(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮する圧縮機を備えた蒸気圧縮回路と、
２次媒体を循環させる２次媒体ポンプ、及び、タンクを備えた２次媒体回路と、
３次媒体を循環させる３次媒体ポンプ、及び、前記３次媒体を放熱させて加熱対象を加熱する加熱用熱交換器を備えた３次媒体回路と、
前記圧縮機から吐出された高温冷媒と前記２次媒体回路を循環する２次媒体とを熱交換させる２次媒体加熱器と、
前記２次媒体回路を循環する２次媒体と前記３次媒体回路を循環する３次媒体とを熱交換させる３次媒体加熱器と、
ペルチェ素子と、
該ペルチェ素子の吸熱側と前記２次媒体回路を循環する２次媒体とを熱交換させる吸熱側熱交換部、及び、前記ペルチェ素子の放熱側と前記３次媒体回路を循環する３次媒体とを熱交換させるための放熱側熱交換部を備えたペルチェ素子熱交換器と、
前記３次媒体を前記３次媒体加熱器に流すか、前記ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に流すかを切り換える３次媒体弁装置と、
を備えたことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項２】
前記圧縮機、前記各ポンプ、及び、前記３次媒体弁装置を制御する制御装置を備え、
該制御装置は、前記各ポンプを運転し、前記タンク内の２次媒体の温度が所定の蓄熱開始温度まで低下した場合に前記圧縮機を起動し、前記２次媒体加熱器にて前記高温冷媒により前記２次媒体を加熱し、前記タンク内の２次媒体の温度が所定の蓄熱終了温度まで上昇した場合に前記圧縮機を停止し、
前記圧縮機を運転している状態では前記ペルチェ素子を非通電とし、前記３次媒体加熱器に前記３次媒体を流して前記２次媒体により前記３次媒体を加熱し、加熱された当該３次媒体により前記加熱用熱交換器にて前記加熱対象を加熱すると共に、
前記圧縮機が停止している状態で前記加熱対象の温度が所定のペルチェ起動温度まで低下した場合に前記ペルチェ素子に通電し、前記ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に前記３次媒体を流して前記ペルチェ素子の放熱側により前記３次媒体を加熱し、加熱された当該３次媒体により前記加熱用熱交換器にて前記加熱対象を加熱し、前記吸熱側熱交換部にて前記ペルチェ素子の吸熱側により前記２次媒体から吸熱することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記圧縮機を運転している状態では、前記２次媒体加熱器出口の前記２次媒体の温度が所定の２次媒体出口設定温度となるよう前記２次媒体ポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項２に記載のヒートポンプ装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記３次媒体加熱器に前記３次媒体を流している場合、当該３次媒体加熱器における前記２次媒体の温度に応じ、当該２次媒体の温度が低い場合は高くするように前記３次媒体ポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記３次媒体加熱器に前記３次媒体を流している場合、前記加熱対象の温度に応じ、当該加熱対象の温度が低い場合は高くするように前記３次媒体ポンプの回転数を制御することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のヒートポンプ装置。
【請求項６】
前記制御装置は、前記ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に前記３次媒体を流している場合、当該放熱側熱交換部出口の前記３次媒体の温度が所定の３次媒体出口設定温度となるよう前記ペルチェ素子の通電電圧を制御することを特徴とする請求項２乃至請求項５のうちの何れかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項７】
前記制御装置は、前記ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に前記３次媒体を流している場合、前記加熱対象の温度に応じ、当該加熱対象の温度が低い場合は高くするように前記ペルチェ素子の通電電圧を制御することを特徴とする請求項２乃至請求項５のうちの何れかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項８】
前記２次媒体回路は、前記タンクにおける前記２次媒体の流入と流出の向きを切り換える２次媒体弁装置を備え、
前記制御装置は、前記圧縮機を運転している状態では、前記２次媒体弁装置により前記タンクの上部から前記２次媒体を流入させて下部から流出させ、当該タンク下部の２次媒体の温度にて前記蓄熱終了温度を判定すると共に、
前記圧縮機が停止している状態では、前記２次媒体弁装置により前記タンクの下部から前記２次媒体を流入させて上部から流出させ、当該タンク上部の２次媒体の温度にて前記蓄熱開始温度を判定することを特徴とする請求項２乃至請求項７のうちの何れかに記載のヒートポンプ装置。
【請求項９】
本体内に構成された商品収納室を備え、前記加熱用熱交換器により前記商品収納室内を加熱することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ装置を備えた自動販売機。
【請求項１０】
本体内に構成された商品収納室を備え、前記加熱用熱交換器により前記商品収納室内を加熱すると共に、
前記蒸気圧縮回路は、冷媒を蒸発させて前記商品収納室内を冷却する冷却用熱交換器を備え、
前記制御装置は、前記圧縮機が停止している状態で、前記冷却用熱交換器により冷却される前記商品収納室の温度が所定の冷却上限値まで上昇した場合は、当該圧縮機を起動することを特徴とする請求項２乃至請求項８のうちの何れかに記載のヒートポンプ装置を備えた自動販売機。
【請求項１１】
本体内に構成された商品収納室を備え、前記加熱用熱交換器により前記商品収納室内を加熱すると共に、
前記蒸気圧縮回路は、室外熱交換器と、冷媒を蒸発させて前記商品収納室内を冷却する冷却用熱交換器を備え、
前記制御装置は、前記圧縮機を運転している状態で、前記冷却用熱交換器により冷却される前記商品収納室の温度が所定の冷却下限値まで低下したとき、前記冷却用熱交換器を迂回して冷媒を流す状態とし、前記室外熱交換器にて冷媒を蒸発させることを特徴とする請求項２乃至請求項８、請求項１０のうちの何れかに記載のヒートポンプ装置を備えた自動販売機。
【請求項１２】
前記冷却用熱交換器により冷却される前記商品収納室内に蓄冷剤を設けたことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の自動販売機。
【請求項１３】
前記制御装置は、夜間に前記圧縮機を運転して前記タンク内の２次媒体に蓄熱し、前記蓄冷剤に蓄冷するピークシフト運転を実行することを特徴とする請求項１２に記載の自動販売機。
【請求項１４】
前記２次媒体回路は、前記２次媒体を冷却するための２次媒体冷却器を備え、
前記制御装置は、前記加熱用熱交換器により前記商品収納室内を加熱する必要が無く、前記冷却用熱交換器により前記商品収納室内を冷却する場合に、前記２次媒体ポンプを運転し、前記２次媒体冷却器にて前記２次媒体を冷却することを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のうちの何れかに記載の自動販売機。
【請求項１５】
前記制御装置は、夜間に前記２次媒体冷却器で前記２次媒体を冷却し、前記タンク内の２次媒体に蓄冷するピークシフト運転を実行することを特徴とする請求項１４に記載の自動販売機。
【請求項１６】
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と、冷却専用の前記商品収納室としての冷却専用室を備え、
前記冷却用熱交換器は前記冷温切換室及び前記冷却専用室に設けられ、前記加熱用熱交換器は前記冷温切換室に設けられることを特徴とする請求項１０乃至請求項１５のうちの何れかに記載の自動販売機。
【請求項１７】
前記蒸気圧縮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１６のうちの何れかに記載のヒートポンプ装置又は自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気圧縮回路を用いて加熱対象を加熱するヒートポンプ装置、及び、当該ヒートポンプ装置により商品収納室内を加熱する自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より例えば自動販売機には、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蒸気圧縮回路の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）。
【０００３】
図２０は高温でも凝縮する冷媒として例えばＨＦＯ１２３４ｙｆを用いた自動販売機の蒸気圧縮回路のｐ−ｈ線図を示している（外気温度は＋１５℃）。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℃を実現する場合、冷温切換室の室内熱交換器の出口での冷媒の温度は＋６０℃となり、利用できるエンタルピ差と必要入力のエンタルピ差の比である理論上のＣＯＰ（運転効率）は、ＣＯＰ＝利用できるエンタルピ差／必要入力のエンタルピ差＝３．６５となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７０４４１号公報
