(57)【要約】【課題】庫内の運転モードに応じて適正なサイクル状態にすることができる自動販売機を提供する。【解決手段】加温と冷却とを同時に行うＨＣ運転モードにおいて、放熱器として動作する庫内熱交換器２ａを流通する空気の入口温度と庫内熱交換器２ａの冷媒出口温度との温度差が一定で高圧側が超臨界状態になるように第１の膨張弁３の絞り量を制御すると共に、蒸発器として動作する庫内熱交換器２ｂの蒸発温度が所望の温度となるように制御することによって、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクル装置で商品の加温に係る加熱能力およびエネルギー消費効率を略最大化させながらも、同時に適切な温度に商品を冷却することができる。【選択図】図１
2015170237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機と、商品収納庫内の複数の商品収納室のそれぞれに設けられる複数の庫内熱交換器と、前記庫内熱交換器に送風する庫内ファンと、第１減圧手段と、庫外熱交換器と、制御手段とを備え、冷媒に二酸化炭素を用い、冷媒流路の切り換えにより少なくとも１つの前記商品収納室が前記庫内熱交換器により加温可能に構成された自動販売機であって、
前記制御手段は、少なくとも１つの前記商品収納室が前記庫内熱交換器により加温され残りの少なくとも１つの前記商品収納室が前記庫内熱交換器により冷却されるＨＣ運転モードにおいて、前記商品収納室を加温する前記庫内熱交換器を流通する空気の入口温度と前記商品収納室を加温する前記庫内熱交換器の冷媒の出口温度との差が一定で冷媒サイクルの高圧側が超臨界状態になるように前記第１減圧手段の絞り量を制御すると共に、前記商品収納室を冷却する前記庫内熱交換器の蒸発温度が所望の温度となるように制御することを特徴とする自動販売機。
【請求項２】
前記制御手段は、前記商品収納室を冷却する前記庫内熱交換器の蒸発温度が所望の温度となるように、前記庫内熱交換器に送風する庫内ファンの風量または回転数を制御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】
前記冷媒流路中に第２減圧手段を備え、前記第２減圧手段は前記第１減圧手段よりも下流側に直列に配置され、
前記制御手段は、前記商品収納室を冷却する前記庫内熱交換器の蒸発温度が所望の温度となるように第２減圧手段の絞り量を制御することを特徴とする請求項１または２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、ヒートポンプサイクルを用いて缶飲料などの商品を加温または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、この種の自動販売機に搭載されるヒートポンプサイクルは、例えば、図１７に示したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１７に示すように、圧縮機１、庫内熱交換器２ａ〜２ｃ、第１の膨張弁、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。また、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。
【０００４】
また、庫内熱交換器２ａ〜２ｃの近傍には庫内熱交換器２ａ〜２ｃに送風する庫内ファン７ａ〜７ｃが設置され、庫外熱交換器４の近傍には庫外熱交換器４に送風する庫外ファン８が設置されている。
【０００５】
自動販売機本体は、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）から構成される。商品収納庫１００内は、収納する商品を冷却または加温する第１の冷却加温室１０１と、収納する商品を冷却または加温する第２の冷却加温室１０２と、収納する商品を冷却する冷却専用室１０３とに区画され、各々に庫内熱交換器２ａ〜２ｃと庫内ファン７ａ〜７ｃとを備えている。
【０００６】
また、圧縮機１、第１の膨張弁、庫外熱交換器４、庫外ファン８、電磁弁６ａ〜６ｃは機械室に格納されるのが一般的である。
【０００７】
なお、商品は、商品収納庫１００の商品収納室（第１の冷却加温室１０１、第２の冷却加温室１０２と、冷却専用室１０３）それぞれの上部から吊り下げられた商品収納棚（図示せず）の内部に収納されている。
【０００８】
上記のように設置された従来の自動販売機について、以下、その動作を説明する。
【０００９】
従来の自動販売機は、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の内の少なくともいずれか一方を冷却する冷却加温運転モード（３室運転ＣＣＨ、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）、第２の冷却加温室１０２と冷却専用室１０３の内の少なくともいずれか一方の冷却のみを行う冷却運転モード（２室運転ＣＣ、１室運転Ｃ）とを電磁弁６ａ〜６ｃの開閉にて切り換えて行う。
【００１０】
特許文献１に記載の自動販売機においては、図１７に示すように、庫外熱交換器４（特許文献１内では補助熱交換器と呼称）の下流側に設けられたガスクーラ２１、庫外熱交換器４の冷媒出口温度を検出する温度センサ２２、ガスクーラ２１をバイパスするバイパス配管２３、ガスクーラ２１とバイパス配管２３の流路を切り替えるバイパス切替三方弁２４とを備える。
【００１１】
そして、冷却加温運転モードで、ヒートポンプサイクル５を運転中に、温度センサ２２にて検出される庫外熱交換器４の出口の冷媒温度に応じて庫外ファン８（特許文献１内で
