみで蒸発させる各外気吸熱モードに切り換えることができるようになる。
【００９２】
この場合、低元側冷媒回路ＲＬの冷媒を室外熱交換器４９のみで蒸発させるＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードでは、低元冷媒回路の低圧側の圧力を図９に示すように図８に比して高くすることができるので、低元側冷媒回路ＲＬの運転効率を改善することができるようになる。また、冷却専用室２０内の温度が商品冷却温度設定値まで低下して専用室熱交換器５８により冷却専用室２０内を冷却しない場合にも、室外熱交換器４９にて外気から吸熱することができるので、切換室熱交換器３７、３４や高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１による冷温切換室１５や２５内の加熱にも支障が生じない。
【００９３】
また、前記Ｃ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードやＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードでは、制御装置Ｃは切換室熱交換器３７及び放熱用熱交換器７１の双方により冷温切換室１５内を加熱するので、高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１により、冷温切換室１５内を適温に加熱できる程高くは無いが、外気温度よりは高い冷媒が有する熱量を汲み上げ、切換室熱交換器３７による加熱に加えて、冷温切換室１５を加熱することができるようになる。
【００９４】
また、前記Ｃ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードやＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードでは、制御装置Ｃは切換室熱交換器３４により冷温切換室２５内を加熱し、放熱用熱交換器７１により冷温切換室１５内をそれぞれ加熱するので、各冷温切換室２５、１５を加熱する際に、低元側冷媒回路ＲＬの切換室熱交換器３４と高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１により各冷温切換室２５、１５内をそれぞれ加熱することができるようになる。
【００９５】
そして、制御装置Ｃは高元側圧縮機６８及び低元側圧縮機２７の吐出圧力が設計上限値より低いことを条件として、それらの吐出温度が前述した所定の高温値となるように膨張弁７３及び低元側冷媒回路ＲＬの各膨張弁４８や５７、５３をそれぞれ制御するので、低元側冷媒回路ＲＬの切換室熱交換器３７や３４と、高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１により冷温切換室１５や２５内を効果的に加熱することができるようになる。
【００９６】
また、制御装置Ｃは低元側冷媒回路ＲＬの冷媒を専用室熱交換器５８にて蒸発させ、室外熱交換器４９にて放熱させる前記各室内吸熱モードにおいて、専用室熱交換器５８により冷却される冷却専用室２０内の温度と前記所定の商品冷却温度設定値との差に基づき、その差が大きい程、室外熱交換器４９への送風量が増大するように送風機７８の回転数を制御するので、低元側冷媒回路ＲＬの冷媒から外気への放熱を的確に制御して専用室熱交換器５８により冷却専用室２０内を効果的に冷却することができるようになる。
【００９７】
更に、制御装置Ｃは冷温切換室１５や２５内を加熱している切換室熱交換器３７や３４、及び放熱用熱交換器７１を出た冷媒の温度が、冷温切換室１５や２５内における前記所定の商品加熱温度（＋５５℃）よりも高い所定の商品加熱冷媒出口温度（＋６０℃）となるように高元側圧縮機６８及び低元側圧縮機２７の運転周波数を制御するので、低元側冷媒回路ＲＬの切換室熱交換器３７や３４と高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１により冷温切換室１５や２５内の商品を適温に加熱することができるようになる。
【００９８】
そして、実施例のように切換室熱交換器３７、３４を冷却及び加熱の切り換えが可能な商品収納室としての冷温切換室１５、２５に設け、冷媒を放熱させて当該冷温切換室１５、２５内を加熱し、冷媒を蒸発させて冷温切換室１５、２５内を冷却すると共に、専用室熱交換器５８を冷却専用の商品収納室としての冷却専用室２０に設け、当該冷却専用室２０内を冷却することにより、自動販売機１における商品の加熱及び冷却販売に極めて有効なものとなる。
