JP2005214558A - Heating/cooling system - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a heating / cooling system having a storage chamber which can be used for temperature / cool switching.
従来この種加熱冷却システムは、図７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。
Conventionally, as shown in FIG. 7, this kind of heating / cooling system includes a
ここで、図７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。
Here, the operation of the conventional heating and
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。
Further, the control device starts the operation of the
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、ストレーナ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）。
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。 Here, when both a heating element such as an electric heater and an evaporator are provided in one storage room in recent years and the storage room is heated, the heater is operated to heat the storage room and cool the storage room In addition, a heating / cooling system that can be used for temperature / cold switching has been developed in which the operation of the electric heater is stopped, the operation of the compressor is started, and the refrigerant is evaporated by the evaporator to cool the storage chamber. However, as described above, heating of the storage chamber is performed by a heating element such as an electric heater, which causes a problem that power consumption is significantly increased.
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、加熱及び冷却能力の改善を図ることを目的とする。 In order to solve the technical problem, an object of the present invention is to reduce power consumption and improve heating and cooling capacity in a heating / cooling system that can be used for temperature / cool switching.
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、放熱器、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、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、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中間冷却回路を有し、放熱器により収容室内を加熱する場合には、中間冷却回路における冷媒の冷却を実質的に無効とするものである。 In the heating / cooling system according to the first aspect of the present invention, a two-stage compression type compressor having a first and a second compression element, and a radiator having a storage chamber that can be used for temperature / cool switching. The refrigerant circuit is composed of a decompression device, an evaporator, and the like, in which carbon dioxide is enclosed as a refrigerant, and a high-pressure side is a supercritical pressure. The refrigerant chamber is heated by the radiator and the chamber is cooled by the evaporator. And an intermediate cooling circuit for cooling the refrigerant compressed by the first compression element of the compressor and then sucking the refrigerant into the second compression element. The cooling of the refrigerant in the circuit is substantially invalidated.
請求項２の発明の加熱／冷却システムでは、上記発明において放熱器とは別途設けられ、冷媒を放熱させるためのガスクーラと、蒸発器とは別途設けられ、冷媒を蒸発させるための補助蒸発器と、中間冷却回路にて冷媒を放熱させるための熱交換器と、この熱交換器を迂回するバイパス配管と、放熱器、蒸発器、ガスクーラ、補助蒸発器、熱交換器及びバイパス配管のそれぞれに対する冷媒流通を制御する流路制御手段とを備えるものである。 In the heating / cooling system according to the second aspect of the present invention, a gas cooler for dissipating heat from the refrigerant and an evaporator provided separately from the radiator in the above invention, and an auxiliary evaporator for evaporating the refrigerant are provided. , A heat exchanger for radiating the refrigerant in the intermediate cooling circuit, a bypass pipe bypassing the heat exchanger, and a refrigerant for each of the radiator, evaporator, gas cooler, auxiliary evaporator, heat exchanger and bypass pipe And a flow path control means for controlling the flow.
請求項３の発明の加熱／冷却システムでは、請求項２の発明において複数の前記収容室と、各収容室をそれぞれ加熱若しくは冷却するための複数の放熱器及び蒸発器とを備えるものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a heating / cooling system according to the second aspect, comprising a plurality of the storage chambers and a plurality of radiators and evaporators for heating or cooling each of the storage chambers.
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収容室内を加熱する電気ヒータを備えるものである。 A heating / cooling system according to a fourth aspect of the present invention includes the electric heater for heating the accommodation chamber in each of the above inventions.
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。 According to the heating / cooling system of the first aspect of the invention, by using carbon dioxide having good heating characteristics as a refrigerant, the housing chamber can be heated by the radiator and the housing chamber can be cooled by the evaporator. Become. Thereby, it becomes possible to heat the accommodation chamber without using a heating element such as an electric heater.
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。 Moreover, even when a heating element such as an electric heater is used, the capacity of the heating element can be reduced, so that power consumption can be reduced.
