(57)【要約】【課題】  温／冷切換使用可能な加熱／冷却システムにおける消費電力の低減を図る。【解決手段】  温／冷切換使用可能とされた収容室３を有する加熱／冷却システム１００において、第１及び第２の回転圧縮要素を備えた二段圧縮式のコンプレッサ１１、ガスクーラ１２、減圧装置としての膨張弁、蒸発器１７及び蒸発器１８等から構成され、冷媒として二酸化炭素が封入されると共に、高圧側が超臨界圧力となる冷媒回路１０を備え、コンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を冷却した後、第２の回転圧縮要素に吸い込ませるための熱交換器１４を備えた中間冷却回路１５０を有し、熱交換器１４からの放熱により収容室３内を加熱し、蒸発器１８により収容室３内を冷却する。【選択図】      図１
2005214559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温／冷切換使用可能とされた収容室を有する加熱／冷却システムにおいて、
第１及び第２の圧縮要素を備えた二段圧縮式のコンプレッサ、ガスクーラ、減圧装置及び蒸発器等から構成され、冷媒として二酸化炭素が封入されると共に、高圧側が超臨界圧力となる冷媒回路を備え、
前記コンプレッサの第１の圧縮要素で圧縮された冷媒を冷却した後、前記第２の圧縮要素に吸い込ませるための熱交換器を備えた中間冷却回路を有し、
前記熱交換器からの放熱により前記収容室内を加熱し、前記蒸発器により前記収容室内を冷却することを特徴とする加熱／冷却システム。
【請求項２】
前記中間冷却回路に設けられた放熱器と、前記第１の圧縮要素から吐出された冷媒を前記熱交換器に流すか、前記放熱器に流すかを制御する流路制御手段とを備えることを特徴とする請求項１の加熱／冷却システム。
【請求項３】
前記放熱器を前記ガスクーラと一体に構成したことを特徴とする請求項２の加熱／冷却システム。
【請求項４】
冷媒を蒸発させるための蒸発器を更に備え、前記両蒸発器への冷媒流通を制御する流路制御手段を設けたことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の加熱／冷却システム。
【請求項５】
前記収容室内を加熱する電気ヒータを備えることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の加熱／冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温／冷切換使用可能とされた収容室を有する加熱／冷却システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種加熱冷却システムは、図４に示すように断熱壁にて冷却室１０２と加熱室１０３とに区画された貯蔵室１０１と、貯蔵室１０１の下側に配設された機械室１０９にて構成されている。そして、機械室１０９にはコンプレッサ１１１、ガスクーラ１１２、減圧手段としてのキャピラリチューブ１１６等が収容され、エバポレータ（蒸発器）１１７と共に冷媒回路１１０を構成している。また、加熱室１０３には電気ヒータ１８０が設置されており、当該電気ヒータ１８０にて加熱された空気をファン１２８により加熱室１０３内に送風することにより、加熱室１０３を加熱する構成とされている。
【０００３】
ここで、図４を参照して従来の加熱冷却システム４００の動作を説明する。図示しない制御装置によりファン１２８の運転が開始され、電気ヒータ１８０に電力が供給されると、電気ヒータ１８０にて加熱された空気がファン１２８にて加熱室１０３内に循環される。これにより、加熱室１０３内が加熱される。
【０００４】
また、制御装置はファン１２７の運転を開始すると共に、コンプレッサ１１１の図示しない駆動要素を起動する。これにより、コンプレッサ１１１の図示しない圧縮要素のシリンダ内に低圧の冷媒ガスが吸い込まれて圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、ガスクーラ１１２に吐出される。
【０００５】