【実施例２】
【００９９】
次に、図１３及び図１４は本発明の自動販売機１の他の実施例の冷媒回路を示している。図１３の冷媒回路図において、図３と同一符号で示すものは同一とする。この図１３において、図３と異なる箇所は、電磁弁３６が流量調整弁（冷媒流量を制限する弁装置）９１に置き換わっているのみである。尚、これに加えて電磁弁３３も流量調整弁に置き換えてもよい。流量調整弁９１は切換室熱交換器３７への冷媒流量を制限するものであり、この例におけるＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードでの冷媒の流れは図１４の矢印の如きものとなる。
【０１００】
図１４は冷却専用室２０の温度が前記商品冷却温度設定値となっている状態であるので、制御装置Ｃは膨張弁５７、５３、５９を全閉、電磁弁５１、６１、６２を閉、電磁弁３３を開とし、膨張弁４８、７３はその弁開度を制御する状態とする。また、制御装置Ｃは流量調整弁９１を制御して切換室熱交換器３７に流れる冷媒流量を所定の値に制限する。これにより、低元側圧縮機２７から吐出された高温ガス冷媒は配管２８から配管２９に入り、そこで分流されて一部は電磁弁３３を通り、冷温切換室２５の切換室熱交換器３４に流入して放熱する。他方、分流された残りの冷媒は流量調整弁９１で制限された量で冷温切換室１５の切換室熱交換器３７に流入して放熱する。
【０１０１】
各熱交換器３４、３７で各室２５、１５内を加熱した後の冷媒は、前述同様に配管４４からカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６に入り、膨張弁４８で絞られた後、室内熱交換器４９で外気から吸熱し、低元側圧縮機２７に戻る。高元側冷媒回路ＲＨでは前述同様に吸熱用熱交換器７４で被吸熱用熱交換器４６を流れる冷媒（＋６０℃）から吸熱し、その熱を高元側圧縮機６８で放熱用熱交換器７１に搬送し、この放熱用熱交換器７１で放熱して冷温切換室１５内を加熱する動作が行われる。
【０１０２】
前述した如く切換室熱交換器３７には流量調整弁９１で制限された量の冷媒しか流入しないので、高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１による加熱は、切換室熱交換器３７で不足する放熱量を補完するかたちとなる。このように、冷温切換室１５の切換室熱交換器３７への冷媒流量を制限する流量調整弁９１を設け、吸熱用熱交換器７４が、各切換室熱交換器３４、３７から出た冷媒から吸熱するようにすれば、冷温切換室２５（第１の商品収納室）内を加熱する余りの熱で冷温切換室１５（第２の商品収納室）内を加熱し、更に、それらの余りの熱を吸熱用熱交換器７４で汲み上げて冷温切換室１５の加熱に利用することができるようになる。
【実施例３】
【０１０３】
次に、図１５〜図２２は本発明の自動販売機１の更に他の実施例の冷媒回路を示している。図１５の冷媒回路図において、図３と同一符号で示すものは同一とする。この図１５において、図３と異なる箇所は、図３では切換室熱交換器３７の入口に接続されていた配管３２が配管４４に接続されている点と、切換室熱交換器３７の出口側の配管３８及び電磁弁６２が削除され、配管３９がそのまま配管６４に接続されている点である。即ち、配管３２は冷温切換室２５の切換室熱交換器３４（第１の室内熱交換器）をバイパスするバイパス回路となる。また、温度センサ８３はこの配管３２が合流した後の配管４４の温度を検出する位置に設けられる。尚、この実施例で電磁弁３３が切換室熱交換器３４への冷媒の流通を制御する弁装置となり、電磁弁３６が係るバイパス回路への冷媒の流通を制御する弁装置となるが、この電磁弁３６も（電磁弁３３も）後述する如く実施例２と同様に流量調整弁９１に置き換えても良い。
【０１０４】
（６）Ｃ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モード
先ず、この実施例において中央の冷温切換室２５内を冷却（Ｃ）し、右端の冷温切換室１５内を加熱（Ｈ）して使用する場合で、冷却専用室２０（Ｃ）及び冷温切換室２５を冷やしているモードについて説明する。この場合、制御装置Ｃは図１６に示すＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードを実行する。このＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードは、前述同様に冷却専用室２０及び冷温切換室２５内の温度は未だ前記商品冷却温度設定値まで冷却されていない場合のモードであり、制御装置Ｃは膨張弁５９の弁開度を全閉とし、膨張弁４８の弁開度は全開とする。また、電磁弁３３、５１、６７を閉じ、電磁弁３６、６１を開き、膨張弁５３、５７、７３を開いてその弁開度を制御する。