は室外ファンと呼称）の出力を制御し、さらに、庫外熱交換器４の出口の冷媒温度が所定値（例えば、７５℃）を超えたときには、バイパス切替三方弁２４をガスクーラ２１側へと切り替えて、ヒートポンプサイクル５を循環する冷媒がバイパス配管２３側でなく、ガスクーラ２１側を流れるように制御する。
【００１２】
以上のように、庫外熱交換器４およびガスクーラ２１における熱交換能力を制御することによって、高圧側で動作する庫内熱交換器２ａ、庫外熱交換器４、ガスクーラ２１の３つの熱交換器における総熱交換量を増加させ、超臨界状態にある高圧を所定の範囲に抑制しながらも、最下流に配設されたガスクーラ２１の出口温度およびエンタルピを下げることができる。
【００１３】
その結果、蒸発器として動作する庫内熱交換器２ｂ，２ｃにおける冷却側のエンタルピ差が大きくなり、庫内熱交換器２ｂ，２ｃの冷却能力、およびヒートポンプサイクル５の省エネルギー性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１０−９１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記従来の技術は、庫外ファン８の出力、およびガスクーラ２１のバイパス回路であるバイパス配管２３を利用するかしないかによって超臨界状態の高圧が所定以下になるように制御するものである。
【００１６】
そのため、第１の冷却加温室１０１の内部に配設されて放熱器として動作する庫内熱交換器２ａの冷媒出口温度が高くなってしまい、庫内熱交換器２ａにおける熱交換量を十分に得る事ができず、第１の冷却加温室１０１内の商品をヒートポンプサイクル５によって十分に加熱することができなかった。その結果、加温ヒータによる加熱を行うため、自動販売機の省エネルギー性を損なってしまうという課題があった。
【００１７】
加えて、庫内熱交換器２ｂ，２ｃの蒸発温度が成り行きになってしまうので、第２の冷却加温室１０２および冷却専用室１０３内の商品を所望の温度（約５℃）に冷却することができないとだけでなく、最悪の場合、商品が凍結破損してしまうという課題があった。
【００１８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、二酸化炭素を冷媒とし、加温と冷却とを行うヒートポンプサイクルを備え、省エネルギー性に優れると共に、商品を凍結破壊などなしに所望の温度に冷却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】
【００１９】
上記目的を達成するために、本発明の自動販売機は、圧縮機と、商品収納庫内の複数の商品収納室のそれぞれに設けられる複数の庫内熱交換器と、前記庫内熱交換器に送風する庫内ファンと、第１減圧手段と、庫外熱交換器と、制御手段とを備え、冷媒に二酸化炭素を用い、冷媒流路の切り換えにより少なくとも１つの前記商品収納室が前記庫内熱交換器により加温可能に構成された自動販売機であって、前記制御手段は、少なくとも１つの前記商品収納室が前記庫内熱交換器により加温され残りの少なくとも１つの前記商品収納室が前記庫内熱交換器により冷却されるＨＣ運転モードにおいて、前記商品収納室を加温する前記庫内熱交換器を流通する空気の入口温度と前記商品収納室を加温する前記庫内熱交換器の冷媒の出口温度との差が一定で冷媒サイクルの高圧側が超臨界状態になるように前記第１減圧手段の絞り量を制御すると共に、前記商品収納室を冷却する前記庫内熱交換器
の蒸発温度が所望の温度となるように制御するのである。
【００２０】
これによって、商品収納室の加温に用いられる庫内熱交換器における冷媒の動作圧力と共に冷媒と空気との温度差が変化して、冷媒の出口温度が空気の入口温度に対して十分に近い温度となるように作用し、加温用の庫内熱交換器の加熱能力を大きくすることができる。
【００２１】
さらに、商品収納室の冷却に用いられる熱交換器における冷媒のホールド量と共に蒸発温度を変化させて、冷却用の庫内熱交換器の空気の出口温度を商品の冷却に適切な温度となるように作用する。
【００２２】
これによって、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクル装置で商品の加温に係る加熱能力およびエネルギー消費効率を向上させながらも、同時に適切な温度で商品を冷却できる自動販売機となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、常に冷却される商品の温度を適切な温度に保つ事が可能となり、商品の品質を損なうことなく、省エネルギー性に優れた自動販売機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１および実施の形態２における自動販売機に用いたヒートポンプサイクルの構成図
【図２】本発明の実施の形態１の自動販売機における冷却と加温を同時に行う時の冷媒の流れを示す説明図
【図３】本発明の実施の形態１の自動販売機における加温単独運転時の冷媒の流れを示す説明図
【図４】本発明の実施の形態１の自動販売機における冷却単独運転時の冷媒の流れを示す説明図
【図５】本発明の実施の形態１の自動販売機において冷却と加温を同時に行う場合の第１の膨張弁の制御を示すフローチャート
【図６】本発明の実施の形態１の自動販売機において冷却と加温を同時に行う場合の第１の膨張弁の制御に用いる冷媒出口温度差の目標値ΔＴａ０を決定するためのテーブル
【図７】本発明の実施の形態１の自動販売機において加温単独運転を行う場合、および実施の形態２において冷却と加温を同時に行う場合の第２の膨張弁の制御を示すフローチャート
