(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と、性能の向上を図ることができる加熱／冷却システムを提供する。【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、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、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と、ガスクーラ１２から出て減圧装置に入る前の冷媒が流れる放熱器１４と、ガスクーラに通風する送風機２２とを備え、放熱器１４により収容室３内を加熱し、蒸発器１８により収容室３内を冷却すると共に、放熱器１４にて収容室３内を加熱する場合には、送風機２２を停止する。【選択図】      図１
2005226912.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、
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と、
前記ガスクーラから出て前記減圧装置に入る前の冷媒が流れる放熱器と、
前記ガスクーラに通風する送風機とを備え、
前記放熱器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と共に、前記放熱器にて前記収容室内を加熱する場合には、前記送風機を停止することを特徴とする加熱／冷却システム。
【請求項２】
前記コンプレッサは、第１及び第２の圧縮要素を有し、前記第１の圧縮要素で圧縮された冷媒を前記第２の圧縮要素で圧縮すると共に、
前記第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備え、
前記熱交換器を前記ガスクーラに一体に設けた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】
前記ガスクーラから出た冷媒と前記蒸発器から出た冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器を備え、
前記放熱器には、前記内部熱交換器に至る前の冷媒を流すことを特徴とする請求項１又は請求項２の加熱／冷却システム。
【請求項４】
前記放熱器及び蒸発器への冷媒流通を制御するための流路制御手段を備え、前記放熱器に冷媒を流し、前記蒸発器への冷媒流通を断った場合に冷媒を蒸発させるための蒸発器を別途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。
【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１４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と、性能の向上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、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と、ガスクーラから出て減圧装置に入る前の冷媒が流れる放熱器と、ガスクーラに通風する送風機とを備え、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と共に、放熱器にて収容室内を加熱する場合には、送風機を停止するものである。
【０００９】
請求項２の発明の加熱／冷却システムでは、上記発明においてコンプレッサは、第１及び第２の圧縮要素を有し、第１の圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の圧縮要素で圧縮すると共に、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備え、熱交換器をガスクーラに一体に設けたものである。
【００１０】
請求項３の発明の加熱／冷却システムでは、上記各発明においてガスクーラから出た冷媒と蒸発器から出た冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器を備え、放熱器には、内部熱交換器に至る前の冷媒を流すものである。
【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放熱器及び蒸発器への冷媒流通を制御するための流路制御手段を備え、放熱器に冷媒を流し、蒸発器への冷媒流通を断った場合に冷媒を蒸発させるための蒸発器を別途設けたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の加熱／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、収容室内を冷却するときには蒸発器で冷却し、収容室内を加熱する際にはガスクーラを経た高圧側の冷媒によって収容室内を加熱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ので、電気ヒータにて加熱する場合に比して消費電力を削減することができるようになる。
【００１３】
特に、放熱器にて収容室内を加熱する場合には、送風機を停止するようにしているので、ガスクーラで冷媒を放熱させずに放熱器に熱を搬送して、収容室内の加熱能力を向上させることができるようになる。
【００１４】
請求項２の発明によれば、上記発明に加えて所謂中間冷却回路を備えた二段圧縮式のコンプレッサを使用した場合に、収容室内を加熱する際には、中間冷却回路の熱交換器における放熱も無効として、放熱器に熱を搬送することができるようになるものである。
【００１５】
請求項３の発明によれば、上記各発明に加えてガスクーラから出た冷媒と蒸発器から出た冷媒とを熱交換させるための内部熱交換器を備えた場合に、放熱器には、内部熱交換器に至る前の冷媒を流すので、収容室内の加熱を内部熱交換器にて温度低下する以前の冷媒にて行うことができるようになる。
【００１６】
請求項４の発明によれば、上記各発明に加えて収容室内を加熱する場合には流路制御手段により蒸発器への冷媒流通を絶ち、別途設けた蒸発器で冷媒を蒸発させることができるようになるので、収容室内を加熱／冷却するための放熱器と蒸発器を当該収容室内に設けても、支障無く収容室の加熱／冷却を行う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】