【特許文献２】特開２０１２−８８０２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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自動販売機の商品加熱温度である＋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。
【０００６】
図２１は蒸気圧縮回路の冷媒として二酸化炭素を用いた自動販売機のｐ−ｈ線図を示している（外気温度は同じく＋１５℃）。同じく冷温切換室の室内熱交換器の出口温度を＋６０℃とすると、理論上のＣＯＰは、ＣＯＰ＝利用できるエンタルピ差／必要入力のエンタルピ差＝１．８３と悪化してしまう。
【０００７】
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＋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２０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。
【０００８】
そして、二酸化炭素冷媒の場合は、図２１にＸ２で示すように図２０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２０、図２１の冷却専用室の室内熱交換器での冷媒蒸発温度は−５℃。図２０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）。
【０００９】
他方、例えば給湯装置では放熱器で水流路の水を加熱した後の冷媒から、ペルチェ素子により熱を汲み上げ、水流路の水を加熱する案が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、単純に水を加熱した後の冷媒からペルチェ素子で熱を汲み上げるだけでは、図２１のＸ２で示した熱量の一部しか利用することができない、即ち、ペルチェ素子を経た冷媒の温度が十分に下がるまで、その熱量を利用することができないと共に、例えペルチェ素子を経た冷媒の温度が十分に下がったとしてもペルチェ素子の吸熱側と放熱側の温度差が大きく、ペルチェ素子の効率が悪くなるという課題があった。
【００１０】
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、蒸気圧縮回路の冷媒の熱量を効率良く利用して加熱対象を加熱することにより、運転効率（ＣＯＰ）の改善を図ることができるヒートポンプ装置、及び、それを用いた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】
【００１１】
本発明のヒートポンプ装置は、冷媒を圧縮する圧縮機を備えた蒸気圧縮回路と、２次媒体を循環させる２次媒体ポンプ、及び、タンクを備えた２次媒体回路と、３次媒体を循環させる３次媒体ポンプ、及び、３次媒体を放熱させて加熱対象を加熱する加熱用熱交換器を備えた３次媒体回路と、圧縮機から吐出された高温冷媒と２次媒体回路を循環する２次媒体とを熱交換させる２次媒体加熱器と、２次媒体回路を循環する２次媒体と３次媒体回路を循環する３次媒体とを熱交換させる３次媒体加熱器と、ペルチェ素子と、このペルチェ素子の吸熱側と２次媒体回路を循環する２次媒体とを熱交換させる吸熱側熱交換部、及び、ペルチェ素子の放熱側と３次媒体回路を循環する３次媒体とを熱交換させるための放熱側熱交換部を備えたペルチェ素子熱交換器と、３次媒体を３次媒体加熱器に流すか、ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に流すかを切り換える３次媒体弁装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明のヒートポンプ装置は上記発明において、圧縮機、各ポンプ、及び、３次媒体弁装置を制御する制御装置を備え、この制御装置は、各ポンプを運転し、タンク内の２次媒体の温度が所定の蓄熱開始温度まで低下した場合に圧縮機を起動し、２次媒体加熱器にて高温冷媒により２次媒体を加熱し、タンク内の２次媒体の温度が所定の蓄熱終了温度まで上昇した場合に圧縮機を停止し、圧縮機を運転している状態ではペルチェ素子を非通電とし、３次媒体加熱器に３次媒体を流して２次媒体により３次媒体を加熱し、加熱された当該３次媒体により加熱用熱交換器にて加熱対象を加熱すると共に、圧縮機が停止している状態で加熱対象の温度が所定のペルチェ起動温度まで低下した場合にペルチェ素子に通電し、ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に３次媒体を流してペルチェ素子の放熱側により３次媒体を加熱し、加熱された当該３次媒体により加熱用熱交換器にて加熱対象を加熱し、吸熱側熱交換部にてペルチェ素子の吸熱側により２次媒体から吸熱することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明のヒートポンプ装置は上記発明において、制御装置は、圧縮機を運転している状態では、２次媒体加熱器出口の２次媒体の温度が所定の２次媒体出口設定温度となるよう２次媒体ポンプの回転数を制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明のヒートポンプ装置は、請求項２又は請求項３の発明において、制御装置は、３次媒体加熱器に３次媒体を流している場合、当該３次媒体加熱器における２次媒体の温度に応じ、当該２次媒体の温度が低い場合は高くするように３次媒体ポンプの回転数を制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明のヒートポンプ装置は、請求項２又は請求項３の発明において、制御装置は、３次媒体加熱器に３次媒体を流している場合、加熱対象の温度に応じ、当該加熱対象の温度が低い場合は高くするように３次媒体ポンプの回転数を制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明のヒートポンプ装置は、請求項２乃至請求項５の発明において、制御装置は、ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に３次媒体を流している場合、当該放熱側熱交換部出口の３次媒体の温度が所定の３次媒体出口設定温度となるようペルチェ素子の通電電圧を制御することを特徴とする。
【００１７】
請求項７の発明のヒートポンプ装置は、請求項２乃至請求項５の発明において、制御装置は、ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に３次媒体を流している場合、加熱対象の温度に応じ、当該加熱対象の温度が低い場合は高くするようにペルチェ素子の通電電圧を制御することを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明のヒートポンプ装置は、請求項２乃至請求項７の発明において、２次媒体回路は、タンクにおける２次媒体の流入と流出の向きを切り換える２次媒体弁装置を備え、制御装置は、圧縮機を運転している状態では、２次媒体弁装置によりタンクの上部から２次媒体を流入させて下部から流出させ、当該タンク下部の２次媒体の温度にて蓄熱終了温度を判定すると共に、圧縮機が停止している状態では、２次媒体弁装置によりタンクの下部から２次媒体を流入させて上部から流出させ、当該タンク上部の２次媒体の温度にて蓄熱開始温度を判定することを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明の自動販売機は、本体内に構成された商品収納室と、請求項１のヒートポンプ装置を備え、加熱用熱交換器により商品収納室内を加熱することを特徴とする。
【００２０】
請求項１０の発明の自動販売機は、本体内に構成された商品収納室と、請求項２乃至請求項８のヒートポンプ装置を備え、加熱用熱交換器により商品収納室内を加熱すると共に、蒸気圧縮回路は、冷媒を蒸発させて商品収納室内を冷却する冷却用熱交換器を備え、制御装置は、圧縮機が停止している状態で、冷却用熱交換器により冷却される商品収納室の温度が所定の冷却上限値まで上昇した場合は、当該圧縮機を起動することを特徴とする。
【００２１】
請求項１１の発明の自動販売機は、本体内に構成された商品収納室と、請求項２乃至請求項８のヒートポンプ装置を備え、又は、請求項１０の発明において、加熱用熱交換器により商品収納室内を加熱すると共に、蒸気圧縮回路は、室外熱交換器と、冷媒を蒸発させて商品収納室内を冷却する冷却用熱交換器を備え、制御装置は、圧縮機を運転している状態で、冷却用熱交換器により冷却される商品収納室の温度が所定の冷却下限値まで低下したとき、冷却用熱交換器を迂回して冷媒を流す状態とし、室外熱交換器にて冷媒を蒸発させることを特徴とする。
【００２２】
請求項１２の発明の自動販売機は、請求項１０又は請求項１１の発明において、冷却用熱交換器により冷却される商品収納室内に蓄冷剤を設けたことを特徴とする。
【００２３】
請求項１３の発明の自動販売機は上記発明において、制御装置は、夜間に圧縮機を運転してタンク内の２次媒体に蓄熱し、蓄冷剤に蓄冷するピークシフト運転を実行することを特徴とする。
【００２４】
請求項１４の発明の自動販売機は、請求項１０乃至請求項１３の発明において、２次媒体回路は、２次媒体を冷却するための２次媒体冷却器を備え、制御装置は、加熱用熱交換器により商品収納室内を加熱する必要が無く、冷却用熱交換器により商品収納室内を冷却する場合に、２次媒体ポンプを運転し、２次媒体冷却器にて２次媒体を冷却することを特徴とする。
【００２５】
請求項１５の発明の自動販売機は上記発明において、制御装置は、夜間に２次媒体冷却器で２次媒体を冷却し、タンク内の２次媒体に蓄冷するピークシフト運転を実行することを特徴とする。
【００２６】