【図８】本発明の実施の形態１の自動販売機において加温単独運転を行う場合の第２の膨張弁の制御に用いる冷媒出口温度差の目標値ΔＴａ０を決定するためのテーブル
【図９】本発明の実施の形態１の自動販売機における冷却単独運転を行う場合の第１の膨張弁の制御を示すフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態１の自動販売機において冷却単独運転を行う場合、および実施の形態２において冷却と加温を同時に行う場合の第１の膨張弁の制御に用いる蒸発温度の目標値Ｔｓａｔ０を決定するためのテーブル
【図１１】本発明の実施の形態１の自動販売機におけるヒートポンプサイクルの動作点を示すモリエル線図
【図１２】本発明の実施の形態１の自動販売機における庫内ファンの制御を示すフローチャート
【図１３】本発明の実施の形態１の自動販売機における庫外ファンの制御を示すフローチャート
【図１４】本発明の実施の形態１の自動販売機における冷却と加温を同時に行うときの運転時の冷媒の流れを示す説明図
【図１５】本発明の実施の形態２の自動販売機において冷却と加温を同時に行う場合の第１の膨張弁の制御に用いる冷媒出口温度差の目標値ΔＴａ０を決定するためのテーブル
【図１６】本発明の実施の形態２の自動販売機における第１の膨張弁の制御を示すフローチャート
【図１７】従来の自動販売機のヒートポンプサイクルの構成図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
第１の発明は、圧縮機と、商品収納庫内の複数の商品収納室のそれぞれに設けられる複数の庫内熱交換器と、前記庫内熱交換器に送風する庫内ファンと、第１減圧手段と、庫外熱交換器と、制御手段とを備え、冷媒に二酸化炭素を用い、冷媒流路の切り換えにより少なくとも１つの前記商品収納室が前記庫内熱交換器により加温可能に構成された自動販売機であって、前記制御手段は、少なくとも１つの前記商品収納室が前記庫内熱交換器により加温され残りの少なくとも１つの前記商品収納室が前記庫内熱交換器により冷却されるＨＣ運転モードにおいて、前記商品収納室を加温する前記庫内熱交換器を流通する空気の入口温度と前記商品収納室を加温する前記庫内熱交換器の冷媒の出口温度との差が一定で冷媒サイクルの高圧側が超臨界状態になるように前記第１減圧手段の絞り量を制御すると共に、前記商品収納室を冷却する前記庫内熱交換器の蒸発温度が所望の温度となるように制御することを特徴とする自動販売機である。
【００２６】
これによって、商品収納室の加温に用いられる庫内熱交換器における冷媒の動作圧力と共に冷媒と空気との温度差が変化して、冷媒の出口温度が空気の入口温度に対して十分に近い温度となるように作用し、加温用の庫内熱交換器の加熱能力を大きくすることができる。
【００２７】
さらに、商品収納室の冷却に用いられる熱交換器における冷媒のホールド量と共に蒸発温度を変化させて、冷却用の庫内熱交換器の空気の出口温度を商品の冷却に適切な温度となるように作用する。
【００２８】
これによって、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクル装置で商品の加温に係る加熱能力およびエネルギー消費効率を向上させながらも、同時に適切な温度で商品を冷却できる自動販売機を提供することができる。
【００２９】
第２の発明は、特に第１の発明における前記制御手段が、前記商品収納室を冷却する前記庫内熱交換器の蒸発温度が所望の温度となるように、前記庫内熱交換器に送風する庫内ファンの風量または回転数を制御するものであり、蒸発器として動作する冷却用の庫内熱交換器の蒸発温度を精度よく目標温度となるようにコントロールできるので、冷却用の商品収納室に収納される商品の温度を目標温度に保つことができる。
【００３０】
第３の発明は、特に第１または第２の発明において、前記冷媒流路中に第２減圧手段を備え、前記第２減圧手段は前記第１減圧手段よりも下流側に直列に配置され、前記制御手段は、前記商品収納室を冷却する前記庫内熱交換器の蒸発温度が所望の温度となるように第２減圧手段の絞り量を制御するものである。
【００３１】
これによって、蒸発器として動作する冷却用の庫内熱交換器の蒸発温度を精度よく目標温度となるようにコントロールできるので、冷却用の商品収納室に収納される商品の温度を目標温度に保つことができる。
【００３２】
以下、本発明の自動販売機の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。
【００３３】
（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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
さらに、庫内熱交換器２ａ〜２ｃの近傍には庫内熱交換器２ａ〜２ｃに送風する庫内ファン７ａ〜７ｃが設置され、庫外熱交換器４の近傍には庫外熱交換器４に送風する庫外ファン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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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専用室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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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（例えば、１００℃の高温）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、中温高圧（例えば、６０℃の中温）の冷媒となる。