そして、冷媒ガスはガスクーラ１１２で放熱した後、内部熱交換器１４５を経てキャピラリチューブ１１６に入り、ここで圧力が低下され、エバポレータ１１７内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。尚、エバポレータ１１７における冷媒の蒸発によって冷却された空気はファン１２７の運転により、冷却室１０２内に循環され、冷却室１０２内を冷却する。このように、従来の加熱冷却システムでは電気ヒータ１８０にて加熱室１０３内を加熱し、冷媒回路１１０のエバポレータ１１７にて冷却室１０２を冷却するものとされていた（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１８１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、近年一つの収容室に電気ヒータ等の発熱体と蒸発器の両方を設けて、当該収容室を加熱する場合にはヒータを運転して収容室を加熱し、収容室を冷却する場合には電気ヒータの運転を停止すると共に、コンプレッサの運転を開始して、蒸発器で冷媒を蒸発させて収容室を冷却するという温／冷切換使用可能な加熱／冷却システムも開発されている。しかしながら、上記の如く当該収容室の加熱は、電気ヒータ等の発熱体での加熱となるため、消費電力が著しく増大するという問題が生じていた。
【０００７】
本発明は、係る技術的課題を解決するために、温／冷切換使用可能な加熱／冷却システムにおける消費電力の低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明の加熱／冷却システムでは、温／冷切換使用可能とされた収容室を有するものであって、第１及び第２の圧縮要素を備えた二段圧縮式のコンプレッサ、ガスクーラ、減圧装置及び蒸発器等から構成され、冷媒として二酸化炭素が封入されると共に、高圧側が超臨界圧力となる冷媒回路を備え、コンプレッサの第１の圧縮要素で圧縮された冷媒を冷却した後、第２の圧縮要素に吸い込ませるための熱交換器を備えた中間冷却回路を有し、熱交換器からの放熱により収容室内を加熱し、蒸発器により収容室内を冷却するものである。
【０００９】
請求項２の発明の加熱／冷却システムでは、上記発明において中間冷却回路に設けられた放熱器と、第１の圧縮要素から吐出された冷媒を熱交換器に流すか、放熱器に流すかを制御する流路制御手段とを備えるものである。
【００１０】
請求項３の発明の加熱／冷却システムでは、請求項２の発明において放熱器をガスクーラと一体に構成したものである。
【００１１】
請求項４の発明の加熱／冷却システムでは、上記各発明において冷媒を蒸発させるための蒸発器を更に備え、両蒸発器への冷媒流通を制御する流路制御手段を設けたものである。
【００１２】
請求項５の加熱／冷却システムでは、上記各発明において収容室内を加熱する電気ヒータを備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明の加熱／冷却システムによれば、加熱特性の良好な二酸化炭素を冷媒として使用することで放熱器により収容室内を加熱し、蒸発器により収容室内を冷却することができるようになる。これにより、電気ヒータ等の発熱体を用いることなく収容室内を加熱することができるようになる。また、電気ヒータ等の発熱体を使用した場合であっても、係る発熱体の容量を小さくすることができるので、消費電力の低減を図ることができるようになる。
【００１４】
更に、中間冷却回路により第１の圧縮要素で圧縮された冷媒を冷却した後、第２の圧縮要素に吸い込ませることで、コンプレッサの第２の圧縮要素から吐出される冷媒ガスの温度を低下することができるようになる。これにより、冷却能力を向上させることができるようなる。
【００１５】
更にまた、第１の圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒の放熱により収容室内を加熱することで、収容室を最適な温度に加熱することができるようになる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、上記発明に加えて流路制御手段により熱交換器及び放熱器への冷媒流通を制御することができるようになる。従って、収容室を加熱する場合には、流路制御手段により、放熱器に冷媒を流さずに、熱交換器に冷媒を流すものとすれば、第１の圧縮要素からの冷媒が熱交換器で放熱するようになるので、収容室を加熱することができるようになる。
【００１７】
また、収容室を冷却する場合には、流路制御手段により、熱交換器に冷媒を流さずに、放熱器に冷媒を流すものとすれば、第１の圧縮要素で圧縮された冷媒を冷却した後、第２の圧縮要素に吸い込ませることが可能となるので、蒸発器において冷媒をより低温にて蒸発させることができるようになる。
【００１８】
請求項３の発明では、請求項２の発明において放熱器をガスクーラと一体に構成することで、設置スペースを縮小することができるようになる。
【００１９】
請求項４の発明では、上記各発明において流路制御手段により、収容室を冷却する蒸発器とは別の蒸発器にて冷媒を蒸発させるものとすれば、加熱／冷却の切り換えを自在に行うことができるようになる。