請求項１６の発明の自動販売機は、請求項１０乃至請求項１５の発明において、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と、冷却専用の商品収納室としての冷却専用室を備え、冷却用熱交換器は冷温切換室及び冷却専用室に設けられ、加熱用熱交換器は冷温切換室に設けられることを特徴とする。
【００２７】
請求項１７の発明のヒートポンプ装置又は自動販売機は上記各発明において、蒸気圧縮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】
【００２８】
本発明のヒートポンプ装置によれば、冷媒を圧縮する圧縮機を備えた蒸気圧縮回路と、２次媒体を循環させる２次媒体ポンプ、及び、タンクを備えた２次媒体回路と、３次媒体を循環させる３次媒体ポンプ、及び、３次媒体を放熱させて加熱対象を加熱する加熱用熱交換器を備えた３次媒体回路と、圧縮機から吐出された高温冷媒と２次媒体回路を循環する２次媒体とを熱交換させる２次媒体加熱器と、２次媒体回路を循環する２次媒体と３次媒体回路を循環する３次媒体とを熱交換させる３次媒体加熱器と、ペルチェ素子と、このペルチェ素子の吸熱側と２次媒体回路を循環する２次媒体とを熱交換させる吸熱側熱交換部、及び、ペルチェ素子の放熱側と３次媒体回路を循環する３次媒体とを熱交換させるための放熱側熱交換部を備えたペルチェ素子熱交換器と、３次媒体を３次媒体加熱器に流すか、ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に流すかを切り換える３次媒体弁装置と、を備えているので、蒸気圧縮回路の高温冷媒で２次媒体を加熱し、この２次媒体で３次媒体を加熱しながらタンクに蓄熱し、３次媒体で加熱対象を加熱することができる。
【００２９】
また、このタンク内に貯えられた熱を、２次媒体の温度が比較的低温になるまでペルチェ素子で汲み上げ、加熱対象を加熱することが可能となり、蒸気圧縮回路の冷媒の熱量を効率良く利用して加熱対象を加熱し、運転効率（ＣＯＰ）を大幅に改善することが可能となる。特に、請求項１７の如く二酸化炭素を蒸気圧縮回路の冷媒として使用する場合には、大量の熱をペルチェ素子により汲み上げることができるようになり、極めて有効である。更に、蒸気圧縮回路によりタンク内の２次媒体に蓄熱するため、圧縮機の運転停止の間隔が長くなり、頻繁な運転停止に伴うエネルギーロスも減少させることができるようになる利点もある。
【００３０】
この場合、請求項２の発明の如く、圧縮機、各ポンプ、及び、３次媒体弁装置を制御する制御装置を備え、この制御装置が、各ポンプを運転し、タンク内の２次媒体の温度が所定の蓄熱開始温度まで低下した場合に圧縮機を起動し、２次媒体加熱器にて高温冷媒により２次媒体を加熱し、タンク内の２次媒体の温度が所定の蓄熱終了温度まで上昇した場合に圧縮機を停止し、圧縮機を運転している状態ではペルチェ素子を非通電とし、３次媒体加熱器に３次媒体を流して２次媒体により３次媒体を加熱し、加熱された当該３次媒体により加熱用熱交換器にて加熱対象を加熱すると共に、圧縮機が停止している状態で加熱対象の温度が所定のペルチェ起動温度まで低下した場合にペルチェ素子に通電し、ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に３次媒体を流してペルチェ素子の放熱側により３次媒体を加熱し、加熱された当該３次媒体により加熱用熱交換器にて加熱対象を加熱し、吸熱側熱交換部にてペルチェ素子の吸熱側により２次媒体から吸熱するようにすることにより、蓄熱開始温度を比較的低温の値とすることで、的確に外気温度よりも高く、且つ、加熱対象の加熱には適さない熱を利用することができるようになる。また、ペルチェ素子の通電開始当初は吸熱側と放熱側の温度差が小さいので、ペルチェ素子の運転効率も良好となる。
【００３１】
また、請求項３の発明の如く制御装置が、圧縮機を運転している状態では、２次媒体加熱器出口の２次媒体の温度が所定の２次媒体出口設定温度となるよう２次媒体ポンプの回転数を制御することにより、蒸気圧縮回路により的確に２次媒体を加熱して、加熱対象の加熱とタンク内への蓄熱を、迅速且つ効率的に行うことができるようになる。
【００３２】
また、請求項４の発明の如く制御装置が、３次媒体加熱器に３次媒体を流している場合、当該３次媒体加熱器における２次媒体の温度に応じ、当該２次媒体の温度が低い場合は高くするように３次媒体ポンプの回転数を制御するようにすれば、加熱用熱交換器に搬送される熱量を調整して、加熱対象を的確に加熱することが可能となる。
【００３３】
他方、請求項５の発明の如く制御装置が、３次媒体加熱器に３次媒体を流している場合、加熱対象の温度に応じ、当該加熱対象の温度が低い場合は高くするように３次媒体ポンプの回転数を制御するようにしてもよい。その場合も、加熱対象を円滑に加熱することが可能となる。
【００３４】
また、請求項６の発明の如く制御装置が、ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に３次媒体を流している場合、当該放熱側熱交換部出口の３次媒体の温度が所定の３次媒体出口設定温度となるようペルチェ素子の通電電圧を制御するようにすれば、ペルチェ素子の通電を的確に制御して、効率的に２次媒体の熱を汲み上げ、３次媒体を加熱することが可能となる。
【００３５】
他方、請求項７の発明の如く制御装置が、ペルチェ素子熱交換器の放熱側熱交換部に３次媒体を流している場合、加熱対象の温度に応じ、当該加熱対象の温度が低い場合は高くするようにペルチェ素子の通電電圧を制御するようにしてもよい。その場合は、ペルチェ素子の通電を加熱対象の温度により直接的に制御して、加熱対象の加熱を的確に行うことが可能となる。
【００３６】
また、請求項８の発明によれば請求項２乃至請求項７の発明に加えて、２次媒体回路に、タンクにおける２次媒体の流入と流出の向きを切り換える２次媒体弁装置を設け、制御装置が、圧縮機を運転している状態では、２次媒体弁装置によりタンクの上部から２次媒体を流入させて下部から流出させ、当該タンク下部の２次媒体の温度にて蓄熱終了温度を判定するようにしたので、タンク内全体の２次媒体に確実に蓄熱を行うことができるようになる。
【００３７】
また、圧縮機が停止している状態では、２次媒体弁装置によりタンクの下部から２次媒体を流入させて上部から流出させ、当該タンク上部の２次媒体の温度にて蓄熱開始温度を判定するようにしたので、タンク内全体に貯えられた２次媒体の熱量を有効に利用して加熱対象を加熱することができるようになる。
【００３８】
また、請求項９の発明の自動販売機は、本体内に構成された商品収納室と、請求項１のヒートポンプ装置を備えており、加熱用熱交換器により商品収納室内を加熱するので、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。
【００３９】
また、請求項１０の発明によれば、蒸気圧縮回路が冷媒を蒸発させて商品収納室内を冷却する冷却用熱交換器を備え、制御装置が、圧縮機が停止している状態で、冷却用熱交換器により冷却される商品収納室の温度が所定の冷却上限値まで上昇した場合は、当該圧縮機を起動するので、蓄熱利用中でも冷却用熱交換器で冷却される商品収納室内の冷却を行うことができるようになる。
【００４０】
これにより、自動販売機に設けられる請求項１６の発明の如き冷温切換室と冷却専用室の加熱と冷却を支障無く実現することができるようになり、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。
【００４１】
また、請求項１１の発明によれば、蒸気圧縮回路が、室外熱交換器と、冷媒を蒸発させて商品収納室内を冷却する冷却用熱交換器を備え、制御装置が、圧縮機を運転している状態で、冷却用熱交換器により冷却される商品収納室の温度が所定の冷却下限値まで低下したとき、冷却用熱交換器を迂回して冷媒を流す状態とし、室外熱交換器にて冷媒を蒸発させるので、冷却用熱交換器により冷却される商品収納室からの吸熱と外気からの吸熱を的確に切り換えて、タンクへの蓄熱を円滑に行うことができるようになる。
【００４２】
また、請求項１２の発明の如く、冷却用熱交換器により冷却される商品収納室内に蓄冷剤を設ければ、冷却用熱交換器による冷却で蓄冷剤に冷熱（潜熱）を貯えておき、蒸気圧縮回路の停止中は、この貯えられた冷熱によって商品収納室内を冷却することができるようになる。これにより、冷却用熱交換器により冷却される商品収納室の冷却のために圧縮機が起動される状況を削減し、更なる運転効率を向上を図ることが可能となる。
【００４３】
この場合、請求項１３の発明の如く制御装置が、夜間に圧縮機を運転してタンク内の２次媒体に蓄熱し、蓄冷剤に蓄冷するピークシフト運転を実行するようにすれば、蓄冷剤とタンクの容量を昼間の冷却と加熱に見合う量に設定することで、電力消費の平準化と電気料金の低減を図ることも可能となる。
【００４４】
また、請求項１４の発明によれば、請求項１０乃至請求項１３の発明に加えて、２次媒体回路が、２次媒体を冷却するための２次媒体冷却器を備え、制御装置が、加熱用熱交換器により商品収納室内を加熱する必要が無く、冷却用熱交換器により商品収納室内を冷却する場合に、２次媒体ポンプを運転し、２次媒体冷却器にて２次媒体を冷却するようにしたので、商品収納室内を加熱しない使用状態では、２次媒体冷却器で冷却された２次媒体をタンク内に貯え、この冷えた２次媒体によって圧縮機から吐出された高温冷媒を冷却することができるようになる。これにより、冷却用熱交換器で冷却される商品収納室内を効率良く冷却することができるようになる。
【００４５】
この場合も、請求項１５の発明の如く制御装置が、夜間に２次媒体冷却器で２次媒体を冷却し、タンク内の２次媒体に蓄冷するピークシフト運転を実行することにより、夜間の安価な電力を使用してタンク内に冷えた２次媒体を貯えておき、昼間の圧縮機の運転効率の改善を図って電力の平準化と電気料金の低減を図ることが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用した一実施例のヒートポンプ装置を備えた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の自動販売機に設けられたヒートポンプ装置の構成図である（実施例１）。