【０１０５】
制御装置Ｃにより低元側圧縮機２７が運転されると、低元側圧縮機２７から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図１６に矢印で示す如く配管２９、電磁弁３６を経て配管３２から配管４４に至り、この配管４４を経てカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６に流入する。この実施例の場合、被吸熱用熱交換器４６に流入する冷媒の温度は＋７０℃程となり、カスケード熱交換器７６に設けられた吸熱用熱交換器７４と熱交換することにより、その内部を流れる高元側冷媒回路ＲＨの冷媒により吸熱されて冷却される。この被吸熱用熱交換器４６を出た低元側冷媒回路ＲＬの冷媒は、配管４７を経て膨張弁４８（全開）を通過し、室外熱交換器４９に流入する。
【０１０６】
この室外熱交換器４９には送風機７８により外気が送風されているので、冷媒はここで外気中に放熱し、更に冷却される。そして、配管５２、５４に流出し、各膨張弁５３、５７に至る。ここで冷媒は減圧されてそれぞれ膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって切換室熱交換器３４及び専用室熱交換器５８に流入する。これら切換室熱交換器３４及び専用室熱交換器５８に流入した冷媒はそれぞれ蒸発する。このときの吸熱作用で前述同様に冷温切換室２５内及び冷却専用室２０内を冷却し、各室２５、２０内から熱を汲み上げる。切換室熱交換器３４及び専用室熱交換器５８内で蒸発して冷温切換室２５内及び冷却専用室２０内から吸熱した冷媒は配管４２及び電磁弁６１や配管６３を経て合流した後、配管６４に流入し、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【０１０７】
一方、高元側圧縮機６８も運転されて二酸化炭素冷媒を超臨界状態まで圧縮し、＋１２０℃程となって配管６９に吐出する。この高元側圧縮機６８から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図１６に矢印で示す如く配管６９を経て放熱用熱交換器７１に流入し、そこで放熱する。これにより、右端の冷温切換室１５内の商品は高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１によって＋５５℃程の温度（前記商品加熱温度）に加熱される。
【０１０８】
この放熱用熱交換器７１で放熱した冷媒ガスは、それから流出し、配管７２を経て膨張弁７３に至る。ここで高元側冷媒回路ＲＨの冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は同じく気液混合状態となってカスケード熱交換器７６の吸熱用熱交換器７４に流入し、そこで蒸発する。このときの吸熱作用でカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６内を流れる低元側冷媒回路ＲＬの冷媒（前述したように＋７０℃程の高温冷媒）から吸熱し、その熱を汲み上げた後、配管７７を経て高元側圧縮機６８に吸い込まれる循環を繰り返す。
【０１０９】
図１８はこのＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードにおける各冷媒回路ＲＬ、ＲＨのＰ−Ｈ線図を示している。尚、図１８は自動販売機１が設置された環境の外気温度が＋１５℃の場合を示している。図中ＭＬは低元側冷媒回路ＲＬのＰ−Ｈ線図、ＭＨは高元側冷媒回路ＲＨのＰ−Ｈ線図であり、高元側冷媒回路ＲＨの高圧側は超臨界となるが、低元側冷媒回路ＲＬはカスケード熱交換器７６での熱交換の過程で臨界内となる。また、ＭＬの高圧側の吐出温度（＋７０℃）から＋２５℃程までの熱量Ｘ３が被吸熱用熱交換器４６から吸熱用熱交換器７４に放出される熱量であり、超臨界から臨界内に入る相変化を伴う。また、ＭＨの高圧側の＋１２０℃から＋６０℃までの熱量Ｘ４が放熱用熱交換器７１から冷温切換室１５内への放熱量である。また、図１８において低元側冷媒回路ＲＬのＰ−Ｈ線図ＭＬの低圧側のＸ６が冷却専用室２０と冷温切換室２５から吸熱する熱量である。
【０１１０】