【００５６】
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。
【００５７】
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、中温高圧（例えば、４０℃の中温）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、低温高圧（例えば、２５℃の低温）の冷媒となる。
【００５８】
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。
【００５９】
庫内熱交換器２ｂ，２ｃは、共に蒸発器として動作し、低温低圧（例えば、−５℃の低温）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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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のうちの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共に、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。
【００６３】
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。
【００６４】
そして、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共に、庫内ファン７ａの運転を再開する。
【００６５】
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共に、庫内ファン７ｂの運転を停止する。
【００６６】
そして、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共に、庫内ファン７ｂの運転を再開する。
【００６７】
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共に、庫内ファン７ｃの運転を停止する。
【００６８】
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。
【００６９】
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が共に閉状態であれば、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共に、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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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共に、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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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（例えば、２５℃の低温）の冷媒となる。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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共に、庫内ファン７ａの運転を停止する。
【００９３】
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共に、庫内ファン７ａの運転を再開する。
【００９４】
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が共に閉状態であって、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共に、圧縮機１と庫内ファン７ａの運転を共に停止する。
【００９５】
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共に、圧縮機１を再び起動し、庫内ファン７ａの運転を再開する。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
図５に、冷却と加温の同時運転を行っている場合における第１の膨張弁３の制御フローチャートを示す。
【０１００】
庫内熱交換器２ａの出口より流出する冷媒の出口温度Ｔｒａと庫内ファン７ａによって庫内熱交換器２ａに向かって送風される吸い込み空気温度Ｔａａとの冷媒出口温度差ΔＴａ（＝Ｔｒａ―Ｔａａ）が、予め設定された目標冷媒出口温度差ΔＴａ０となるように、第１の膨張弁３の開度を制御する。
【０１０１】
具体的には、冷媒出口温度差ΔＴａが目標冷媒出口温度差ΔＴａ０よりも１Ｋ以上大きい場合は、第１の膨張弁３の開度を２パルス小さくして絞り量を大きくし、冷媒出口温度差ΔＴａが目標冷媒出口温度差ΔＴａ０よりも１Ｋ以上小さい場合は、第１の膨張弁３の開度を２パルス大きくして絞り量を小さくする。