【図４】図３のヒートポンプ装置を構成するペルチェ素子に取り付けられる吸放熱ジャケットの正面図である。
【図５】図４の吸放熱ジャケットの側面図である。
【図６】図３の制御装置によるＨ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードを説明するヒートポンプ装置の構成図である。
【図７】図３の制御装置によるＨ−Ｃ−Ｃ室外吸熱蓄熱モードを説明するヒートポンプ装置の構成図である。
【図８】図３の制御装置によるＨ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードが終了するときのヒートポンプ装置の構成図である。
【図９】図３の制御装置によるＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱直接利用モードを説明するヒートポンプ装置の構成図である。
【図１０】図３の制御装置によるＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱直接利用モードが終了するときのヒートポンプ装置の構成図である。
【図１１】図３の制御装置によるＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱昇温利用モードを説明するヒートポンプ装置の構成図である。
【図１２】図３の制御装置によるＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱昇温利用モードが終了するときのヒートポンプ装置の構成図である。
【図１３】図３のヒートポンプ装置を構成する蒸気圧縮回路のｐ−ｈ線図である。
【図１４】図３のヒートポンプ装置の運転効率（ＣＯＰ）を説明する図である。
【図１５】図３の制御装置によるＨ−Ｈ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードを説明するヒートポンプ装置の構成図である。
【図１６】図３の制御装置によるＣ−Ｃ−Ｃモードを説明するヒートポンプ装置の構成図である。
【図１７】本発明を適用した他の実施例のヒートポンプ装置の構成図である（実施例２）。
【図１８】本発明を適用したもう一つの他の実施例のヒートポンプ装置の構成図である（実施例３）。
【図１９】本発明を適用した更にもう一つの他の実施例のヒートポンプ装置の構成図である（実施例４）。
【図２０】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２１】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】
【００４７】
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、本発明の一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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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】
【００５５】
次に、図３は自動販売機１に設けられた本発明の一実施例のヒートポンプ装置ＨＰの構成図である。この図において、自動販売機１に設けられたヒートポンプ装置ＨＰは、冷媒閉回路である蒸気圧縮回路Ｒと、この蒸気圧縮回路Ｒとは独立した媒体循環回路である２次媒体回路Ｍ２と３次媒体回路Ｍ３とから構成されている。図中２７は蒸気圧縮回路Ｒを構成すると共に、冷媒を圧縮する圧縮機であり、機械室２６内に設置されている。
【００５６】
圧縮機２７の吐出側の配管２８は２次媒体加熱器２９の冷媒流路２９Ａに接続され、この冷媒流路２９Ａは配管３１を介して膨張弁３２の入口に接続されている。この膨張弁３２の出口は機械室２６内に設置された室外熱交換器３３の入口に接続され、膨張弁３２には並列に電磁弁３４が接続されている。尚、３６は室外熱交換器３３に外気を通風するための室外送風機であり、機械室２６内に設置されている。
【００５７】
室外熱交換器３３の出口側の配管３７は配管３８〜４１に分岐し、分岐した配管３８は膨張弁４２を介して右端の冷温切換室１５内に設けられた冷却用熱交換器４３の入口に接続され、配管３９は膨張弁４４を介して中央の冷温切換室２５内に設けられた冷却用熱交換器４６の入口に接続され、配管４０は膨張弁４７を介して冷却専用室２０内に設けられた冷却用熱交換器４８の入口に接続されている。
【００５８】
また、配管４１は電磁弁４９の入口に接続されている。これら冷却用熱交換器４３、４６、４８、及び、電磁弁４９の出口側の配管５１、５２、５３、５４は合流した後、圧縮機２７の吸込側の配管５６に接続されている。以上が蒸気圧縮回路Ｒの構成である。そして、この蒸気圧縮回路Ｒ内には冷媒として二酸化炭素が所定量封入されている。
【００５９】
次に、２次媒体回路Ｍ２は２次媒体ポンプ５７を備えており、この２次媒体ポンプ５７の吐出側の配管５８は、２次媒体加熱器２９の２次媒体流路２９Ｂの入口に接続され、この２次媒体流路２９Ｂの出口は配管５９を介して３次媒体加熱器６１の２次媒体流路６１Ａの入口に接続されている。この２次媒体流路６１Ａの出口は、配管６２を介してペルチェ素子熱交換器６３の２次媒体流路６３Ａの入口に接続され、この２次媒体流路６３Ａの出口は、配管６４を介して２次媒体弁装置としての四方弁６６の第１のポート６６Ａに接続されている。
【００６０】
この四方弁６６の第２のポート６６Ｂは配管６７を介してタンク６８の上端部に接続され、配管６７はタンク６８内に連通されている。このタンク６８は所定容量を有しており、機械室２６内に設置されて図示しない断熱材により周囲から断熱されている。このタンク６８の下端部には配管６９が接続されて内部に連通されており、この配管６９は四方弁６６の第３のポート６６Ｃに接続されている。そして、四方弁６６の第４のポート６６Ｄには、２次媒体ポンプ５７の吸込側の配管７１が接続されている。以上が２次媒体回路Ｍ２の構成である。そして、この２次媒体回路Ｍ２内には２次媒体としてブライン（エチレングリコール水溶液やプロピレングリコール水溶液など）が所定量封入されている。
【００６１】
次に、３次媒体回路Ｍ３は３次媒体ポンプ７２を備えており、この３次媒体ポンプ７２の吐出側の配管７３は、３次媒体弁装置としての三方弁７４の入口に接続され、この三方弁７４の一方の出口は配管７６を介して３次媒体加熱器６１の３次媒体流路６１Ｂの入口に接続され、この３次媒体流路６１Ｂの出口は配管７７に接続されている。この配管７７は配管７８と配管７９に分岐し、配管７８は電磁弁８１を介して右端の冷温切換室１５（加熱対象）内に設けられた加熱用熱交換器８２の入口に接続され、配管７９は電磁弁８３を介して中央の冷温切換室２５（加熱対象）内に設けられた加熱用熱交換器８４の入口に接続されている。これら加熱用熱交換器８２、８４の出口側の配管８６、８７は合流した後、３次媒体ポンプ７２の吸込側の配管８８に接続されている。
【００６２】
三方弁７４の他方の出口は配管８９を介してペルチェ素子熱交換器６３の３次媒体流路６３Ｂの入口に接続され、この３次媒体流路６３Ｂの出口は、配管９１を介して配管７７に接続されている。以上が３次媒体回路Ｍ３の構成である。そして、この３次媒体回路Ｍ２内にも３次媒体としてブライン（エチレングリコール水溶液やプロピレングリコール水溶液など）が所定量封入されている。
【００６３】
また、図中９２はペルチェ素子である。このペルチェ素子９２はＰ型とＮ型の熱電半導体を電極に半田付けした構造であり、直流電流を流すと一方の接合面から熱を吸収して他方の接合面へ熱を運ぶ所謂ペルチェ効果を利用した素子である。実施例ではペルチェ素子９２の熱を吸収する側を吸熱側９２Ａ、熱を放出する側を放熱側９２Ｂとし、それぞれに図４、図５に示す吸放熱ジャケット９３を取り付けている。
【００６４】
そして、各吸放熱ジャケット９３、９３がペルチェ素子熱交換器６３を構成する。吸放熱ジャケット９３はアルミニウムなどから成るヒートシンク９３Ａと、その内部に構成された流路９３Ｂから成り、ペルチェ素子９２の吸熱側９２Ａに取り付けられた吸放熱ジャケット９３の流路９３Ｂが前記２次媒体流路６３Ａを構成し、この吸熱側９２Ａに取り付けられた吸放熱ジャケット９３がペルチェ素子熱交換器６３の吸熱側熱交換部を構成する。また、ペルチェ素子９２の放熱側９２Ｂに取り付けられた吸放熱ジャケット９３の流路９３Ｂが前記３次媒体流路６３Ｂを構成し、この放熱側９２Ｂに取り付けられた吸放熱ジャケット９３がペルチェ素子熱交換器６３の放熱側熱交換部を構成するものである。
【００６５】
尚、各冷温切換室１５、２５、及び、冷却専用室２０内には、各冷却用熱交換器４３、４６、４８や各加熱用熱交換器８２、８４と熱交換した空気を各室内に循環するための室内送風機９４、９６、９７がそれぞれ設けられている。
【００６６】
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、前記各冷温切換室１５、２５、及び、冷却専用室２０内の温度をそれぞれ検出する温度センサ９８、９９、１０１や、前記２次媒体加熱器２９の２次媒体流路２９Ｂの出口の配管５９に取り付けられて２次媒体加熱器２９の出口の２次媒体の温度を検出する温度センサ１０２、タンク６８の上部と下部の２次媒体の温度をそれぞれ検出する温度センサ１０３、１０４、ペルチェ素子熱交換器６３の３次媒体流路６３Ｂ出口の３次媒体の温度を検出する温度センサ１０７、圧縮機２７の吐出圧力を検出する圧力センサ１０６の出力に基づき、圧縮機２７や室外送風機３６、各室内送風機９４、９６、９７、各ポンプ５７、７２の運転を制御すると共に、各膨張弁３２、４２、４４、４７の弁開度を制御し、各電磁弁３４、４９、８１、８３を開閉制御する。更に、制御装置Ｃは四方弁６６と三方弁７４を切り換え制御すると共に、ペルチェ素子９２の通電電圧を制御する。特に、制御装置Ｃはインバータを用いて圧縮機２７の運転周波数を制御する共に、各ポンプ５７、７２の回転数を制御する。