この例では、高元側冷媒回路ＲＨの吸熱用熱交換器７４がカスケード熱交換器７６において低元側冷媒回路ＲＬの被吸熱用熱交換器４６から相変化を伴う熱量Ｘ３を汲み上げる（図１８中に示す熱交換）。そして、放熱器用熱交換器７１に搬送し、冷温切換室１５内に放出する。この放熱量が図１８のＸ５である。冷温切換室１５内はこの放熱用熱交換器７１の放熱量Ｘ５により加熱されることになる。即ち、低元側冷媒回路ＲＬの高圧側の冷媒が有する熱量を高元側冷媒回路ＲＨにより汲み上げ、低元側冷媒回路ＲＬの高圧側の冷媒を冷却すると共に、この汲み上げた高元側冷媒回路ＲＨの冷媒の熱量で冷温切換室１５の加熱を行うことができるようになり、運転効率（ＣＯＰ）が改善される。
【０１１１】
（７）Ｃ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モード
次に、図１６のＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードで冷却専用室２０及び冷温切換室２５内の温度が前記商品冷却温度設定値まで冷却された場合、制御装置Ｃは図１７のＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードに移行する。このＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードでは、制御装置Ｃは図１６の状態から膨張弁５３、５７の弁開度を全閉とする。また、膨張弁４８はその弁開度を制御する状態とし、電磁弁６７は開く。
【０１１２】
これにより、低元側冷媒回路ＲＬでは被吸熱用熱交換器４６を出た冷媒が膨張弁４８で絞られた後、室外熱交換器４９に流入するようになる。膨張弁４８で冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって室外熱交換器４９に流入し、冷媒は蒸発する。このときの吸熱作用で外気中から熱を汲み上げる。室外熱交換器４９内で蒸発して外気中から吸熱した冷媒は配管５２及び電磁弁６７を経て配管６４に流入し、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【０１１３】
従って、冷却専用室２０及び冷温切換室２５の冷却は停止する。尚、高元側冷媒回路ＲＨの動作は図１６の場合と同様であるので、放熱用熱交換器７１により冷温切換室１５内は加熱される。
【０１１４】
図１９はこのＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードにおける各冷媒回路ＲＬ、ＲＨのＰ−Ｈ線図を示している。尚、図１９中図１８と同一符号で示すものや熱量は同一のものとする。この図に示されるように、このモードでは低元側冷媒回路ＲＬのＰ−Ｈ線図ＭＬの低圧側で室外熱交換器４９により外気から吸熱が行われるので、冷却専用室２０や冷温切換室２５が商品冷却温度設定値まで冷えたことにより、それ以上冷却できなくなって各室２０、２５から吸熱できない場合にも、放熱用熱交換器７１の放熱量Ｘ５を確保することができることが分かる。
【０１１５】
尚、この例の場合も図１９のＭＬの低元側冷媒回路ＲＬの高圧側の圧力は臨界内となり、熱量Ｘ３は相変化を伴うものとなるが、高圧側の圧力を臨界内で出来るだけ高い値とすることで、省エネルギーとなる。また、このＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードで冷却専用室２０及び冷温切換室２５内の温度が前記商品冷却温度設定値より高くなった場合には、制御装置Ｃは図１６のＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードに復帰し、以後これを繰り返すことになる。
【０１１６】
（８）Ｃ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モード
次に、この実施例において右端の冷温切換室１５内と中央の冷温切換室２５内の双方を加熱（Ｈ）して使用する場合で、冷却専用室２０（Ｃ）を冷やしているモードについて説明する。この場合、制御装置Ｃは図２０に示すＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードを実行する。このＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードは、冷却専用室２０内の温度は未だ前記商品冷却温度設定値まで冷却されていない場合のモードであり、制御装置Ｃは膨張弁５３、５９の弁開度を全閉とし、膨張弁４８の弁開度は全開とする。また、電磁弁３６、５１、６１、６７を閉じ、電磁弁３３を開き、膨張弁５７、７３を開いてその弁開度を制御する。