【００１７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
【実施例１】
【００１８】
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。
【００１９】
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７にて区画され、一方（図１では断熱壁７の左側）を冷却室２、他方（図１では断熱壁７の右側）を収容室３としている。
【００２０】
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。尚、蒸発器１７は後述する蒸発器１８とは別途設けられたものである。この蒸発器１７により、蒸発器１８への冷媒流通を絶った場合であっても、蒸発器１７にて冷媒を蒸発させることができるようになる。
【００２１】
また、収容室３には放熱器１４と、電気ヒータ８０と、前述した蒸発器１８と、放熱器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室４内に送風（循環）するためのファン２８が設置されている。そして、放熱器１４により収容室３内を加熱し、蒸発器１８により収容室３内を冷却する構成とされている。尚、電気ヒータ８０は収容室３内を加熱するためのものであり、当該電気ヒータ８０により前記放熱器１４による収容室３内の加熱を補うことができるようになる。
【００２２】
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、前記放熱器１４、減圧装置としての膨張弁１６、蒸発器１７及び蒸発器１８等から構成されている。
【００２３】
即ち、コンプレッサ１１の冷媒吐出管３４はガスクーラ１２の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の回転圧縮要素を有し、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を第２の回転圧縮要素で圧縮する構成とされている。
【００２４】
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。
【００２５】
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る。この冷媒導入管３２はコンプレッサ１１の外部の中間冷却回路１５０を通過するように設けられている。ここで、上記中間冷却回路１５０は、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１５２を備えた冷媒回路である。即ち、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を、冷媒導入管３２からコンプレッサ１１の外部の中間冷却回路１５０に流入させ、熱交換器１４を通過する過程で冷却した後、第２の回転圧縮要素に吸い込ませる構成としている。また、前記熱交換器１５２はガスクーラ１２と一体に設けられており、当該ガスクーラ１２に通風するための送風機２２を兼用するものとしている。
【００２６】
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。
【００２７】
ガスクーラ１２の出口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はガスクーラ１２から出た高圧側の冷媒と蒸発器１７若しくは蒸発器１８から出た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。
【００２８】
ここで、冷媒配管３６の途中部には第１のバイパス回路１４０が分岐している。この第１のバイパス回路１４０は収容室３に設置された放熱器１４を通過するように設けられており、当該第１のバイパス回路１４０により放熱器１４には、ガスクーラ１２から出て膨張弁１６に入る前で、且つ、内部熱交換器４５に至る以前の冷媒を流すことができる。
【００２９】
また、放熱器１４を出た第１のバイパス回路１４０は、内部熱交換器４５の入口側で後述する電磁弁１７０の出口側の冷媒配管３６に接続される。冷媒配管３６の前記第１のバイパス回路１４０の分岐の下流側及び第１のバイパス回路１４０の前記放熱器１４の入口側の配管には放熱器１４への冷媒流通を制御するための流路制御手段としての前述した電磁弁１７０及び電磁弁１７２が設置されている。電磁弁１７０及び電磁弁１７２は図示しない制御装置により開閉が制御されている。尚、放熱器１４への冷媒流通は、電磁弁１７０及び電磁弁１７２をそれぞれ制御するものに限らず、例えば、三方弁を用いて、当該三方弁を切り換えることにより放熱器１４への冷媒流通を制御するものとしても構わない。
【００３０】
また、膨張弁１６から出た冷媒配管３７の途中部からは第２のバイパス回路４２が分岐している。この第２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６５が設置されている。
【００３１】
ここで、冷媒回路１０は、冷媒として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）が封入されると共に、高圧側が超臨界圧力となる。
【００３２】
また、上述した各電磁弁６５、１７０、１７２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６５、１７０、１７２の制御の他、コンプレッサ１１の運転及び送風機２２や各ファン２７、２８の運転等も制御している。
【００３３】
（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。
【００３４】
図示しない制御装置により電磁弁１７０が開かれ、電磁弁１７２が閉じられて、第１のバイパス回路１４０が閉塞される。これにより、放熱器１４への冷媒流通が絶たれるので、ガスクーラ１２から出た冷媒は放熱器１４に流れることなく、そのまま内部熱交換器４５に流れるようになる。また、制御装置は電磁弁６５を開いて、第２のバイパス回路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に流れるようになる。尚、以下図２及び図３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をそれぞれ示したものである。
【００３５】