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。 Further, after the refrigerant compressed by the first compression element is cooled by the intermediate cooling circuit, the refrigerant is sucked into the second compression element, thereby lowering the temperature of the refrigerant gas discharged from the second compression element of the compressor. Will be able to. As a result, the cooling capacity can be improved.
更にまた、放熱器により収容室内を加熱する場合には、中間冷却回路における冷媒の冷却を実質的に無効とすることで、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高温に維持することが可能となり、放熱器における加熱能力を改善することができるようになる。 Furthermore, when the accommodation chamber is heated by a radiator, the temperature of the refrigerant gas discharged from the second compression element of the compressor is increased by substantially disabling the cooling of the refrigerant in the intermediate cooling circuit. It becomes possible to maintain, and the heating capability in the radiator can be improved.
請求項２の発明によれば、上記発明に加えて収容室を加熱する放熱器とは別途、冷媒を放熱させるためのガスクーラを設けると共に、収容室を冷却する蒸発器とは別途、冷媒を蒸発させるための補助蒸発器を設けて、流路制御手段により放熱器、蒸発器、ガスクーラ及び補助蒸発器に対する冷媒流通を制御することで、収容室の加熱／冷却を自在に切り換えることができるようになる。
According to the invention of
更に、中間冷却回路にて冷媒を放熱させるための熱交換器と、この熱交換器を迂回するバイパス配管とを備え、放熱器により収容室内を加熱する場合には、流路制御手段によりバイパス配管に冷媒を流し、容室内を冷却する場合には、熱交換器に冷媒を流すものとすれば、比較的簡単な構造で第１の圧縮要素で圧縮された冷媒の冷却を制御することが可能となる。 Furthermore, a heat exchanger for radiating the refrigerant in the intermediate cooling circuit and a bypass pipe that bypasses the heat exchanger are provided. When the refrigerant is allowed to flow and the inside of the chamber is cooled, it is possible to control the cooling of the refrigerant compressed by the first compression element with a relatively simple structure if the refrigerant is allowed to flow through the heat exchanger. It becomes.
請求項３の発明によれば、請求項２の発明に加えて複数の収容室を自在に温／冷切換使用することができるようになる。また、上記発明の流路制御手段により、ガスクーラにて冷媒を放熱させるものとすれば、全ての収容室を冷却することが可能となる。
According to the invention of
更に、流路制御手段により、補助蒸発器にて冷媒を蒸発させるものとすれば、全ての収容室を加熱することが可能となる。 Further, if the refrigerant is evaporated by the auxiliary evaporator by the flow path control means, all the storage chambers can be heated.
これにより、加熱／冷却システムの利便性をより一層向上させることができるようになる。 As a result, the convenience of the heating / cooling system can be further improved.
請求項４の発明によれば、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。
According to the invention of
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。 Further, if the electric heater is used supplementarily for heating by the radiator, the capacity of the electric heater can be reduced, so that power consumption can be reduced.