【０１０２】
冷媒出口温度差ΔＴａが目標冷媒出口温度差ΔＴａ０と±１Ｋ以内であれば、第１の膨張弁３の開度は変更しない。このような冷媒出口温度差ΔＴａの比較と必要に応じた第１の膨張弁３の開度変更を３０秒ごとに実施する。
【０１０３】
なお、目標温度差ΔＴａ０は、図６に示すように、例えば、庫内熱交換器２ａ内の温度と外気温度に基づいて決定され、庫内熱交換器２ａ内の温度が高いほど小さく、外気温度が高いほど小さく設定されるのが一般的である。
【０１０４】
これによって、高圧側を超臨界状態として庫内熱交換器２ａの冷媒出口温度が庫内熱交換器２ａに送風される空気の吸い込み温度近傍となるまで低下させ、庫内熱交換器２ａにおける熱交換量を略最大化しながらも、高圧の過上昇を防止するように作用し、ヒートポンプサイクル５の加熱に係るエネルギー消費効率を向上させることができるだけなく、庫内熱交換器２ａによる加熱能力を略最大化させて加温ヒータ１６ａによる加熱量を最大限低減して、自動販売機のエネルギー消費効率を向上させることができるという効果を奏する。
【０１０５】
また、冷却加温運転モードまたは加温運転モードで加温単独運転を行っている場合は、第２の膨張弁１４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。
【０１０６】
図７に、加温単独運転を行っている場合における第２の膨張弁１４の制御フローチャートを示す。
【０１０７】
庫内熱交換器２ａの出口より流出する冷媒の出口温度Ｔｒａと庫内ファン７ａによって庫内熱交換器２ａに向かって送風される吸い込み空気温度Ｔａａとの温度差ΔＴａ（＝Ｔｒａ―Ｔａａ）が、予め設定された目標温度差ΔＴａ１となるように、第１の膨張弁３の開度を制御する。
【０１０８】
具体的には、冷媒出口温度差ΔＴａが目標冷媒出口温度差ΔＴａ1よりも１Ｋ以上大きい場合は、第２の膨張弁１４の開度を２パルス小さくして絞り量を大きくし、冷媒出口温度差ΔＴａが目標冷媒出口温度差ΔＴａ1よりも１Ｋ以上小さい場合は、第２の膨張弁１４の開度を２パルス大きくして絞り量を小さくする。
【０１０９】
冷媒出口温度差ΔＴａが目標冷媒出口温度差ΔＴａ1と±１Ｋ以内であれば、第２の膨張弁１４の開度は変更しない。このような冷媒出口温度差ΔＴａの比較と必要に応じた第２の膨張弁１４の開度変更を３０秒ごとに実施する。
【０１１０】
なお、目標温度差ΔＴａ１は、図８に示すように、例えば、庫内熱交換器２ａ内の温度と外気温度に基づいて決定され、庫内熱交換器２ａ内の温度が高いほど小さく、外気温度が高いほど小さく設定されるのが一般的である。
【０１１１】
これによって、高圧側を超臨界状態として庫内熱交換器２ａの冷媒出口温度が庫内熱交換器２ａに送風される空気の吸い込み温度近傍となるまで低下させ、庫内熱交換器２ａにおける熱交換量を略最大化しながらも、高圧の過上昇を防止するように作用し、ヒートポンプサイクル５の加熱に係るエネルギー消費効率を向上させることができるだけなく、庫内熱交換器２ａによる加熱能力を略最大化させて加温ヒータ１６ａによる加熱量を最大限低減して、自動販売機のエネルギー消費効率を向上させることができるという効果を奏する。
【０１１２】
また、冷却加温運転モードまたは冷却運転モードで冷却単独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。
【０１１３】
図９に、冷却単独運転の場合における第１の膨張弁３の制御フローチャートを示す。
【０１１４】
庫内熱交換器２ｂまたは２ｃにおける冷媒の蒸発温度Ｔｓａｔが、予め設定された目標蒸発温度Ｔｓａｔ０となるように、第１の膨張弁３の開度を制御する。具体的には、蒸発温度Ｔｓａｔが目標蒸発温度Ｔｓａｔ０よりも０．５Ｋ以上大きい場合は、第１の膨張弁３の開度を２パルス小さくして絞り量を大きくし、蒸発温度Ｔｓａｔが目標蒸発温度Ｔｓａｔ０よりも０．５Ｋ以上小さい場合は、第１の膨張弁３の開度を２パルス大きくして絞り量を小さくする。
【０１１５】
蒸発温度Ｔｓａｔが目標蒸発温度Ｔｓａｔ０と±０．５Ｋ以内であれば、第１の膨張弁３の開度は変更しない。このような蒸発温度Ｔｓａｔの比較と必要に応じた第１の膨張弁３の開度変更を３０秒ごとに実施する。
【０１１６】
なお、目標蒸発温度Ｔｓａｔ０は、図１０に示すように、例えば、庫内熱交換器２ｂ内の温度と外気温度に基づいて決定され、庫内熱交換器２ｂ内の温度が高いほど大きく、外気温度が高いほど小さく設定されるのが一般的である。
【０１１７】
このとき、ヒートポンプサイクル５の高圧側圧力（庫外熱交換器４の動作圧力）は、臨界圧力以下となるように目標蒸発温度Ｔｓａｔ０を設定する。
【０１１８】
これによって、圧縮機１における圧縮比（高圧側圧力と低圧側圧力の比）が小さくなるように作用するだけでなく、庫外熱交換器４を流通する冷媒は気液二相状態となるため、気相が液相へと凝縮する相変化を利用して、庫外熱交換器４における冷媒側の熱伝達率を単相状態の場合よりも向上するように作用する。
【０１１９】
その結果、圧縮機１に係る消費電力量を低減することによりエネルギー消費効率が向上するだけでなく、蒸発器として動作する庫外熱交換器４における熱交換量を増加させることによってもヒートポンプサイクル５に係るエネルギー消費効率を向上させることができるという効果を奏する。
【０１２０】
冷却加温運転モードで冷却と加温の同時運転から冷却単独運転へと移行する場合は、前述の通り第１の三方弁１０を切り替え、電磁弁６ａを開状態にすると共に、第１の膨張弁３の開度を大きくして絞り量を少なくするように動作する。
【０１２１】