【００２０】
請求項５の発明では、上記各発明において放熱器による加熱のみでは収容室を充分に加熱できない場合であっても、放熱器による加熱に加えて電気ヒータにて収容室を加熱することができるようになる。これにより、収容室を効果的に加熱することが可能となる。
【００２１】
また、電気ヒータを放熱器による加熱の補足的に使用するものとすれば、電気ヒータの容量を小さくすることができるので、消費電力を低減することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
【実施例１】
【００２３】
図１は本発明を適用した一実施例の加熱／冷却システム１００の概略構成図である。尚、本発明の加熱／冷却システムはショーケースや自動販売機、エアコン又は冷温蔵庫等に使用可能なものである。
【００２４】
図１において、１は加熱／冷却システム１００の貯蔵室であり、この貯蔵室１は、断熱部材にて囲繞されている。当該貯蔵室１内は、断熱壁にて冷却室２と収容室３とに区画されている。
【００２５】
前記冷却室２には冷媒を蒸発させるための蒸発器１７と、当該蒸発器１７と熱交換した空気を冷却室２に送風（循環）するためのファン２７が設置されている。
【００２６】
また、収容室３には当該収容室３内を加熱するための後述する熱交換器１４と収容室３を加熱する補助ヒータとしての電気ヒータ８０と、収容室３内を冷却するための蒸発器１８と、熱交換器１４若しくは蒸発器１８と熱交換した空気、又は、電気ヒータ８０にて加熱された空気を収容室３に送風（循環）するためのファン２８が設置されている。
【００２７】
一方、図１において１０は冷媒回路であり、コンプレッサ１１、ガスクーラ１２、減圧装置としての膨張弁１６及び蒸発器１７等を順次環状に配管接続することにより構成されている。
【００２８】
即ち、コンプレッサ１１の冷媒吐出管３４はガスクーラ１２に入口に接続されている。ここで、実施例のコンプレッサ１１は内部中間圧型２段圧縮式ロータリコンプレッサであり、密閉容器１１Ａ内に図示しない駆動要素と、この駆動要素により駆動される図示しない第１及び第２の回転圧縮要素にて構成されている。
【００２９】
図中３０はコンプレッサ１１の前記第１の回転圧縮要素に冷媒を導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管３０の一端は第１の回転圧縮要素のシリンダと連通している。この冷媒導入管３０の他端は後述する内部熱交換器４５の出口に接続されている。
【００３０】
図中３２は、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素に導入するための冷媒導入管であり、この冷媒導入管３２は密閉容器１１Ａ外に設けられた中間冷却回路１５０を通過するように設けられている。
【００３１】
前記中間冷却回路１５０は、冷媒導入管３２と当該冷媒導入管３２の途中部から分岐された冷媒配管５２により構成されている。冷媒導入管３２の前記冷媒配管５２の下流側には、放熱器１５２が設置され、この放熱器１５２はガスクーラ１２と一体に構成されており、近傍には当該放熱器１５２及びガスクーラ１２に通風して冷媒を放熱させるためのファン２２が設けられている。このように、放熱器１５２とガスクーラ１２とを一体に構成することで、放熱器１５２を設けることによる加熱／冷却システム１００の拡大を最小限に抑えることができるようになる。また、放熱器１５２とガスクーラ１２は、一台のファン２２を兼用するものとしているので、設置スペースを縮小することができるようになると共に、放熱器１５２を設けることによる生産コストも極力抑えることが可能となる。
【００３２】
また、冷媒導入管３２から分岐した冷媒配管５２は収容室３に設置された熱交換器１４を通過した後、前記放熱器１５２の出口側の冷媒導入管３２に接続されている。尚、前述した熱交換器１４は、コンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を冷却した後、第２の回転圧縮要素に吸い込ませるためのものである。
【００３３】
ここで、前記放熱器１５２の入口側の冷媒導入管３２（冷媒配管５２の分岐より下流側）及び熱交換器１４の入口側の冷媒配管５２には、第１の回転圧縮要素から吐出された冷媒を熱交換器１４に流すか、放熱器１５２に流すかを制御する流路制御手段としての電磁弁７４及び電磁弁７６がそれぞれ設けられている。
【００３４】
前記冷媒吐出管３４は第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をガスクーラ１２に吐出させるための冷媒配管である。