以下に図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
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。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a heating /
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内には、収容室２、収容室３及び収容室４が設けられており、それぞれ断熱部材にて囲繞されている。
In FIG. 1,
前記収容室２には当該収容室２内を加熱するための放熱器１３と、補助ヒータとしての電気ヒータ７９と、収容室２内を冷却するための蒸発器１７と、放熱器１３若しくは蒸発器１７と熱交換した空気、又は、電気ヒータにて加熱された空気を収容室２に送風（循環）するためのファン２７が設置されている。
The
また、収容室３には当該収容室３内を加熱するための放熱器１４と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、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。
The
同様に、収容室４には当該収容室４内を加熱するための放熱器１５と補助ヒータとしての電気ヒータ８１と、収容室４内を冷却するための蒸発器１９と、放熱器１５若しくは蒸発器１９と熱交換した空気、又は、電気ヒータ８１にて加熱された空気を収容室４に送風（循環）するためのファン２９が設置されている。
Similarly, the
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。尚、ガスクーラ１２は各収容室２、３、４に設置された各放熱器１３、１４、１５とは別途設けられ、冷媒を放熱させるためのものである。
On the other hand,
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。
That is, the
図中３０はコンプレッサ１１の前記第１の回転圧縮要素のシリンダ内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。
In the figure,
また、冷媒導入管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配管である。ここで、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。この中間冷却回路１５０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り、この中間冷却回路１５０には、当該中間冷却回路１５０にて冷媒を放熱させるための熱交換器１５２と、当該熱交換器１５２を迂回するバイパス配管４６とが設置されている。尚、本実施例では熱交換器１５２はガスクーラ１２と一体に構成されており、熱交換器１５２とガスクーラ１２の近傍には、当該熱交換器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。
The
前記中間冷却回路１５０の熱交換器１５２の入口側と、当該熱交換器１５２を迂回するバイパス配管４６には、熱交換器１５２及びバイパス配管４６のそれぞれに対する冷媒流通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が設置されている。尚、本実施例では、電磁弁７４及び電磁弁７６を設けて、熱交換器１５２及びバイパス配管４６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、熱交換器１５２とバイパス配管４６への冷媒流通を切り換えるものとしても良い。
The
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。
The
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を経て収容室２の蒸発器１７の入口に接続されている。
The
ここで、冷媒吐出管３４の途中部には第１のバイパス回路４０が分岐接続されている。この第１のバイパス回路４０は、更に、配管５０、配管５２、配管５４に分岐した後、合流して、冷媒配管３６に接続される。この第１のバイパス回路４０及び冷媒吐出管３４にはコンプレッサ１１の第２の回転圧縮要素で圧縮された高温高圧の冷媒を冷媒吐出管３４からガスクーラ１２に流すか、第１のバイパス回路４０に流すかを制御する流路制御手段としての電磁弁７０、７２が設けられている。尚、ガスクーラ１２及び第１のバイパス回路４０への冷媒流通は、電磁弁７０及び電磁弁７２を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冷媒流通を制御しても構わない。
Here, a
そして、配管５０は、収容室２に設置された放熱器１３を通過するように設けられており、放熱器１３の入口側の配管５０には、当該放熱器１３に対する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６０が設置されている。
And the piping 50 is provided so that the
前記配管５２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、放熱器１４の入口側の配管５２には、当該放熱器１４に対する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６２が設置されている。
The
また、配管５４は、収容室４に設置された放熱器１５を通過するように設けられており、放熱器１５の入口側の配管５４には、当該放熱器１５に対する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６４が設置されている。
Further, the
更に、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が分岐接続されている。この第２のバイパス回路４２は、更に配管５６と配管５８とに分岐した後、それぞれ蒸発器１７から出た冷媒配管３８に合流する。
Further, a
前記配管５６は、収容室３に設置された蒸発器１８を通過するように設けられており、蒸発器１８の入口側の配管５６には、当該蒸発器１８に対する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。
The
また、配管５８は、収容室４に設置された蒸発器１９を通過するように設けられており、蒸発器１９の入口側の配管５８には、当該放蒸発器５８に対する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。
Further, the
そして、蒸発器１７の入口側で、前記第２のバイパス回路４２が接続された冷媒配管３７の下流側には、当該蒸発器１７に対する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６１が設置されている。
On the downstream side of the
更にまた、膨張弁１６の出口側であり、前記第２のバイパス回路４２の分岐より上流側の冷媒配管３７には第３のパイパス回路４４が分岐接続されている。この第３のバイパス回路４４は補助蒸発器５５を通過するように設置されており、補助蒸発器５５を出た配管は、蒸発器１７から出た冷媒配管３８と合流する構成とされている。第３のバイパス回路４４の前記補助蒸発器５５の入口側には当該補助蒸発器５５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５９が設置されている。尚、補助蒸発器５５は、前記各収容室２、３、４に設置された蒸発器１７、１８、１９とは別途設けられ、冷媒を蒸発させるためのものである。
Furthermore, a
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。
Here, carbon dioxide (CO 2 ), which is a natural refrigerant, is used as the refrigerant sealed in the