また、制御装置は送風機２２及びファン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、コンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素に低圧の冷媒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１２の外部に吐出され、中間冷却回路１５０に入る。そして、熱交換器１５２を通過する過程でガスクーラ１２の送風機２２による通風を受けて放熱する。
【００３６】
このように、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を熱交換器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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。係る高温高圧の冷媒ガスはガスクーラ１２で放熱した後、ガスクーラ１２から出て、冷媒配管３６に入る。冷媒配管３６に入った冷媒は、前述の如く電磁弁１７０が開かれ、電磁弁１７２が閉じられているため、第１のバイパス回路１４０に流れること無く、そのまま内部熱交換器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から出て、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、その分、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おける冷却能力が向上する。
【００３９】
係る内部熱交換器４５で冷却された高圧側の冷媒は膨張弁１６に至る。尚、膨張弁１６の入口では冷媒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、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に循環され、冷却室２内を冷却する。
【００４０】
このとき、前述の如く第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を熱交換器１５２にて冷却する効果と、ガスクーラ１２から出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に入る。
【００４１】
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６５が開かれているため、第２のバイパス回路４２から収容室３に設置された蒸発器１８に流入する。そこで冷媒は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。係る蒸発器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。
【００４２】
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熱交換器１５２にて冷却する効果と、ガスクーラ１２から出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。
【００４３】
そして、蒸発器１８を出た冷媒は、冷媒配管３８を流れる蒸発器１７からの冷媒と合流し、内部熱交換器４５に至る。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
このように、送風機２２を運転してガスクーラ１２にて冷媒を放熱させると共に、電磁弁１７２を閉じて、放熱器１４への冷媒流通を絶つことで、収容室３内を加熱／冷却するための放熱器１４と蒸発器１８を当該収容室３内に設けても、支障無く収容室３の冷却を行うことができるようになる。
【００４８】
（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ついて図３を用いて説明する。図３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。
【００４９】
図示しない制御装置により電磁弁１７０が閉じられ、電磁弁１７２が開かれて、第１のバイパス回路１４０が開放される。これにより、ガスクーラ１２からの冷媒は、そのまま内部熱交換器４５に流れることなく、全て冷媒吐出管３６の途中部から第１のバイパス回路１４０に流れるようになる。
【００５０】
また、制御装置は電磁弁６５を閉じて、第２のバイパス回路４２を閉塞する。これにより、膨張弁１６からの冷媒は、全て蒸発器１７に流れるようになる。更に、制御装置はファン２７、２８の運転を開始する。このとき、ガスクーラ１２の送風機２２は運転しないものとする。
【００５１】
そして、制御装置によりコンプレッサ１１の駆動要素が駆動されると、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に入り、熱交換器１５２を通過する。尚、本モードでは前述の如く送風機２２を運転しないため、熱交換器１５２における冷媒の放熱は僅か、若しくは、殆ど起こらない。このように、送風機２２を停止し、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２における冷媒の放熱を実質的に無効とすることで、第２の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒温度を高温に保つことができる。従って、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度も高温となり、放熱器１４に熱を搬送することができるようになる。これにより、放熱器１４における加熱能力を確保することができるようになる。
【００５２】
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、ガスクーラ１２を通過する。また、前述の如く送風機２２を運転しないため、ガスクーラ１２において冷媒は僅か、若しくは、殆ど放熱しない。
【００５３】
ガスクーラ１２を出た冷媒は、前述の如く電磁弁１７０が閉じられ、電磁弁１７２が開かれているため、冷媒配管３６から第１のバイパス回路１４０に入り、収容室３に設置された放熱器１４に流入する。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放熱器１４で放熱する。尚、放熱器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。また、本発明では冷媒として二酸化炭素を使用しているため、放熱器１４において冷媒が凝縮しないので、放熱器１４での熱交換能力が著しく高く、収容室３内の空気を高温にすることができる。