【００３５】
ガスクーラ１２の出口側に接続された冷媒配管３６は前記内部熱交換器４５に接続されている。尚、内部熱交換器４５は高圧側の冷媒と低圧側の冷媒とを熱交換させるためのものである。内部熱交換器４５の出口に接続された冷媒配管３７は、膨張弁１６を経て冷却室２の蒸発器１７の入口に接続されている。
【００３６】
ここで、膨張弁１６から出た冷媒配管３７の途中部からはバイパス回路４２が分岐接続されている。このバイパス回路４２は、収容室３に設置された前記蒸発器１８を通過した後、蒸発器１７から出た冷媒配管３８と合流するように設けられており、蒸発器１８の入口側の配管には、当該蒸発器１８への冷媒流通を制御するための流路制御手段としての電磁弁６３が設置されている。
【００３７】
ここで、冷媒回路１０に封入する冷媒としては地球環境にやさしく、可燃性及び毒性等を考慮して自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ2）を使用する。
【００３８】
上述する各電磁弁６３、７４、７６はそれぞれ図示しない制御装置により弁の開閉が制御されている。尚、上記制御装置は加熱／冷却システム１００の制御を司る制御手段であり、前記各電磁弁６３、７４、７６の制御の他、コンプレッサ１１の運転及び各ファン２２、２７、２８の運転等も制御している。
【００３９】
（１）収容室３を冷却室として使用するモード
以上の構成で次に本発明の加熱／冷却システム１００の動作を説明する。先ず、収容室３を物品を冷却するための冷却室として使用するモードについて図２を用いて説明する。図２はこのモードにおける冷媒の流れを示す冷媒回路図である。図示しない制御装置により電磁弁７４が開かれ、電磁弁７６が閉じられて、冷媒配管５２が閉塞される。これにより、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒は、熱交換器１４に流れること無く、全て放熱器１５２に流れるようになる。
【００４０】
更に、制御装置は電磁弁６３を開いて、バイパス回路４２を開放する。これにより、膨張弁１６からの冷媒が蒸発器１８に流れるようなる。尚、図２及び図３の図面において白い電磁弁は制御装置により弁が開かれた状態、黒い電磁弁は制御装置により弁が閉じられた状態、矢印は冷媒の流れをそれぞれ示したものである。
【００４１】
また、制御装置はファン２２、２７、２８の運転を開始し、コンプレッサ１１の駆動要素を駆動する。これにより、冷媒導入管３０からコンプレッサ１１の図示しない第１の回転圧縮要素に低圧の冷媒ガスが吸い込まれて圧縮され、中間圧となり、密閉容器１１Ａ内に吐出される。密閉容器１１Ａ内に吐出された冷媒は冷媒導入管３２から一旦密閉容器１１Ａの外部に吐出され、中間冷却回路１５０に入る。そして、前述の如く電磁弁７４が開かれ、電磁弁７６が閉じられているため、冷媒導入管３２を流れる冷媒は放熱器１５２を通過し、そこでファン２２による通風を受けて放熱する。
【００４２】
このように、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を放熱器１５２により冷却した後、第２の回転圧縮要素に吸い込ませることで、コンプレッサ１１の第２の回転圧縮要素から吐出される冷媒ガスの温度を低下することができる。これにより、各蒸発器１７、１８における冷媒の蒸発温度が低下するので、冷却室２及び収容室３をより低温に冷却することができるようになる。従って、各蒸発器１７、１８による冷却室２及び収容室３の冷却能力を向上させることができるようになる。
【００４３】
その後、冷媒は第２の回転圧縮要素に吸い込まれて圧縮され、高温高圧の冷媒ガスとなり、冷媒吐出管３４からコンプレッサ１１の外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されている。コンプレッサ１１から吐出された冷媒ガスは、冷媒吐出管３４からガスクーラ１２に流入する。
【００４４】
ここで、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧の冷媒は凝縮せず、超臨界状態で運転される。そして、係る高温高圧の冷媒ガスはガスクーラ１２で放熱した後、内部熱交換器４５を通過する。冷媒はそこで蒸発器１７、１８から出た低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。この内部熱交換器４５の存在により、ガスクーラ１２を出て、内部熱交換器４５を通過する冷媒は、低圧側の冷媒に熱を奪われるので、この分、当該冷媒の過冷却度が大きくなる。そのため、各蒸発器１７、１８における冷却能力が向上する。