冷却と加温の同時運転を行っている場合は、庫内熱交換器２ａの加熱能力を略最大化させるために、第１の膨張弁３における絞り量を大きくして高圧を超臨界状態とし、吐出温度を上昇させて庫内熱交換器２ａの冷媒入口温度を高くすると同時に、高圧を上昇させて庫内熱交換器２ａの冷媒出口温度を庫内温度近傍となるまで低下させている。
【０１２２】
その後、冷却単独運転へと移行する場合は、庫内熱交換器２ａによって第１の冷却加温室１０１内を加温する必要がなくなるので、第１の膨張弁３の開度を大きくして絞り量を少なくすることによって、吐出温度および高圧を低下させて圧縮機１の仕事量を減らすと同時に、庫外熱交換器４を気液二相状態で動作させることによって熱伝達率の向上を図っている。
【０１２３】
図１１にこのときのヒートポンプサイクル５の動作点の変化をモリエル線上で示す。
【０１２４】
加温運転を行う場合は、第１の冷却加温室１０１内の温度を加温温度範囲の下限値となる所定温度（例えば、５３℃）以下に、庫内熱交換器２ａの出口温度を下げることができないので、超臨界状態とすることによって、庫内熱交換器２ａの加熱能力を略最大化するように作用している。
【０１２５】
同時に、冷却単独運転を行う場合は、庫外熱交換器４が放熱器として動作するので、第１の膨張弁３の絞り量を小さくして高圧を臨界圧力以下としても、庫外熱交換器４の冷媒出口温度を外気温度近傍まで下げるように作用する。このとき、庫外熱交換器４を気液二相状態で動作させることによって、庫外熱交換器４における冷媒のエンタルピ差を図１１に示すほどに拡大している。
【０１２６】
これによって、冷却と加温の同時運転時のヒートポンプサイクル５のエネルギー消費効率の略最大化と、冷却単独運転時のヒートポンプサイクル５のエネルギー消費効率の略最大化とを両立することができるという効果を奏する。
【０１２７】
冷却加温運転モードで冷却単独運転から冷却と加温の同時運転へと移行する場合は、前述の通り第１の三方弁１０を切り替え、電磁弁６ａを閉状態にすると共に、第１の膨張弁３の開度を小さくして絞り量を多くするように動作する。
【０１２８】
冷却単独運転を行う場合は、庫内熱交換器２ａによって第１の冷却加温室１０１内を加
温する必要がないので、第１の膨張弁３の開度を大きくして絞り量を少なくして高圧を臨界圧力以下で動作させ、吐出温度および高圧を低下させることができるので圧縮機１の仕事量を減らすと同時に、庫外熱交換器４を気液二相状態で動作させることによって熱伝達率の向上を図っている。
【０１２９】
その後、冷却と加温の同時運転へと移行する場合は、庫内熱交換器２ａでの加熱能力を略最大化させるために、第１の膨張弁３における絞り量を大きくして吐出温度と高圧を超臨界状態とを上昇させて、庫内熱交換器２ａの冷媒入口温度を高くすると共に、高圧を上昇させて庫内熱交換器２ａの冷媒出口温度を庫内温度近傍まで低下させる。
【０１３０】
これによって、冷却と加温の同時運転時のヒートポンプサイクル５のエネルギー消費効率の略最大化と、冷却単独運転時のヒートポンプサイクル５のエネルギー消費効率の略最大化とを両立することができる。
【０１３１】
次に、各々の運転モードにおける庫内ファン７ａ〜７ｃ、および庫外ファン８の動作について説明する。
【０１３２】
庫内ファン７ｂは、冷却加温モードで第１の冷却加温室１０１内が加温され、かつ第２の冷却加温室１０２内が冷却される冷却と加温の同時運転状態において、蒸発器として動作する庫内熱交換器２ｂの蒸発温度が、冷却温度範囲の下限値となる所定温度（例えば、１℃）よりも一定温度（例えば、７Ｋ）だけ低い温度となるように制御される。
【０１３３】
図１２に、冷却と加温の同時運転状態における庫内ファン７ｂの制御フローチャートを示す。
【０１３４】
庫内熱交換器２ｂに備えられた温度センサー（図示せず）によって庫内熱交換器２ｂが蒸発器として動作する場合の蒸発温度を検知し、検知した蒸発温度が目標蒸発温度よりも高ければ、庫内ファン７ｂの回転数を低下させ、風量を下げて蒸発温度が目標蒸発温度へと近づくように制御され、逆に、検知した蒸発温度が目標蒸発温度よりも低ければ、庫内ファン７ｂの回転数を増加させ、風量を上げて蒸発温度を目標蒸発温度へと近づくように制御される。
【０１３５】
これによって、蒸発器として動作する庫内熱交換器２ｂの蒸発温度を、高圧側の動作圧力と略独立して、第２の冷却加温室１０２内の商品を冷却するために適切な温度とすることができるように作用し、放熱器として動作する庫内熱交換器２ａにおける熱交換量を向上させ、ヒートポンプサイクル５のエネルギー消費効率を向上させながらも、第２の冷却加温室１０２内の商品の温度を冷却温度範囲（例えば、１〜５℃）内に保つことができるという効果を奏する。
【０１３６】
庫内ファン７ｃは、冷却加温モードで第１の冷却加温室１０１内が加温され、かつ冷却専用室１０３内が冷却される冷却と加温の同時運転状態において、蒸発器として動作する庫内熱交換器２ｃの蒸発温度が、冷却温度範囲の下限値となる所定温度（例えば、１℃）よりも一定温度（例えば、７Ｋ）だけ低い温度となるように制御される。
【０１３７】
図１２に、冷却と加温の同時運転状態における庫内ファン７ｃの制御フローチャートを示す。
【０１３８】
庫内熱交換器２ｃに備えられた温度センサー（図示せず）によって庫内熱交換器２ｃが蒸発器として動作する場合の蒸発温度を検知し、検知した蒸発温度が目標蒸発温度よりも高ければ、庫内ファン７ｃの回転数を低下させ、風量を下げて蒸発温度が目標蒸発温度へ
と近づくように制御され、逆に、検知した蒸発温度が目標蒸発温度よりも低ければ、庫内ファン７ｃの回転数を増加させ、風量を上げて蒸発温度を目標蒸発温度へと近づくように制御される。