【０１１７】
これにより、低元側圧縮機２７から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図２０に矢印で示す如く配管２９、電磁弁３３を経て配管３１から切換室熱交換器３４に流入し、そこで放熱する。これにより、中央の冷温切換室２５内の商品は＋５５℃程の温度（前記商品加熱温度）に加熱される。切換室熱交換器３４で放熱し＋６０℃程の温度（前記商品加熱冷媒出口温度）まで低下した冷媒ガスは、それから流出し、配管４１、４４を経てカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６に流入する。
【０１１８】
この被吸熱用熱交換器４６に流入した＋６０℃程の温度の冷媒は、前述同様にカスケード熱交換器７６に設けられた吸熱用熱交換器７４と熱交換することにより、その内部を流れる高元側冷媒回路ＲＨの冷媒により吸熱されて冷却される。この被吸熱用熱交換器４６を出た低元側冷媒回路ＲＬの冷媒は、配管４７を経て膨張弁４８（全開）を通過し、室外熱交換器４９に流入する。
【０１１９】
この室外熱交換器４９には送風機７８により外気が送風されているので、冷媒はここで外気中に放熱し、更に冷却される。そして、配管５２を経て配管５４に入り、膨張弁５７に至る。ここで冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって専用室熱交換器５８に流入する。この専用室熱交換器５８に流入した冷媒は蒸発する。このときの吸熱作用で冷却専用室２０内を冷却し、そこから熱を汲み上げる。専用室熱交換器５８内で蒸発して冷却専用室２０内から吸熱した冷媒は配管６３を経て配管６４に流入し、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【０１２０】
高元側圧縮機６８も運転されて二酸化炭素冷媒を超臨界状態まで圧縮し、配管６９に吐出する。この高元側圧縮機６８から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図２０に矢印で示す如く配管６９を経て前述同様に放熱用熱交換器７１に流入し、そこで放熱する。これにより、右端の冷温切換室１５内は高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１によって加熱される。
【０１２１】
この放熱用熱交換器７１で放熱した冷媒ガスは、それから流出し、配管７２を経て膨張弁７３に至る。ここで高元側冷媒回路ＲＨの冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は同じく気液混合状態となってカスケード熱交換器７６の吸熱用熱交換器７４に流入し、そこで蒸発する。このときの吸熱作用でカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６内を流れる低元側冷媒回路ＲＬの冷媒（前述したように＋６０℃程の商品加熱冷媒出口温度に維持されている冷媒）から吸熱し、その熱を汲み上げた後、配管７７を経て高元側圧縮機６８に吸い込まれる循環を繰り返す。
【０１２２】
即ち、この場合も冷温切換室２５内を加熱した後の低元側冷媒回路ＲＬの冷媒が有する熱量を、高元側冷媒回路ＲＨにより汲み上げ、冷温切換室１５の加熱に利用することができるようになり、運転効率（ＣＯＰ）が著しく改善される。
【０１２３】
（９）Ｃ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モード
次に、図２０のＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードで冷却専用室２０内の温度が前記商品冷却温度設定値まで冷却された場合、制御装置Ｃは図２１のＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードに移行する。この実施例のＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードでも、制御装置Ｃは図２０の状態から膨張弁５７の弁開度を全閉とする。また、膨張弁４８はその弁開度を制御する状態とし、電磁弁６７は開く。
【０１２４】