【００４５】
係る内部熱交換器４５で冷却された高圧側の冷媒ガスは膨張弁１６に至る。尚、膨張弁１６の入口では冷媒ガスはまだ超臨界の状態である。冷媒は膨張弁１６における圧力低下により、気体／液体の二相混合状態とされる。そして、膨張弁１６にて二相混合状態とされた冷媒は、冷却室２に設置された蒸発器１７内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。尚、蒸発器１７における冷媒の蒸発によって冷却された空気はファン２７の運転により、冷却室２内に循環され、冷却室２内を冷却する。
【００４６】
また、前述の如く第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を放熱器１５２にて冷却する効果と、ガスクーラ１２から吐出された高圧側の冷媒を内部熱交換器４５を通過させて冷却する効果により、蒸発器１７にて冷媒がより低温で蒸発するようになる。これにより、冷却室２内をより低温に冷却することができるようになり、冷却能力の向上を図ることができるようになる。蒸発器１７にて蒸発した冷媒は、その後、蒸発器１７から流出して、冷媒配管３８に入る。
【００４７】
一方、膨張弁１６で減圧された冷媒の一部は、前述の如く電磁弁６３が開かれているため、冷媒配管３７の途中部から分岐接続されたバイパス回路４２に入り、収容室３に設置された蒸発器１８に流入する。そして、冷媒はそこで蒸発して、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。この蒸発器１８における冷媒の蒸発によって冷却された空気はファン２８の運転により、収容室３内に循環され、収容室３を冷却する。
【００４８】
また、前述の如く第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を放熱器１５２にて冷却する効果と、ガスクーラ１２から吐出された高圧側の冷媒を内部熱交換器４５を通過させて冷却する効果により、蒸発器１８にて冷媒がより低温で蒸発するようになる。これにより、収容室３内をより低温に冷却することができるようになり、冷却能力の向上を図ることができるようになる。その後、冷媒は蒸発器１８から流出して、冷媒配管３８を流れる蒸発器１７からの冷媒と合流する。
【００４９】
合流した冷媒は、内部熱交換器４５を通過し、そこで前述の高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受ける。ここで、各蒸発器１７、１８で蒸発して低温となり、各蒸発器１７、１８を出た冷媒は、完全に気体の状態でなく液体が混在した状態となる場合もあるが、内部熱交換器４５を通過させて高圧側の高温冷媒と熱交換させることで、冷媒が過熱され、この時点で冷媒の過熱度が確保され、完全に気体となる。
【００５０】
これにより、各蒸発器１７、１８から出た冷媒を確実にガス化させることができるようになるので、低圧側にアキュムレータなどを設けることなく、コンプレッサ１１に液冷媒が吸い込まれる液バックを確実に防止し、コンプレッサ１１が液圧縮にて損傷を受ける不都合を回避することができるようになる。従って、加熱／冷却システム１００の信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００５１】
尚、内部熱交換器４５で加熱された冷媒は、冷媒導入管３０からコンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００５２】
このように、電磁弁７６を閉じて、冷媒配管５２を閉塞すると共に、電磁弁７４を開いて、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を放熱器１５２に流すことで、収容室３を物品を冷却するための冷却室として使用することができるようになる。
【００５３】
（２）収容室３を加熱室として使用するモード
次に、収容室３を物品を加熱するための加熱室として使用するモードにおける加熱／冷却システム１００の動作について図３を用いて説明する。図３はこのモードの冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【００５４】
図示しない制御装置により電磁弁７４が閉じられ、電磁弁７６が開かれて、中間冷却回路１５０の冷媒配管５２が開放される。これより、コンプレッサ１１から吐出される冷媒は放熱器１５２に流れることなく、全て冷媒吐出管３２の途中部から冷媒配管５２に流入することとなる。また、制御装置は電磁弁６３を閉じてバイパス回路４２を閉塞する。