【０１３９】
これによって、蒸発器として動作する庫内熱交換器２ｂの蒸発温度を、高圧側の動作圧力と略独立して、冷却専用室１０３内の商品を冷却するために適切な温度とすることができるように作用し、さらに、放熱器として動作する庫内熱交換器２ａにおける熱交換量を向上させ、ヒートポンプサイクル５のエネルギー消費効率を向上させながらも、冷却専用室１０３内の商品の温度を冷却温度範囲（例えば、１〜５℃）内に保つことができるという効果を奏する。
【０１４０】
庫外ファン８は、冷却加温モードで第１の冷却加温室１０１内が加温され、かつ冷却専用室１０３内が冷却される冷却と加温の同時運転状態において、圧縮機の温度が過上昇しないように、圧縮機１から吐出される冷媒の温度に応じて段階的に出力を制御される。
【０１４１】
図１３に、冷却と加温の同時運転状態における庫外ファン８の制御フローチャートを示す。
【０１４２】
圧縮機１の吐出配管、または圧縮機１本体に備えられた温度センサー（図示せず）によって、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を検知し、検知した吐出温度が１００℃を超えると運転を開始する。その後、さらに温度上昇が続けば、段階的に（例えば５Ｋごと）出力を上げるように制御される。
【０１４３】
これによって、庫内熱交換器２ａと庫外熱交換器４における放熱量の和が、増加するので、高圧を降下させて吐出温度が低下するように作用する。その結果、庫内熱交換器２ａの冷媒入口温度を高く保ちながらも、庫内熱交換器２ａの加熱能力を大きくしながらも、圧縮機１の温度過昇による故障を防止することができる。
【０１４４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２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は、図１に示すとおりで、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と同様であるので、構成の説明は省略する。
【０１４５】
以下、その動作、作用について、本発明の実施の形態１と異なる部分を説明する。
【０１４６】
本発明の実施の形態２における自動販売機の運転モードは、本発明の実施の形態１における自動販売機の運転モードと同様である。
【０１４７】
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。図１４は、冷却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方向を示す回路図である。
【０１４８】
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を経由して連通する状態とする。
【０１４９】
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。
【０１５０】
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（例えば、１００℃の高温）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、中温高圧（例えば、６０℃の中温）の冷媒となる。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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において減圧され中温中圧の冷媒となった後に、庫外熱交換器４へと供給される。
【０１５３】
庫外熱交換器４においては、中温中圧（例えば、４０℃の中温）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、低温中圧（例えば、２５℃の低温）の冷媒となる。
【０１５４】
庫外熱交換器４から流出した冷媒は、第１の膨張弁３においてさらに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。
【０１５５】
庫内熱交換器２ｂ，２ｃは共に蒸発器として動作し、低温低圧（例えば、−５℃の低温）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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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のうちの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の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を経由して連通する状態から第２の膨張弁１４を経由せずに直接連通する状態へと切り替えると共に、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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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、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を経由して連通するように切り替えると共に、庫内ファン７ａの運転を再開する。
【０１６１】