これにより、低元側冷媒回路ＲＬでは被吸熱用熱交換器４６を出た冷媒が前述同様に膨張弁４８で絞られた後、室外熱交換器４９に流入するようになる。膨張弁４８で冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって室外熱交換器４９に流入し、冷媒は蒸発する。このときの吸熱作用で外気中から熱を汲み上げる。室外熱交換器４９内で蒸発して外気中から吸熱した冷媒は配管５２及び電磁弁６７を経て配管６４に流入し、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【０１２５】
従って、冷却専用室２０の冷却は停止する。尚、冷温切換室２５の切換室熱交換器３４には図２０と同様に低元側圧縮機２７から吐出された冷媒が配管２８、２９、電磁弁３３、配管３１を経て流入するので、同様に加熱される。また、高元側冷媒回路ＲＨの動作は図２０の場合と同様であるので、放熱用熱交換器７１により冷温切換室１５内は加熱される。
【０１２６】
尚、このＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードで冷却専用室２０内の温度が前記商品冷却温度設定値より高くなった場合には、制御装置Ｃは図２０のＣ−Ｈ−Ｈ室内吸熱モードに復帰し、以後これを繰り返すことになる。
【０１２７】
尚、図２２はこの実施例（実施例３）で電磁弁３６を前述したように流量調整弁９１に置き換えた場合を示している。この図２２は上記図２１と同様のＣ−Ｈ−Ｈ外気吸熱モードである。図２１では電磁弁３６を閉じて配管３２に流れる冷媒を阻止したが、図２２では電磁弁３６を流量調整弁９１に置き換え、制御装置Ｃによりこの流量調整弁９１を制御し、図２２に破線矢印で示すように制限された量の低元側圧縮機２７からの高温冷媒を配管３２に流す。これにより、切換室用熱交換器３４を経た冷媒に加えて、低元側圧縮機２７から吐出された高温冷媒がカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６に流れるようになり、このカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６に流れる冷媒温度を高くすることができる。
【０１２８】
従って、高元側冷媒回路ＲＨの吸熱用熱交換器７４で汲み上げられる熱量が増えるので、放熱用熱交換器７１で冷温切換室１５内に放出できる熱量も増大し、冷温切換室１５内の加熱能力が向上する効果がある。
【０１２９】
このように、この実施例では切換室熱交換器３７と放熱用熱交換器７１の双方が設けられた冷温切換室１５の切換室熱交換器３７をバイパスする配管３２と電磁弁３６や流量調整弁９１（何れも弁装置）を設け、制御装置Ｃが、電磁弁３６により冷媒を配管３２に流すと共に、高元側冷媒回路ＲＨの吸熱用熱交換器７４が、配管３２を経た冷媒から吸熱するＣ−Ｃ−Ｈ室内吸熱モードやＣ−Ｃ−Ｈ外気吸熱モードを実行するので、高元側冷媒回路ＲＨと低元側冷媒回路ＲＬを通常の二元冷媒回路として高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１により冷温切換室１５内を加熱することができるようになる。これにより冷媒として二酸化炭素を使用する場合にも、図１８や図１９に示した如く低元側冷媒回路ＲＬの高圧側の圧力を臨界内にとして相変化を利用した効率の良い運転を実現することができるようになる。
【実施例４】
【０１３０】
次に、図２３、図２４は本発明の自動販売機１の更に他の実施例の冷媒回路を示している。図２３の冷媒回路図において、図３と同一符号で示すものは同一とする。この図２３において、図３と異なる箇所は、低元側冷媒回路ＲＬの被吸熱用熱交換器４６の下流側の配管４７の膨張弁４８より上流側と、室外熱交換器４９の出口側の配管５２（各膨張弁５３、５７、５９の入口側）との間にバイパス回路９２が接続され、このバイパス回路９２に取り付けられて冷媒流通を制御する弁装置としての電磁弁９３が取り付けられている点と、室外熱交換器４９の出口とバイパス回路９２の配管５２側の接続点との間の配管５２に逆止弁９４が接続されている点と、配管３８にも逆止弁９６が接続されている点である。
【０１３１】
これにより、バイパス回路９２は被吸熱用熱交換器４６と各膨張弁５３、５７、５９との間の室外熱交換器４９や膨張弁４８をバイパスするかたちとなる。また、逆止弁９４は膨張弁５３、５７、５９側が順方向とされ、逆止弁９６は配管４４側が順方向とされている。
【０１３２】
（１０）Ｃ−Ｈ−Ｈ室内外気吸熱モード