【００５４】
また、前述の如く送風機２２を停止しているので、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２及びガスクーラ１２において冷媒が殆ど放熱せず、係る高温を維持した冷媒を放熱器１４にて放熱させることができるようになる。このように、放熱器１４に熱を搬送することができるようになるので、放熱器１４における加熱能力を充分に確保することができるようになる。
【００５５】
更に、内部熱交換器４５に至る前の冷媒を放熱器１４に流すので、収容室３内の加熱を内部熱交換器４５にて温度低下する以前の冷媒にて行うことができるようになる。これにより、収容室３内の加熱能力を向上させることができるようになる。
【００５６】
その後、冷媒は第１のバイパス回路１４０から電磁弁１７０の出口側の冷媒配管３６に入り、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。そして、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から出た冷媒は前述の如く電磁弁６５が閉じられているため、第２のバイパス回路４２に流れることなく、全て冷却室２に設置された蒸発器１７内に流入する。
【００５７】
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。そして、冷媒は蒸発器１７から流出して、冷媒配管３８に入り、内部熱交換器４５を通過する。
【００５８】
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。
【００５９】
このように、電磁弁６５を閉じて、蒸発器１８への冷媒流通を絶ち、蒸発器１７で冷媒を蒸発させることで、収容室３内を加熱／冷却するための放熱器１４と蒸発器１８を当該収容室３内に設けても、支障無く収容室３の加熱を行うことができるようになる。
【００６０】
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内を冷却するときには蒸発器１８で冷却し、収容室３内を加熱する際にはガスクーラ１２を経た高圧側の冷媒によって収容室３内を加熱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３内を加熱することができるようになるので、電気ヒータにて加熱する場合に比して消費電力を削減することができるようになる。
【００６１】
特に、放熱器１８にて収容室３内を加熱する場合には、送風機２２を停止するようにしているので、ガスクーラ１２で冷媒を放熱させずに放熱器１８に熱を搬送して、収容室３内の加熱能力を向上させることができるようになる。
【００６２】
更に、放熱器１８にて収容室３内を加熱する場合には、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２における放熱も無効となるので、その分、放熱器１８に熱を搬送することができるようになり、加熱能力をより一層向上させることができるようになる。
【００６３】
更にまた、各電磁弁１７０、１７２、６５の開閉及び送風機２２の運転を制御することで、収容室３内の加熱／冷却を自在に切り換えることができるようなる。これにより、加熱／冷却システム１００の利便性の向上を図ることができるようになる。更に、本実施例の如く収容室３内を加熱／冷却するための放熱器１４と蒸発器１８を当該収容室３内に設けても、支障無く収容室３の加熱／冷却を行うことができるようになる。
【００６４】
また、本実施例の如く、ガスクーラ１２と熱交換器１５２とを一体に形成することで、設置スペースを縮小することができる。更に、係る構成により、ガスクーラ１２の送風機２２を熱交換器１５２に兼用することが可能となるので、生産コストも低減することができるようになる。
【００６５】
尚、上記実施例の収容室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、放熱器１４の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。この場合、冬場などの低外気温時に生じる加熱能力の不足により収容室３を充分に加熱できなくなる不都合を未然に回避することができるようになる。また、電気ヒータ８０は放熱器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。
【００６６】
また、本実施例では温／冷切換使用可能な収容室を１室設けるものとしたが、これに限らず、２室以上の複数の収容室と、各収容室を加熱／冷却するための放熱器と蒸発器と、これらへの冷媒流通を制御する流路制御手段とを設けて、当該流路制御手段を制御することで、各収容室を加熱／冷却を切り換えるものとしても良い。
【００６７】
更に、本実施例では収容室３内に熱交換器１４と蒸発器１８を設置するものとしたが、これに限らず、例えば、収容室外にダクトを設けて、当該ダクトに放熱器及び蒸発器を設置して、送風機により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本発明は有効である。
【００６８】
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定されるものでなく、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】
【００６９】
【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】
【００７０】
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  放熱器
１６  膨張弁
１７、１８  蒸発器
２２  送風機
２７、２８  ファン
３０、３２  冷媒導入管
３４  冷媒吐出管
３６、３７、３８  冷媒配管
４２  第２のバイパス回路
４５  内部熱交換器
６５、１７０、１７２  電磁弁
８０  電気ヒータ
１００  加熱／冷却システム
１４０  第１のバイパス回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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