【００６７】
以上の構成で、次に図６乃至図１６を参照しながらこの実施例の自動販売機１のヒートポンプ装置ＨＰ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。また、塗りつぶしで示す圧縮機２７や各送風機は停止しており、白抜きで示す場合は運転しているものとする。更に、三方弁７４は塗りつぶした出口は閉じており、白抜きは開いているものとする。
【００６８】
（１）Ｈ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モード
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６に示すＨ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードを実行する。このＨ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードは、冷却専用室２０及び冷温切換室２５内の温度が所定の冷却下限値以上であり、タンク６８内にも後述する如き蓄熱が終了していない場合のモードである。
【００６９】
この場合、制御装置Ｃは膨張弁４２の弁開度を全閉とする。また、電磁弁４９、８３を閉じ、電磁弁３４、８１を開き、膨張弁４４、４７を開いてその弁開度を制御する。更に、四方弁６６は第１のポート６６Ａと第２のポート６６Ｂを連通し、第３のポート６６Ｃと第４のポート６６Ｄを連通する状態とし、三方弁７４は一方の出口を開く状態とする。
【００７０】
そして、制御装置Ｃは圧縮機２７、各送風機９４、９６、９７、各ポンプ５７、７２を運転する。また、ペルチェ素子９２は非通電とし、送風機３６は停止状態とする。この場合、制御装置Ｃは圧力センサ１０６の出力に基づき、圧縮機２７の吐出圧力（蒸気圧縮回路Ｒの高圧側圧力）が所定の値（例えば、１２ＭＰａ）となるように圧力センサ２７の運転周波数を制御し、弁開度を制御している膨張弁（全閉のものを除く）、この場合は膨張弁４４、４７（後述する室外吸熱中は膨張弁３２）の弁開度を制御する。即ち、制御装置Ｃは圧縮機２７の吐出圧力が高い場合は圧縮機２７の運転周波数を下げ、及び／又は、膨張弁の弁開度を拡大し、吐出圧力が低い場合は圧縮機２７の運転周波数を上げ、及び／又は、膨張弁の弁開度を縮小させる制御を行う。
【００７１】
また、この実施例では制御装置Ｃは温度センサ１０２の出力に基づき、２次媒体加熱器２９の出口の２次媒体の温度が所定の２次媒体出口設定温度（例えば、＋９０℃）となるように２次媒体ポンプ５７の回転数を制御する。即ち、２次媒体加熱器２９の出口の２次媒体の温度が２次媒体出口設定温度より低い場合は２次媒体ポンプ５７の回転数を下げ、高い場合は上げる制御を行う。
【００７２】
尚、制御装置Ｃは圧縮機２７が停止しているときは、２次媒体ポンプ５７を一定の回転数で運転する。２次媒体ポンプ５７が運転されると、２次媒体５７は配管５８に吐出された後、２次媒体加熱器２９の２次媒体流路２９Ｂ、３次媒体加熱器６１の２次媒体流路６１Ａ、ペルチェ素子熱交換器６３の２次媒体流路６３Ａを順次通過し、四方弁６６を経て配管６７からタンク６８内の上部に流入する。そして、タンク６８内下部の２次媒体は配管６９に流出し、四方弁６６を経て配管７１から２次媒体ポンプ５７に吸い込まれる循環を行う。
【００７３】
また、この実施例では制御装置Ｃは３次媒体ポンプ７２を運転する場合、冷温切換室１５（２５）内の温度に応じて当該３次媒体ポンプ７２の回転数を制御する。この３次媒体ポンプ７２が運転されると、３次媒体は配管７３に吐出された後、三方弁７４の一方の出口が開いているときには配管７６を経て３次媒体加熱器６１の３次媒体流路６１Ｂを通過し、配管７７及び電磁弁８１を経て加熱用熱交換器８２に流入する（冷温切換室２５も加熱するモードでは電磁弁８３を経て加熱用熱交換器８４にも流入する）。
【００７４】
加熱用熱交換器８２（冷温切換室２５も加熱するモードでは加熱用熱交換器８４も同様）を出た３次媒体は配管８８から３次媒体ポンプ７２に吸い込まれる循環を行う。尚、三方弁７４の他方の出口が開いているときには、３次媒体は配管８９を経てペルチェ素子熱交換器６３の３次媒体流路６３Ｂを通過し、配管７７に流入することになる。
【００７５】
前述した如く、この実施例で制御装置Ｃは冷温切換室１５（２５）内の温度に応じて当該３次媒体ポンプ７２の回転数を制御するものであるが、その場合、３次媒体加熱器６１に３次媒体を流している状態で、制御装置Ｃは冷温切換室１５（２５）内の温度を温度センサ９８や９９で検出し、室内の温度が低い場合は３次媒体ポンプ７２の回転数を高くし、逆に室内の温度が高い場合には３次媒体ポンプ７２の回転数を低くする方向で制御する。即ち、冷温切換室１５（２５）内の温度が低いときは加熱用熱交換器８２（８４）に流す３次媒体の量を増やし、高いときには減らすことで、冷温切換室１５（２５）内を円滑に加熱することができるようにする。
【００７６】
また、制御装置Ｃは各室１５、２５、２０を加熱又は冷却中のみ各送風機９４、９６、９７を運転する。上記の如き電磁弁や膨張弁の制御、圧縮機２７の運転周波数制御、各送風機や各ポンプの運転制御、ペルチェ素子９２の通電制御は他のモードにおいても共通するものである。
【００７７】
制御装置Ｃにより圧縮機２７が運転されると、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。この圧縮機２７から吐出された高温高圧の冷媒（ガス）の温度は＋１００℃程であり、配管２８から２次媒体加熱器２９の冷媒流路２９Ａに流入し、そこで２次媒体流路２９Ｂを流れる２次媒体を加熱する。この２次媒体加熱器２９で２次媒体と熱交換した冷媒は配管３１に流出する。このときの冷媒の温度は＋２５℃程に低下しており、図６に矢印で示す如く電磁弁３４を経て室外熱交換器３３に流入する。
【００７８】
このとき、送風機３６は停止しているので、冷媒は室外熱交換器３３を通過して配管３７に流出し、そこから配管３９、４０に分流して各膨張弁４４、４７に至る。冷媒は各膨張弁４４、４７で絞られて減圧された後、各冷却用熱交換器４６、４８に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で各送風機９６、９７で循環される冷温切換室２５及び冷却専用室２０内の空気が冷却され、各室内の商品が冷却される。そして、各冷却用熱交換器４６、４８を出た冷媒は合流し、配管５６を経て圧縮機２７に吸い込まれる循環を繰り返す。
【００７９】
一方、２次媒体ポンプ５７から配管５８に吐出された＋２０℃程の温度の２次媒体は、２次媒体加熱器２９の２次媒体流路２９Ｂに流入し、そこで冷媒流路２９Ａを流れる高温冷媒と熱交換する。この熱交換で＋９０℃程に加熱された２次媒体は配管５９に流出し、次に３次媒体加熱器６１の２次媒体流路６１Ａに流入する。２次媒体はそこで３次媒体流路６１Ｂを流れる３次媒体と熱交換し、３次媒体を加熱する。
【００８０】
この３次媒体加熱器６１で３次媒体を加熱した２次媒体は配管６２に流出する。このときの２次媒体の温度は＋８０℃程に低下している。配管６２に流出した２次媒体は次にペルチェ素子熱交換器６３の２次媒体流路６３Ａに流入し、この場合ペルチェ素子９２は非通電であるので、そこを通過して配管６４に流入する。２次媒体はこの配管６４を経て四方弁６６に至り、図６中矢印の如く配管６７を経てタンク６８の上部から当該タンク６８内に流入する。
【００８１】
ここで、タンク６８内の２次媒体の温度は以前低い状態であり、このタンク６８内下部の＋２０℃程の２次媒体はタンク６８の下部から配管６９に流出し、四方弁６６を経て図６中矢印の如く配管７１に流入し、２次媒体ポンプ５７に吸引される循環を繰り返す。
【００８２】
他方、３次媒体ポンプ７２から配管７３に吐出された３次媒体は、三方弁７４を経て配管７６に流出する。そして、この配管７６から３次媒体加熱器６１の３次媒体流路６１Ｂに流入し、そこで２次媒体流路６１Ａを流れる２次媒体と熱交換する。この熱交換で３次媒体は加熱され、＋６０℃程の温度から冷温切換室１５内を良好に加熱（加温）することができる＋６５℃程まで温度上昇する。そして、この加熱された３次媒体は配管７７に流出し、配管７８、電磁弁８１を経て加熱用熱交換器８２に流入する。
【００８３】
この加熱用熱交換器８２に流入した＋６５℃程の温度の３次媒体により、送風機９４で循環される冷温切換室１５内の空気が加熱され、当該冷温切換室１５内の商品が加熱される。この加熱用熱交換器８２での熱交換によって＋６０℃程に温度が低下した３次媒体は配管８６に流出し、配管８８を経て３次媒体ポンプ７２に吸引される循環を繰り返す。
【００８４】
（２）Ｈ−Ｃ−Ｃ室外吸熱蓄熱モード
上記の如きＨ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードを実行している間に、冷温切換室２５と冷却専用室２０内の温度が冷却下限値まで低下した場合、制御装置Ｃは図７に示すＨ−Ｃ−Ｃ室外吸熱蓄熱モードに移行する。このモードで制御装置Ｃは、各室２５、２０の膨張弁４４、４７を全閉とし、電磁弁３４を閉じ、電磁弁４９を開く。また、送風機９６、９７を停止し、送風機３６を運転する。
【００８５】