この構成で、右端の冷温切換室１５内と中央の冷温切換室２５内の双方を加熱（Ｈ）して使用する場合で、冷却専用室２０（Ｃ）を冷やす場合、制御装置Ｃは図２４に示すＣ−Ｈ−Ｈ室内外気吸熱モードを実行する。このＣ−Ｈ−Ｈ室内外気吸熱モードは、冷却専用室２０内の温度は未だ前記商品冷却温度設定値まで冷却されていない場合のモードであり、制御装置Ｃは膨張弁５３、５９の弁開度を全閉とし、電磁弁３６、５１、６１を閉じ、電磁弁３３、６２、６７を開き、膨張弁５７、７３を開いてその弁開度を制御する。また、バイパス回路９２の電磁弁９３も開き、膨張弁４８も開いてその弁開度を制御する。
【０１３３】
これにより、低元側圧縮機２７から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図２４に矢印で示す如く配管２９、電磁弁３３を経て配管３１から切換室熱交換器３４に流入し、そこで放熱する。これにより、中央の冷温切換室２５内の商品は＋５５℃程の温度（前記商品加熱温度）に加熱される。切換室熱交換器３４で放熱し＋６０℃程の温度（前記商品加熱冷媒出口温度）まで低下した冷媒ガスは、それから流出し、配管４１、逆止弁４３、配管４４を経てカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６に流入する。
【０１３４】
この被吸熱用熱交換器４６に流入した＋６０℃程の温度の冷媒は、前述同様にカスケード熱交換器７６に設けられた吸熱用熱交換器７４と熱交換することにより、その内部を流れる高元側冷媒回路ＲＨの冷媒により吸熱されて冷却される。この被吸熱用熱交換器４６を出た低元側冷媒回路ＲＬの冷媒は、配管４７を経て二手に分流され、一方はバイパス回路９２に流入し、電磁弁９３、配管５４等を経て膨張弁５７に至る。
【０１３５】
ここで冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって専用室熱交換器５８に流入する。この専用室熱交換器５８に流入した冷媒は蒸発する。このときの吸熱作用で冷却専用室２０内を冷却し、そこから熱を汲み上げる。専用室熱交換器５８内で蒸発して冷却専用室２０内から吸熱した冷媒は、配管６３を経て配管６４に流入する。
【０１３６】
他方、バイパス回路９２に向かった冷媒の残りは、図２４に破線矢印で示すように膨張弁４８に至る。ここで冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は気液混合状態となって室外熱交換器４９に流入する。この室外熱交換器４９には送風機７８により外気が送風されているので冷媒は蒸発し、そのときの吸熱作用で外気中から熱を汲み上げる。この室外熱交換器４９内で蒸発して外気中から吸熱した冷媒は、配管５２から配管６６、電磁弁６７を経て配管６４に流入し、配管６３を経て来た冷媒と合流した後、低元側圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【０１３７】
高元側圧縮機６８も運転されて二酸化炭素冷媒を超臨界状態まで圧縮し、配管６９に吐出する。この高元側圧縮機６８から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）は、図２４に矢印で示す如く配管６９を経て前述同様に放熱用熱交換器７１に流入し、そこで放熱する。これにより、右端の冷温切換室１５内は高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１によって加熱される。
【０１３８】
この放熱用熱交換器７１で放熱した冷媒ガスは、それから流出し、配管７２を経て膨張弁７３に至る。ここで高元側冷媒回路ＲＨの冷媒は減圧されて膨張する。減圧される過程で冷媒は同じく気液混合状態となってカスケード熱交換器７６の吸熱用熱交換器７４に流入し、そこで蒸発する。このときの吸熱作用でカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６内を流れる低元側冷媒回路ＲＬの冷媒（前述したように＋６０℃程の商品加熱冷媒出口温度に維持されている冷媒）から吸熱し、その熱を汲み上げた後、配管７７を経て高元側圧縮機６８に吸い込まれる循環を繰り返す。
【０１３９】
即ち、この実施例の場合、室外熱交換器４９等をバイパスするバイパス回路９２と、このバイパス回路９２への冷媒の流通を制御する電磁弁９３を設け、制御装置Ｃが、バイパス回路９２に冷媒を流すと共に、低元側冷媒回路ＲＬの冷媒を専用室熱交換器５８と室外熱交換器４９の双方で蒸発させるＣ−Ｈ−Ｈ室内外気吸熱モードを実行するようにしたので、専用室熱交換器５８による冷却専用室２０からの吸熱に加えて、室外熱交換器４９により外気からも吸熱することが可能となる。