【００５５】
更に、制御装置は各ファン２２、２７、２８の運転を開始すると共に、コンプレッサ１１の駆動要素を駆動する。これにより、冷媒導入管３０からコンプレッサ１１の図示しない第１の回転圧縮要素に低圧の冷媒ガスが吸い込まれて圧縮され、中間圧となり、密閉容器１１Ａ内に吐出される。密閉容器内１１Ａに吐出された冷媒は冷媒導入管３２から一旦密閉容器１１Ａ外に吐出され、中間冷却回路１５０に入る。そして、前述の如く電磁弁７４が閉じられ、電磁弁７６が開かれているため、冷媒は放熱器１５２を通過すること無く、全て冷媒配管５２に入り、収容室３に設置された熱交換器１４に流入する。熱交換器１４に流入した中間圧の冷媒はそこで放熱する。尚、熱交換器１４における冷媒の放熱によって加熱された空気はファン２８の運転により、収容室３内に循環され、収容室３内を加熱する。
【００５６】
ここで、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をそのまま熱交換器１４に流すことで、比較的高温の冷媒が熱交換器１４にて放熱するため、収容室３を充分に加熱することができるようになる。更に、本発明では冷媒として二酸化炭素を使用しているため、第２の回転圧縮要素で圧縮された冷媒は超臨界状態となり、熱交換能力が著しく高くなる。従って、コンプレッサ１１の第２の回転圧縮要素で圧縮された高温高圧の冷媒により収容室３内を加熱した場合、収容室３の使用状況などによっては収容室３内が高温となりすぎてしまうという問題があった。
【００５７】
しかしながら、第１の回転圧縮要素で圧縮され中間圧の冷媒により収容室３を加熱するものとすれば、収容室３内を最適な温度に加熱することができるようになる。
【００５８】
更に、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を熱交換器１４により冷却した後、第２の回転圧縮要素に吸い込ませることで、コンプレッサ１１の第２の回転圧縮要素から吐出される冷媒ガスの温度を低下することができる。これにより、蒸発器１７における冷媒の蒸発温度が低下するので、冷却室２をより低温に冷却することができるようになる。従って、蒸発器１７による冷却室２の冷却能力を向上させることができるようになる。
【００５９】
一方、熱交換器１４から出た冷媒は冷媒導入管３２からコンプレッサ１１の第２の回転圧縮要素に吸い込まれて圧縮され、冷媒吐出管３４からコンプレッサ１１の外部に吐出される。このとき、冷媒は適切な超臨界圧力まで圧縮されている。コンプレッサ１１から吐出された冷媒ガスは、冷媒吐出管３４からガスクーラ１２に流入する。
【００６０】
ここで、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧の冷媒は凝縮せず、超臨界状態で運転される。そして、係る高温高圧の冷媒ガスはガスクーラ１２で放熱した後、内部熱交換器４５を通過する。冷媒はそこで蒸発器１７から出た低圧側の冷媒に熱を奪われて更に冷却される。この内部熱交換器４５の存在により、ガスクーラ１２を出て、内部熱交換器４５を通過する冷媒は、低圧側の冷媒に熱を奪われるので、この分、当該冷媒の過冷却度が大きくなる。そのため、蒸発器１７における冷却能力が向上する。
【００６１】
係る内部熱交換器４５で冷却された高圧側の冷媒ガスは膨張弁１６に至る。尚、膨張弁１６の入口では冷媒ガスはまだ超臨界の状態である。冷媒は膨張弁１６における圧力低下により、気体／液体の二相混合状態とされる。そして、膨張弁１６にて二相混合状態とされた冷媒は、冷却室２に設置された蒸発器１７内に流入する。そこで冷媒は蒸発し、周囲の空気から吸熱することにより冷却作用を発揮する。尚、蒸発器１７における冷媒の蒸発によって冷却された空気はファン２７の運転により、冷却室２内に循環され、冷却室２内を冷却する。
【００６２】
そして、蒸発器１７にて蒸発した冷媒は、その後、蒸発器１７から流出して、冷媒配管３８に入り、内部熱交換器４５を通過し、そこで前述の高圧側の冷媒から熱を奪い、加熱作用を受けて、完全に気体の状態となり、冷媒導入管３０からコンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素に吸い込まれるサイクルを繰り返す。
【００６３】
このように、電磁弁７６を開いて、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を熱交換器１４にて放熱させることで、収容室３を加熱することができるようになる。これにより、収容室３を物品を加熱する加熱室として使用することができるようになる。
【００６４】