これにより、各冷却用熱交換器４６、４８への冷媒の流入は停止すると共に、２次媒体加熱器２９の冷媒流路２９Ａを出た冷媒は、図７に矢印で示す如く膨張弁３２に流れ、この膨張弁３２で絞られた後、室外熱交換器３３に入って蒸発し、電磁弁４９を通ることで各冷却用熱交換器４６、４８を迂回して圧縮機２７に吸い込まれるようになる。冷却用熱交換器４６、４８への冷媒の流入が停止することにより各室２５、２０内の冷却は停止する。また、室外熱交換器３３で冷媒が蒸発することにより、送風機３６で送風される外気から冷媒は吸熱することになる。
【００８６】
（３）Ｈ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードの終了
図７の如きＨ−Ｃ−Ｃ室外吸熱蓄熱モードにおいて、冷温切換室２５、又は、冷却専用室２０内の温度が冷却上限値以上になった場合、制御装置Ｃは再び図６の如きＨ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードに戻り、以後タンク６８への蓄熱が終了するまでこれを繰り返す。そして、制御装置Ｃは図８に示す如く、温度センサ１０４が検出するタンク６８の下部の２次媒体の温度が所定の蓄熱終了温度（例えば＋８０℃）まで上昇した場合、タンク６８への蓄熱が完了したものと判定して、Ｈ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードとＨ−Ｃ−Ｃ室外吸熱蓄熱モードを終了する。
【００８７】
（４）Ｈ−Ｃ−Ｃ蓄熱直接利用モード
以上のようにタンク６８への蓄熱が終了した状態では、タンク６８内の全体の２次媒体の温度が＋８０℃になっている。このようにしてタンク６８内に蓄熱を完了した場合、制御装置Ｃは図９に示すＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱直接利用モードに移行する。このＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱直接利用モードで制御装置Ｃは、圧縮機２７を停止し、２次媒体ポンプ５７は一定の回転数で運転し、３次媒体ポンプ７２は前述した回転数制御を行う。また、四方弁６６を切り換え、第１のポート６６Ａと第３のポート６６Ｃを連通し、第２のポート６６Ｂと第４のポート６６Ｄを連通する状態として、２次媒体がタンク６８の下部から当該タンク６８内に流入し、上部から流出するようにする。尚、この時点ではペルチェ素子９２は未だ通電しない。
【００８８】
即ち、このモードでは蒸気圧縮回路Ｒの圧縮機２７は停止した状態で、タンク６８に貯えられた２次媒体の熱量を直接利用し、３次媒体加熱器６１で３次媒体回路Ｍ３を循環する３次媒体を引き続き加熱し、冷温切換室１５内の加熱を行うことになる。このとき、２次媒体加熱器２９での２次媒体の加熱を行われなくなるので、２次媒体流路２９Ｂを出た２次媒体の温度は変わらず、＋８０℃のまま３次媒体加熱器６１の２次媒体流路６１Ａに流入することになる。そのため、この３次媒体加熱器６１で３次媒体と熱交換した２次媒体は、＋８０℃より温度低下した後（図９では＋７５℃）、２次媒体流路６１Ａから流出することになる。
【００８９】
尚、図９では各室２５、２０内が十分に冷えていて冷却が行われていない状態を示しているが、この状態で各室２５、２０内の温度が冷却上限値以上になった場合、制御装置Ｃは圧縮機２７を起動し、膨張弁４４、４７を開いて各室２５、２０内の冷却を行う。そして、各室２５、２０内が再び冷却下限値以下に冷却されたら、制御装置Ｃは圧縮機２７を停止する図９の状態に戻ることになる。
【００９０】
（５）Ｈ−Ｃ−Ｃ蓄熱直接利用モードの終了
図９の如きＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱直接利用モードを実行することにより、タンク６８内の２次媒体の熱量は冷温切換室１５の加熱のために費やされ、２次媒体の温度は徐々に低下していく。そして、３次媒体加熱器６１の２次媒体流路６１Ａを出た２次媒体の温度が図１０に示す如く＋７０℃程までに低下するようになると、十分に３次媒体を加熱することができなくなり、３次媒体ポンプ７２の回転数を上げても、冷温切換室１５内の温度は徐々に低下していくようになる。
【００９１】
そして、温度センサ９８の出力に基づき、冷温切換室１５内の温度が加熱下限値（＋５２℃）より少許高い所定のペルチェ起動温度（例えば＋５５℃）まで低下した場合、制御装置Ｃはタンク６８内に貯えられた熱量を直接利用するだけでは冷温切換室１５内を十分に加熱できなくなったものと判断して、Ｈ−Ｃ−Ｃ蓄熱直接利用モードを終了する。
【００９２】
（６）Ｈ−Ｃ−Ｃ蓄熱昇温利用モード
上記のように３次媒体ポンプ７２の回転数を上げているにも拘わらず、冷温切換室１５内の温度がペルチェ起動温度（例えば＋５５℃）まで低下した場合、制御装置Ｃは図１１に示すＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱昇温利用モードに移行する。このＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱昇温利用モードで制御装置Ｃは、圧縮機２７を停止したまま（各室２５、２０内が十分冷えているものとする）、各ポンプ５７、７２は一定の回転数で運転し、ペルチェ素子９２に通電を開始して起動する。また、三方弁７４を切り換え、ポート７２から吐出された３次媒体が配管８９を経てペルチェ素子熱交換器６３の３次媒体流路６３Ｂに流れるようにする。
【００９３】
ペルチェ素子９２は通電されることにより、その吸熱側９２Ａで２次媒体流路６３Ａを流れる２次媒体（＋５５℃程）から熱を汲み上げ、放熱側９２Ｂに搬送して、３次媒体流路６３Ｂを流れる３次媒体に放熱して、これを加熱するようになる。このペルチェ素子熱交換器６３の３次媒体流路６３Ｂでペルチェ素子９２により加熱された３次媒体が配管９１から配管７７、７８を通過し、電磁弁８１を経て加熱用熱交換器８１に流入するので、冷温切換室１５内は、このペルチェ素子９２で昇温された３次媒体により加熱されるようになる。
【００９４】
このペルチェ素子９２の起動初期には、２次媒体の温度も依然比較的高いので（＋５５℃程）、ペルチェ素子９２の吸熱側９２Ａの温度は＋４５℃程、放熱側９２Ｂの温度は＋７０℃程（温度差２５Ｋ）になる。また、この実施例で制御装置Ｃは、温度センサ１０７の出力に基づき、ペルチェ素子熱交換器６３の３次媒体流路６３Ｂ出口の３次媒体の温度が、所定の３次媒体出口設定温度（例えば＋６５℃）となるようにペルチェ素子９２の通電電圧を制御する。即ち、３次媒体流路６３Ｂ出口の３次媒体の温度が３次媒体出口設定温度より低ければペルチェ素子９２の通電電圧を上げ、高ければ下げる。
【００９５】
（７）Ｈ−Ｃ−Ｃ蓄熱昇温利用モードの終了
このようなペルチェ素子９２による３次媒体の加熱に伴い、２次媒体はその吸熱側９２Ａで冷却されるので、温度は徐々に低下していく。一方、タンク６８には下部から２次媒体が流入し、上部から流出する状態となっているので、このタンク６８の上部の温度を監視することで、タンク６８内全体の２次媒体の温度が低下していることを確認できる。
【００９６】
また、ペルチェ素子熱交換器６３の２次媒体流路６３Ａを出る２次媒体の温度が＋２０℃程まで低下すると、ペルチェ素子９２の吸熱側９２Ａの温度は＋１５℃程となるので、放熱側９２Ｂ（＋７０℃）との温度差は５５Ｋになる。
【００９７】
制御装置Ｃは温度センサ１０３の出力に基づき、タンク６８の上部の２次媒体の温度が、図１２に示すように外気温度（例えば＋１５℃）より少許高い所定の蓄熱開始温度（外気温度に近い、例えば＋２０℃）まで低下した場合、ペルチェ素子９２による昇温が限界に達したものと判定し、Ｈ−Ｃ−Ｃ蓄熱昇温利用モードを終了する。そして、圧縮機２７を起動し、四方弁６６、三方弁７４を切り換えて図６のＨ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードに復帰する。
【００９８】
図１３は係るヒートポンプ装置ＨＰの蒸気圧縮回路Ｒのｐ−ｈ線図を示している。前述した如く図６〜図８のＨ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モード又は室外吸熱蓄熱モードでは、圧縮機２７から吐出された冷媒は２次媒体加熱器２９で＋１００℃から＋２５℃まで冷却され、その奪われた熱量がタンク６８内の２次媒体に貯えられ、２次媒体の温度を＋２０℃から＋８０℃に上げることになる。
【００９９】
そして、図１２に示すようにペルチェ素子９２が２次媒体の熱量を汲み上げることにより、タンク６８内の２次媒体の温度が＋２０℃に低下するまで冷温切換室１５内の加熱に利用されることになるので、利用できるエンタルピ差は＋１００℃〜＋２５℃の範囲に拡大する。そのため、蒸気圧縮回路Ｒの理論上のＣＯＰ（運転効率）は、ＣＯＰ＝利用できるエンタルピ差／必要入力のエンタルピ差＝４．０９まで高くなる。
【０１００】
図１４はヒートポンプ装置ＨＰの総合ＣＯＰ（Ｌ３）、蒸気圧縮回路Ｒの実際のＣＯＰ（Ｌ１）、ペルチェ素子９２の平均ＣＯＰ（Ｌ２）を膨張弁（４４、４７等）前の温度（Ｌ４）に合わせて示している。図中Ｐで示す点（１．１）は、図２１で説明した二酸化炭素冷媒を用いた従来の蒸気圧縮回路のＣＯＰを示している。前述した理論上のＣＯＰ（１．８３）に０．６（圧縮機の効率を６０％として）を乗じた値である。
【０１０１】
ペルチェ素子９２の平均ＣＯＰ（Ｌ２）は、ペルチェ素子９２の吸熱側９２Ａと放熱側９２Ｂの温度差である最大表面温度差（Ｋ）が小さい程高くなり、大きい程下がる。従って、図１１に示したペルチェ素子９２の起動初期には効率（Ｌ２）は高いが、図１２に近づくに従って低下する。そして、最大表面温度差５５Ｋ（膨張弁前温度は＋２５℃）まで使用すると２．２まで低下することになるが、使用される熱量は大きくなる。
【０１０２】