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共に、庫内ファン７ｂの運転を停止する。
【０１６２】
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共に、庫内ファン７ｂの運転を再開する。
【０１６３】
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共に、庫内ファン７ｃの運転を停止する。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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が共に閉状態であれば、バイパス弁１３を開状態とし、第２の膨張弁１４の絞り量を調節して、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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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と第２の膨張弁１４の２つ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。
【０１７１】
図７に、冷却と加温の同時運転を行っている場合における第２の膨張弁１４の制御フローチャートを示す。
【０１７２】
庫内熱交換器２ａの出口より流出する冷媒の出口温度Ｔｒａと庫内ファン７ａによって庫内熱交換器２ａに向かって送風される吸い込み空気温度Ｔａａとの冷媒出口温度差ΔＴａ（＝Ｔｒａ―Ｔａａ）が、予め設定された目標冷媒出口温度差ΔＴａ０となるように、第１の膨張弁３の開度を制御する。
【０１７３】
具体的には、冷媒出口温度差ΔＴａが目標冷媒出口温度差ΔＴａ０よりも１Ｋ以上大きい場合は、第１の膨張弁３の開度を２パルス小さくして絞り量を大きくし、冷媒出口温度差ΔＴａが目標冷媒出口温度差ΔＴａ０よりも１Ｋ以上小さい場合は、第１の膨張弁３の開度を２パルス大きくして絞り量を小さくする。
【０１７４】
冷媒出口温度差ΔＴａが目標冷媒出口温度差ΔＴａ０と±１Ｋ以内であれば、第１の膨張弁３の開度は変更しない。このような冷媒出口温度差ΔＴａの比較と必要に応じた第１の膨張弁３の開度変更を３０秒ごとに実施する。
【０１７５】
なお、目標温度差ΔＴａ０は、図１５に示すように、例えば、庫内熱交換器２ａ内の温度と外気温度に基づいて決定され、庫内熱交換器２ａ内の温度が高いほど小さく、外気温度が高いほど小さく設定されるのが一般的である。
【０１７６】
図１６に、冷却単独運転の場合における第１の膨張弁３の制御フローチャートを示す。
【０１７７】
庫内熱交換器２ｂまたは２ｃにおける冷媒の蒸発温度Ｔｓａｔが、予め設定された目標蒸発温度Ｔｓａｔ０となるように、第１の膨張弁３の開度を制御する。具体的には、蒸発温度Ｔｓａｔが目標蒸発温度Ｔｓａｔ０よりも０．５Ｋ以上大きい場合は、第１の膨張弁３の開度を１パルス小さくして絞り量を大きくし、蒸発温度Ｔｓａｔが目標蒸発温度Ｔｓａｔ０よりも０．５Ｋ以上小さい場合は、第１の膨張弁３の開度を１パルス大きくして絞り量を小さくする。
【０１７８】
蒸発温度Ｔｓａｔが目標蒸発温度Ｔｓａｔ０と±０．５Ｋ以内であれば、第１の膨張弁３の開度は変更しない。このような蒸発温度Ｔｓａｔの比較と必要に応じた第１の膨張弁３の開度変更を６０秒ごとに実施する。
【０１７９】
なお、目標蒸発温度Ｔｓａｔ０は、図１０に示すように、例えば、庫内熱交換器２ｂ内の温度と外気温度に基づいて決定され、庫内熱交換器２ｂ内の温度が高いほど大きく、外気温度が高いほど小さく設定されるのが一般的である。
【０１８０】
これによって、高圧側を超臨界状態として庫内熱交換器２ａの冷媒出口温度が庫内熱交換器２ａに送風される空気の吸い込み温度近傍となるまで低下させ、庫内熱交換器２ａにおける熱交換量を略最大化し、かつ高圧の過上昇を防止しながらも、蒸発器として動作する庫内熱交換器２ｂの蒸発温度を高圧側の動作圧力と略独立して、第２の冷却加温室１０２内の商品を冷却するために適切な温度とすることができるように作用し、第２の冷却加温室１０２内の商品の温度を冷却温度範囲（例えば、１〜５℃）内に保ちながら、ヒートポンプサイクル５の加熱に係るエネルギー消費効率を向上させ、庫内熱交換器２ａによる加熱能力を略最大化させて加温ヒータ１６ａによる加熱量を最大限低減して、自動販売機
のエネルギー消費効率を向上させることができるという効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【０１８１】
以上のように、本発明にかかる自動販売機は、冷却と加熱とを同時にヒートポンプサイクルで行う場合に、冷却室を適温に保ちながらも、高圧を適度に上昇させて加熱能力を向上させ省エネルギー性に優れているため、複数の貯蔵室を備え、それぞれの貯蔵室にて冷却と加温を切り替えて行う機器に利用することができる。
【符号の説明】
【０１８２】
１  圧縮機
２ａ〜２ｃ  庫内熱交換器
３  第１の膨張弁（第１減圧手段）
４  庫外熱交換器
５  ヒートポンプサイクル
６ａ〜６ｃ  電磁弁
７ａ〜７ｃ  庫内ファン
１４  第２の膨張弁（第２減圧手段）
１００  商品収納庫
１０１  第１の冷却加温室
１０２  第２の冷却加温室
１０３  冷却専用室
【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１１】
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