以上詳述する如く、加熱特性の良好な二酸化炭素を冷媒として使用することで、収容室３内を熱交換器１４により加熱し、蒸発器１８により冷却することができるようになる。これにより、冷媒回路１０によって、電気ヒータ等の発熱体や格別な加熱装置を設置することなく、収容室３を加熱することができるようになる。これにより、加熱／冷却システム１００の消費電力を著しく低減することができるようになる。
【００６５】
また、上記各モードの如く各電磁弁６３、７４、７６により冷媒流通を制御することで収容室３が温／冷切換使用可能となる。これにより、各電磁弁６３、７４、７６の開閉を切り換えることで、収容室３の温／冷を自在に制御することが可能となる。
【００６６】
尚、本実施例では、電磁弁７４及び電磁弁７６を設けて、放熱器１５２及び熱交換器１４のそれぞれに対する冷媒流通を制御するものとしたが、これに限らず、三方弁を設けて、放熱器１５２と熱交換器１４への冷媒流通を切り換えるものとしても良い。
【００６７】
また、ガスクーラ１２と放熱器１５２とを一体に構成するものとしたが、これに限らず、ガスクーラ１２と放熱器１５２とを別々に設置するものとしても構わない。
【００６８】
尚、収容室３を物品を加熱するための加熱室として使用するモードの場合、収容室３に設置された電気ヒータ８０を運転して、熱交換器１４による加熱に加えて電気ヒータ８０による加熱を補足的に実行するものとしても構わない。特に、本実施例のように第１の回転圧縮要素で圧縮された中間圧の冷媒にて収容室３を加熱するものとした場合、通常の状態では、収容室３内を最適な温度に加熱することが可能となるが、冬場などに加熱能力が不足して収容室３内を充分に加熱できなくなる恐れがあった。
【００６９】
しかしながら、熱交換器１４による加熱に加えて、電気ヒータ８０にて収容室３内を加熱するものとすれば、上記のような不都合を回避することができるようになる。従って、収容室３内を常に最適な温度に加熱することが可能となる。これにより、当該加熱／冷却システム１００の性能及び信頼性の向上を図ることができるようになる。
【００７０】
また、電気ヒータ８０は熱交換器１４による加熱の補足的に行うものとするため、係る電気ヒータ８０の容量を小さくすることができるので、電気ヒータのみでの加熱の場合と比べて、消費電力を低減することができるようになる。
【００７１】
更にまた、上記実施例では収容室３に熱交換器１４と蒸発器１８を設置して各電磁弁６３、７４、７６の開閉により冷媒流通を制御して、収容室３の加熱／冷却を制御するものとしたが、これに限らず、例えば、収容室外にダクトを設けて、当該ダクトに熱交換器及び蒸発器を設置して、ファンの送風を切り換える等により、収容室に温風若しくは冷風を送風して、加熱／冷却を切り換えるものとしても構わない。
【００７２】
尚、本実施例では内部中間圧型２段圧縮式のロータリコンプレッサを使用するものとしたが、本発明に使用可能なコンプレッサはこれに限らず、第１の圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の圧縮要素に吸い込ませる構成を有するものであれば、圧縮形式や段数等はどのようなものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の一実施例の加熱／冷却システムの冷媒回路図である。
【図２】収容室３を冷却室として使用するモードにおける冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図３】収容室３を加熱室として使用するモードにおける冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
【図４】従来の加熱冷却システムの内部構成図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  貯蔵室
２  冷却室
３  収容室
１０  冷媒回路
１１  コンプレッサ
１２  ガスクーラ
１４  熱交換器
１６  膨張弁
１７、１８  蒸発器
２２、２７、２８  ファン
３０、３２  冷媒導入管
３４  冷媒吐出管
３６、３７、３８、５２  冷媒配管
４２  バイパス回路
４５  内部熱交換器
６３、７４、７６  電磁弁
８０  電気ヒータ
１００  加熱／冷却システム
１５０  中間冷却回路
１５２  放熱器
【図１】
2005214559.tif 000003
【図２】
2005214559.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005214559.tif 000006