蒸気圧縮回路Ｒの実際のＣＯＰ（Ｌ１）は、図１３で説明した理論上のＣＯＰ（４．０９）に同様に０．６（圧縮機２７の効率）を乗じた値である。ペルチェ素子９２で図２１の従来の蒸気圧縮回路では使用されなかった＋６０℃以下の熱を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ので、蒸気圧縮回路Ｒの実際のＣＯＰ（Ｌ１）は、点Ｐで示す従来のＣＯＰよりも大幅に高くなる。但し、ペルチェ素子９２で消費される電力量が加算されることになるため、ヒートポンプ装置ＨＰの総合ＣＯＰ（Ｌ３）は蒸気圧縮回路Ｒの実際のＣＯＰ（Ｌ１）よりも低くなる。
【０１０３】
しかしながら、図１４に示すようにペルチェ素子を使用しない従来の蒸気圧縮回路のＣＯＰ（点Ｐ）よりも総合ＣＯＰ（Ｌ３）は高くなり、ペルチェ素子最大表面温度差５５Ｋまで利用して最大値の１．５１となることが分かる。即ち、この実施例ではヒートポンプ装置ＨＰの総合ＣＯＰは、従来の蒸気圧縮回路の実際のＣＯＰ＝１．１から１．５１に改善され、改善率は３７％となった。
【０１０４】
（８）Ｈ−Ｈ−Ｃ室内吸熱蓄熱モード
尚、図１５は自動販売機１の右端の冷温切換室１５に加えて中央の冷温切換室２５内も加熱（Ｈ）して使用する場合を示している。この場合は、制御装置Ｃは膨張弁４４を全閉とし、電磁弁８３を前述したＨ−Ｃ−Ｃのモードの場合の電磁弁８１と同様に開閉制御する。これにより、３次媒体加熱器６１、又は、ペルチェ素子熱交換器６３で加熱された３次媒体が冷温切換室２５の加熱用熱交換器８４にも流入することになるので、当該室内の商品も加熱されるようになる。
【０１０５】
（９）Ｃ−Ｃ−Ｃモード
また、図１６は冷温切換室１５、２５と冷却専用室２０内を全て冷却（Ｃ）して使用する場合を示している。この場合は、制御装置Ｃは各ポンプ５７、７２を停止し、電磁弁８１、８３を閉じ、電磁弁３４を開く。また、送風機３６を運転し、ペルチェ素子９２には通電しない。そして、膨張弁４２、４４を開いて弁開度を制御する。これにより、圧縮機２７から吐出された高温冷媒は室外熱交換器３３で外気に放熱し、分流されて各膨張弁４２、４４、４７に至り、そこで絞られた後、各冷却用熱交換器４３、４６、４８に流入して蒸発することになるので、各室１５、２５、２０内の商品は冷却されることになる。
【０１０６】
以上のように本発明のヒートポンプ装置ＨＰを備えた自動販売機１では、蒸気圧縮回路Ｒの高温冷媒で２次媒体を加熱し、この２次媒体で３次媒体を加熱しながらタンク６８に蓄熱し、３次媒体で冷温切換室１５や２５（加熱対象）を加熱する。そして、このタンク６８内に貯えられた熱を、２次媒体の温度が比較的低温（実施例では＋２０℃）の所定の蓄熱開始温度になるまでペルチェ素子９２で汲み上げ、冷温切換室１５（２５）を加熱するので、蒸気圧縮回路Ｒの冷媒の熱量を効率良く利用して冷温切換室１５（２５）を加熱し、運転効率（ＣＯＰ）を大幅に改善することが可能となる。特に、実施例では二酸化炭素を蒸気圧縮回路Ｒの冷媒として使用しているので、大量の熱をペルチェ素子９２により汲み上げることができるようになり、極めて有効である。更に、蒸気圧縮回路Ｒによりタンク６８内の２次媒体に蓄熱するため、圧縮機２７の運転停止の間隔が長くなり、頻繁な運転停止に伴うエネルギーロスも減少させることができるようになる。
【０１０７】
即ち、実施例では制御装置Ｃが、各ポンプ５７、７２を運転し、タンク６８内の２次媒体の温度が前述した蓄熱開始温度まで低下した場合に圧縮機２７を起動し、２次媒体加熱器２９にて高温冷媒により２次媒体を加熱し、タンク６８内の２次媒体の温度が所定の蓄熱終了温度（実施例では＋８０℃）まで上昇した場合に圧縮機２７を停止し、圧縮機２７を運転している状態ではペルチェ素子９２を非通電とし、３次媒体加熱器６１に３次媒体を流して２次媒体により３次媒体を加熱し、加熱されたこの３次媒体により加熱用熱交換器８２（８４）にて冷温切換室１５（２５）を加熱すると共に、圧縮機２７が停止している状態で冷温切換室１５（２５）の温度が所定のペルチェ起動温度（実施例では＋５５℃）まで低下した場合にペルチェ素子９２に通電し、ペルチェ素子熱交換器６３の放熱側熱交換部を構成する吸放熱ジャケット９３の３次媒体流路６３Ｂに３次媒体を流してペルチェ素子９２の放熱側９２Ｂにより３次媒体を加熱し、加熱されたこの３次媒体により加熱用熱交換器８２（８４）にて冷温切換室１５（２５）を加熱し、吸熱側熱交換部を構成する吸放熱ジャケット９３の２次媒体流路６３Ａにてペルチェ素子９２の吸熱側９２Ａにより２次媒体から吸熱するようにしたので、蓄熱開始温度を実施例の如く外気温度に近い比較的低温の値（外気温度＋１５℃に近くそれより高い温度である＋２０℃）とすることで、的確に外気温度よりも高く、且つ、冷温切換室１５（２５）の加熱には適さない熱を利用することができるようになる。また、ペルチェ素子９２の通電開始当初は吸熱側９２Ａと放熱側９２Ｂの温度差が小さいので、ペルチェ素子９２の運転効率も良好となる。
【０１０８】
また、制御装置Ｃは、圧縮機２７を運転している状態では、２次媒体加熱器２９の出口の２次媒体の温度が所定の２次媒体出口設定温度（実施例では＋９０℃）となるよう２次媒体ポンプ５７の回転数を制御するので、蒸気圧縮回路Ｒにより的確に２次媒体を加熱して、冷温切換室１５（２５）の加熱とタンク６８内への蓄熱を、迅速且つ効率的に行うことができるようになる。
【０１０９】
また、制御装置Ｃは、ペルチェ素子熱交換器６３の３次媒体流路６３Ｂ（放熱側熱交換部）に３次媒体を流している場合、この３次媒体流路６３Ｂの出口の３次媒体の温度が所定の３次媒体出口設定温度（実施例では＋６５℃）となるようペルチェ素子９２の通電電圧を制御するので、ペルチェ素子９２の通電を的確に制御して、効率的に２次媒体の熱を汲み上げ、３次媒体を加熱することが可能となる。
【０１１０】
また、２次媒体回路Ｍ２には、タンク６８における２次媒体の流入と流出の向きを切り換える四方弁６６を設けており、制御装置Ｃは、圧縮機２７を運転している状態では、四方弁６６によりタンク６８の上部から２次媒体を流入させて下部から流出させ、このタンク６８の下部の２次媒体の温度にて前述した蓄熱終了温度を判定するので、タンク６８内全体の２次媒体に確実に蓄熱を行うことができるようになる。
【０１１１】
また、圧縮機２７が停止している状態では、四方弁６６によりタンク６８の下部から２次媒体を流入させて上部から流出させ、このタンク６８の上部の２次媒体の温度にて前述した蓄熱開始温度を判定するので、タンク６８内全体に貯えられた２次媒体の熱量を有効に利用して冷温切換室１５（２５）を加熱することができるようになる。
【０１１２】
これらにより、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。また、制御装置Ｃは、圧縮機２７が停止している状態で、例えばＨ−Ｃ−Ｃ蓄熱直接利用モード、又は、Ｈ−Ｃ−Ｃ蓄熱昇温利用モードで冷却用熱交換器４６、４８により冷却される冷温切換室２５、冷却専用室２０の温度が所定の冷却上限値まで上昇した場合は、圧縮機２７を起動するので、蓄熱利用中でも各室２５、２０内の冷却を行うことができるようになる。
【０１１３】
これにより、自動販売機１に設けられる冷温切換室１５、２５と冷却専用室２０の加熱と冷却を支障無く実現することができるようになり、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。
【０１１４】
特に、蒸気圧縮回路Ｒには室外熱交換器３３を設けており、例えばＨ−Ｃ−Ｃ室内吸熱蓄熱モードで冷却用熱交換器４６、４８により冷却される冷温切換室２５や冷却専用室２０の温度が所定の冷却下限値まで低下したとき、冷却用熱交換器４６、４８を迂回して冷媒を流す状態とするＨ−Ｃ−Ｃ室外吸熱蓄熱モードに移行し、室外熱交換器３３にて冷媒を蒸発させるので、冷温切換室２５、冷却専用室２０からの吸熱と外気からの吸熱を的確に切り換えて、タンク６８への蓄熱を円滑に行うことができるようになる。
【０１１５】
（１０）３次媒体ポンプの他の制御例
尚、前記実施例で制御装置Ｃは、３次媒体ポンプ７２を運転する場合、当該３次媒体ポンプ７２を冷温切換室１５（２５）内の温度に応じて回転数を制御するようにしたが、三方弁７４により３次媒体加熱器６１に３次媒体を流している状態では、それに限らず、３次媒体加熱器６１の２次媒体流路６１Ａを流れる２次媒体の温度（例えば、温度センサ１０２で検出できる２次媒体流路６１Ａに入る２次媒体の温度等）に応じて３次媒体ポンプ７２の回転数を制御するようにしてもよい。
【０１１６】
その場合は、２次媒体流路６１Ａを流れる２次媒体の温度が低い場合は３次媒体ポンプ７２の回転数を高くし、逆に２次媒体の温度が高い場合には３次媒体ポンプ７２の回転数を低くする方向で制御する。即ち、２次媒体の温度が低いときは加熱用熱交換器８２（８３）に流す３次媒体の量を増やし、高いときには減らすことで、加熱用熱交換器８２（８３）に搬送される熱量を調整し、冷温切換室１５（２５）内を的確に加熱することができるようになる。
【０１１７】
（１１）３次媒体ポンプの更に他の制御例
この３次媒体ポンプ７２の制御の更に他の例としては、例えば、３次媒体加熱器６１に３次媒体を流している状態で、当該３次媒体ポンプ７２を一定の回転数で運転するようにしてもよい。その場合、制御装置Ｃは冷温切換室１５（２５）内の温度を温度センサ９８や９９で検出し、各電磁弁８１、８３をＯＮ（開）−ＯＦＦ（閉）する。そして、全ての電磁弁８１、８３がＯＦＦ（閉）の場合は、３次媒体ポンプ７２も停止するようにする。
【０１１８】
尚、その場合、電磁弁８１、８３は流量調整弁でもよく、冷温切換室１５（２５）内の温度に応じて、制御装置Ｃにより加熱用熱交換器８２、８４への３次媒体の流量を制御するようにしてもよい。
【０１１９】
（１２）圧縮機の他の制御例
また、圧縮機２７は前述した如く蓄熱完了まで運転を継続してもよいし、冷温切換室１５（２５）内を加熱しているときのみ運転してもよい（圧縮機２７の停止中は各ポンプ５７、７２は共に停止する）。即ち、圧縮機２７を断続運転して蓄熱を完了させてもよい。その場合、蓄熱完了後は再び前述した各蓄熱モードとなるまで圧縮機２７は運転しないようにする。
【０１２０】