【０１４０】
これにより、特に両冷温切換室１５、２５を加熱して使用するＣ−Ｈ−Ｈモードにおいて、専用室熱交換器５８による冷却専用室２０からの吸熱だけでは各冷温切換室１５、２５を加熱する熱量に不足が生じる場合に、室外熱交換器４９にて外気からも吸熱して切換室熱交換器３４や高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１により各冷温切換室１５、２５内を支障無く加熱することができるようになる。
【実施例５】
【０１４１】
ここで、図２５は本発明の自動販売機１の更に他の実施例の冷媒回路を示している。図２５の冷媒回路図において、図３と同一符号で示すものは同一とする。この図２５において、図３と異なる箇所は、配管２９と配管４４とを結ぶバイパス回路９７を更に設け、そこに弁装置としての電磁弁９８（流量調整弁でもよい）を取り付けている点である。これにより、バイパス回路９７は各切換室熱交換器３４、３７をバイパスするかたちとなる。
【０１４２】
このような構成によっても、膨張弁５３又は膨張弁５９を全閉として電磁弁３３又は電磁弁３６を開き、或いは、各膨張弁５３、５９を全閉として各電磁弁３３及び３６を開き、且つ、電磁弁９８を開くことにより、前記実施例３の場合と同様に、切換室熱交換器３４や切換室熱交換器３７を経た冷媒に加えて、低元側圧縮機２７からの高温冷媒をカスケード熱交換器７６の被吸熱用熱交換器４６に流し、高元側冷媒回路ＲＨの吸熱用熱交換器７４により吸熱させることができるようになる。
【０１４３】
尚、上記各実施例では制御装置Ｃは、温度センサ８３と８７が検出する冷温切換室１５や２５内を加熱している切換室熱交換器３７や３４、放熱用熱交換器７１を出た冷媒の温度が前記商品加熱冷媒出口温度となるように低元側圧縮機２７及び高元側圧縮機６８の運転周波数を制御するようにしたが、図３や図４の場合の如く低元側冷媒回路ＲＬの切換室熱交換器３７により冷温切換室１５内の加熱を行う際には、制御装置Ｃが、温度センサ８６と８４の出力に基づき、高元側冷媒回路ＲＨの吸熱用熱交換器７４に入る冷媒温度と、当該吸熱用熱交換器７４と熱交換した後の低元側冷媒回路ＲＬの冷媒温度、即ち、被吸熱用熱交換器４６を出た冷媒温度との差に基づき、その差が規定値（例えば１０Ｋ）以上となるよう低元側圧縮機２７の運転周波数を制御するようにしてもよい。
【０１４４】
係る制御によっても、吸熱用熱交換器７４における低元側冷媒回路ＲＬから高元側冷媒回路ＲＨへの熱の受け渡しを支障無く行いながら、圧縮比が比較的低くて済む高元側圧縮機６８を有する高元側冷媒回路ＲＨの熱搬送能力によりできるだけ冷温切換室１５内の加熱を行うようにし、省エネ化を図ることが可能となる。
【０１４５】
また、実施例では右端の冷温切換室１５に高元側冷媒回路ＲＨの放熱用熱交換器７１を設けたが、中央の冷温切換室２５に設けても良く、また、高元側圧縮機６８を出た配管６９を分岐させることにより、吸熱用熱交換器７１を二つ並列に接続して、両冷温切換室１５、２５にそれぞれ設けても良い。
【０１４６】
また、実施例では切換室熱交換器３７とは別個に放熱用熱交換器７１を設けたが、それに限らず、切換室熱交換器３７と放熱用熱交換器７１を一体化した熱交換器を冷温切換室１５内に設けても良い。更に、実施例では冷却専用室２０を設けたが、冷温切換室１５、２５のみの自動販売機にも本発明は有効である。
【符号の説明】
【０１４７】
１  自動販売機
２  本体
１５、２５  冷温切換室（商品収納室）
１８  商品収納コラム
２０  冷却専用室（商品収納室）
２７  低元側圧縮機
３２  配管（バイパス回路）
３４、３７  切換室熱交換器（第１の室内熱交換器）
３６  電磁弁（弁装置）
４６  被吸熱用熱交換器
４８、５３、５７、５９  膨張弁（低元側膨張手段）
４９  室外熱交換器
５８  専用室熱交換器（第２の室内熱交換器）
６８  高元側圧縮機
７１  放熱用熱交換器
７３  膨張弁（高元側膨張手段）
７４  吸熱用熱交換器
７８  送風機（送風手段）
７６  カスケード熱交換器
９１  流量調整弁（弁装置）
９２  バイパス回路
Ｃ  制御装置
ＲＨ  高元側冷媒回路
ＲＬ  低元側冷媒回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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