（１３）ペルチェ素子の他の制御例
また、前記実施例ではペルチェ素子９２の通電電圧を、ペルチェ素子熱交換器７３の３次媒体流路６３Ｂの出口の３次媒体の温度に基づいて制御するようにしたが、それに限らず、制御装置Ｃが、ペルチェ素子熱交換器６３の３次媒体流路６３Ｂに３次媒体を流している場合、冷温切換室１５（２５）内の温度に応じ、当該室１５（２５）内の温度が低い場合は高くし、室内の温度が高い場合は低くするようにペルチェ素子９２の通電電圧を制御するようにしてもよい。その場合は、ペルチェ素子９２の通電を冷温切換室１５（２５）内の温度により直接的に制御できるので、室１５（２５）内の加熱を的確に行うことが可能となる。
【０１２１】
（１４）冷却専用室内に蓄冷剤
また、蒸気圧縮回路Ｒの冷却用熱交換器４８で冷却される冷却専用室２０内に、蓄冷剤を設けても良い。冷却専用室２０内に蓄冷剤を設ければ、冷却用熱交換器４８による冷却で蓄冷剤に冷熱（潜熱）を貯えておき、蒸気圧縮回路Ｒの圧縮機２７の停止中は、この貯えられた冷熱によって冷却専用室２０内を冷却することができるようになる。それにより、冷却専用室２０の冷却のために圧縮機２７が起動される状況を減らし、更なる運転効率を向上を図ることが可能となる。
【０１２２】
その場合、冷却専用室２０内に設けられる蓄冷剤とタンク６８の容量を適切に設定することで、所謂ピークシフト運転が実現可能となる。即ち、制御装置Ｃは夜間に圧縮機２７を運転してタンク６８内の２次媒体に蓄熱する。同時に冷却用熱交換器４８により、冷却専用室２０内の蓄冷剤に蓄冷する。このようなピークシフト運転を実行すれば、蓄冷剤とタンク６８の容量を昼間の冷却専用室２０内の冷却と冷温切換室１５（２５）の加熱に見合う量に設定することで、電力消費の平準化と電気料金の低減を図ることが可能となる。
【０１２３】
（１５）その他の変更例
また、前記実施例の２次媒体回路Ｍ２は、２次媒体加熱器２９の２次媒体流路２９Ｂと、３次媒体加熱器６１の２次媒体流路６１Ａと、ペルチェ素子熱交換器６３の２次媒体流路６３Ａが直列に接続されたかたちとなっているが、それに限らず、何れか二つ又は全てが並列に接続されるようにしてもよい。
【０１２４】
更に、前記実施例の２次媒体回路Ｍ２及び３次媒体回路Ｍ３には、膨張タンクを設けてもよい。それにより、２次媒体や３次媒体の温度による体積の変動を吸収することができるようになる。また、ペルチェ素子９２を一つの吸放熱ジャケット９３に複数取り付けて２次媒体からの吸熱能力と、３次媒体への放熱能力を向上させるようにしてもよい。更に、ペルチェ素子９２を複数段に積み重ねた多段式のものとしてもよい。そのようにすることで、大きな温度差に対応することができるようになる。
【実施例２】
【０１２５】
次に、図１７は本発明の自動販売機１のヒートポンプ装置ＨＰの他の例の構成図を示している。この図では、図３の実施例の四方弁６６の代わりに、二つの三方弁１０８及び１１２を使用している。他の構成は図３と同様である。そして、三方弁１０８入口に配管６４の出口を接続し、三方弁１０８の一方の出口は配管１０９及び１１６を介してタンク６８の上部に連通接続する。この配管１０９と１１６の接続点には配管１１１の一端を接続し、他端を三方弁１１２の一方の入口に接続する。
【０１２６】
また、三方弁１０８の他方の出口は配管１１３及び１１４を介してタンク６８の下部に連通接続する。この配管１１３と１１４の接続点には配管１１７の一端を接続し、他端を三方弁１１２の他方の入口に接続する。そして、この三方弁１１２の出口を、配管７１を介して２次媒体ポンプ５７の吸込側に接続する。
【０１２７】
制御装置Ｃは、タンク６８に上部から２次媒体を流入させるとき、三方弁１０８の一方の出口から２次媒体が流出し、三方弁１１２の他方の入口から２次媒体が流入するように切り換える。これにより、ペルチェ素子熱交換器６３の２次媒体流路６３Ａから出た２次媒体は配管６４、三方弁１０８、配管１０９、配管１１６を経てタンク６８内に上部から流入する。そして、タンク６８内の下部から配管１１４に流出し、配管１１７、三方弁１１２、配管７１を順次経て２次媒体ポンプ５７に吸引されるようになる。
【０１２８】
逆に、タンク６８に下部から２次媒体を流入させ、上部から流出させるときは、三方弁１０８の他方の出口から２次媒体が流出し、三方弁１１２の一方の入口から２次媒体が流入するように切り換える。これにより、ペルチェ素子熱交換器６３の２次媒体流路６３Ａから出た２次媒体は配管６４、三方弁１０８、配管１１３、配管１１４を経てタンク６８内に下部から流入する。そして、タンク６８内の上部から配管１１６に流出し、配管１１１、三方弁１１２、配管７１を順次経て２次媒体ポンプ５７に吸引されるようになる。
【０１２９】
このように、四方弁の代わりに三方弁１０８、１１２を用いてタンク６８への２次媒体の流入と流出を切り換えるようにすれば、より安価な装置とすることができる。
【実施例３】
【０１３０】
また、図１８は本発明の自動販売機１のヒートポンプ装置ＨＰの更に他の例の構成図を示している。この図では、室外熱交換器３３の出口側の配管３７を流れる冷媒と圧縮機２７の吸込側の配管５６を流れる冷媒を熱交換させる内部熱交換器１１８を設けている。他の構成は図３と同様である。
【０１３１】
このように内部熱交換器１１８を設けて配管３７を流れる蒸気圧縮回路Ｒの高圧側の冷媒と配管５６を流れる低圧側の冷媒とを熱交換させることで、温度の低い低圧側の冷媒で室外熱交換器３３を出た高圧側の冷媒を過冷却することができるようになり、蒸気圧縮回路Ｒの更なる性能改善を図ることが可能となる。
【実施例４】
【０１３２】
次に、図１９は本発明の自動販売機１のヒートポンプ装置ＨＰの更にもう一つの他の例の構成図を示している。この図では、ペルチェ素子熱交換器６３の２次媒体流路６３Ａと四方弁６６の第１のポート６６Ａの間の２次媒体回路２Ｍの配管６４に、２次媒体冷却器１１９を設けている。また、この２次媒体冷却器１１９には、それに外気を通風する送風機１２１を設ける。その他の構成は図３と同様である。
【０１３３】
そして、制御装置Ｃは前述した全ての室１５、２５、２０内を冷却用熱交換器４３、４６、４８により冷却して使用するＣ−Ｃ−Ｃモードにおいて２次媒体ポンプ５７及び送風機１２１を運転し、２次媒体冷却器１１９にて２次媒体を冷却する。これにより、冷温切換室１５（２５）内を加熱しないＣ−Ｃ−Ｃモードでは、２次媒体冷却器１１９で冷却された２次媒体をタンク６８内に貯え、この冷えた２次媒体を使用して、圧縮機２７から吐出された高温冷媒を２次媒体加熱器２９で冷却することができるようになる。これにより、冷却用熱交換器４３、４６、４８で冷却される各室１５、２５、２０内を効率良く冷却することができるようになる。この場合、各室１５、２５、２０内の温度が低下して圧縮機２７が停止している場合も２次媒体ポンプ５７と送風機１２１を運転し、タンク６８内に蓄冷することにより、更なる効率の向上を図ることができる。
【０１３４】
この場合も、制御装置Ｃが夜間に２次媒体冷却器１１９で２次媒体を冷却し、タンク６８内の２次媒体に蓄冷するピークシフト運転を実行するようにすれば、夜間の安価な電力を使用してタンク６８内に冷えた２次媒体を貯えておき、昼間の圧縮機２７の運転効率の改善を図って電力の平準化と電気料金の低減を図ることが可能となる。
【０１３５】
尚、実施例では二つの冷温切換室１５、２５と一つの冷却専用室２０を備えた自動販売機１で本発明を説明したが、それに限らず、全ての商品収納室が冷温切換室であってもよい。
【０１３６】
また、実施例では加熱対象として自動販売機１の冷温切換室１５、２５を例に採り上げ、加熱用熱交換器８２、８４で加熱するようにしたが、それに限らず、例えば床暖房装置に本発明のヒートポンプ装置ＨＰを採用してもよい。その場合には、加熱用熱交換器は床に施設されて３次媒体が流れる配管で構成され、加熱対象は係る配管を覆うパネルやカバー、その付近の空気ということになる。
【符号の説明】
【０１３７】
１  自動販売機
１５、２５  冷温切換室（加熱対象、商品収納室）
２０  冷却専用室（商品収納室）
２７  圧縮機
２９  ２次媒体加熱器
３３  室外熱交換器
４３、４６、４８  冷却用熱交換器
５７  ２次媒体ポンプ
６１  ３次媒体加熱器
６３  ペルチェ素子熱交換器
６６  四方弁
６８  タンク
７２  ３次媒体ポンプ
７４  三方弁
８２、８４  加熱用熱交換器
９２  ペルチェ素子
９３  吸放熱ジャケット（吸熱側熱交換部、放熱側熱交換部）
１１９  ２次媒体冷却器
Ｃ  制御装置
ＨＰ  ヒートポンプ装置
Ｍ２  ２次媒体回路
Ｍ３  ３次媒体回路
Ｒ  蒸気圧縮回路
【図１】
0006506033.tif 000002
【図２】
0006506033.tif 000003
【図３】
0006506033.tif 000004
【図４】
0006506033.tif 000005
【図５】
0006506033.tif 000006
【図６】
0006506033.tif 000007
【図７】
0006506033.tif 000008
【図８】
0006506033.tif 000009
【図９】
0006506033.tif 000010
【図１０】
0006506033.tif 000011
【図１１】
0006506033.tif 000012
【図１２】
0006506033.tif 000013
【図１３】
0006506033.tif 000014
【図１４】
0006506033.tif 000015
【図１５】
0006506033.tif 000016
【図１６】
0006506033.tif 000017
【図１７】
0006506033.tif 000018
【図１８】
0006506033.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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