上述する各電磁弁５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、７０、７２、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。そして、制御装置はこれら電磁弁５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、７０、７２により冷媒流通を制御して、収容室２、収容室３及び収容室４の温／冷を切換可能としている。更に、制御装置は電磁弁７４、７６を制御することで、コンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮され中間冷却回路１５０を通過する冷媒を冷却するか、冷却せずに第２の回転圧縮要素に吸い込ませるかを制御している。
The
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５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、７０、７２、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、２９等の運転も制御している。
The control device is a control means for controlling the heating /
（１）収容室２、収容室３及び収容室４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２、収容室３及び収容室４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７０が開かれ、電磁弁７２が閉じられて、第１のバイパス回路４０が閉塞される。これにより、コンプレッサ１１から吐出される冷媒は全て冷媒吐出管３４からガスクーラ１２に流れるようになる。また、制御装置は電磁弁７４を開くと共に、電磁弁７６を閉じてバイパス配管４６を閉塞する。これにより、第１の回転圧縮要素で圧縮されコンプレッサ１１の外部に吐出された冷媒が全て熱交換器１５２に流れるようになる。
(1) Mode in which the
更に、制御装置は電磁弁６０、電磁弁６２及び電磁弁６４を閉じて、冷媒配管５０、冷媒配管５２及び冷媒配管５４を閉塞すると共に、電磁弁６３及び電磁弁６５を開いて配管５６、５８を開放する。これにより、第２のバイパス回路４２からの冷媒が配管５６及び配管５８を流れるようになる。また、制御装置は電磁弁６１を開いて膨張弁１６からの冷媒が蒸発器１７に流れるようにすると共に、電磁弁５９を閉じて第３のバイパス回路４４を閉塞する。尚、以下図２乃至図６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をそれぞれ示したものである。
Further, the control device closes the
また、制御装置はファン２２、２７、２８及び２９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を流れる冷媒は熱交換器１５２を通過する。そこで、冷媒はファン２２による通風を受けて放熱する。
Further, the control device starts the operation of the
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、１９における冷媒の蒸発温度が低下するので、各収容室２、３、４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、１９による各収容室２、３、４の冷却能力を向上させることができるようになる。
As described above, after the refrigerant compressed by the first rotary compression element is cooled by the
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、前述の如く電磁弁７０が開かれ、電磁弁７２が閉じられているため、冷媒吐出管３４からガスクーラ１２に流入する。
Thereafter, the refrigerant is sucked into the second rotary compression element and compressed, becomes high-temperature and high-pressure refrigerant gas, and is discharged from the
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、１９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、１９における冷却能力が向上する。
Here, the high-temperature and high-pressure refrigerant compressed by the
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、前述の如く電磁弁６１が開かれているので、膨張弁１６にて二相混合状態とされた冷媒は、収容室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、収容室２内に循環され、収容室２内を冷却する。
The high-pressure side refrigerant gas cooled by the
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から吐出された高圧側の冷媒を内部熱交換器５０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、収容室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。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。
Further, as described above, the refrigerant compressed by the first rotary compression element is cooled by the
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及び電磁弁６５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第２のバイパス回路４２に入り、そこから更に分岐して配管５６及び配管５８に分かれる。そして、配管５６に入った冷媒は収容室３に設置された蒸発器１８に流入し、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。
On the other hand, a part of the refrigerant depressurized by the
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から吐出された高圧側の冷媒を内部熱交換器５０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。
Further, as described above, the refrigerant compressed by the first rotary compression element is cooled by the
他方、配管５８に入った冷媒は収容室４に設置された蒸発器１９に流入し、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。係る蒸発器１９における冷媒の蒸発によって冷却された空気はファン２９の運転により、収容室４内に循環され、収容室４を冷却する。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から吐出された高圧側の冷媒を内部熱交換器５０を通過させて、冷却する効果により、蒸発器１９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４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。
On the other hand, the refrigerant entering the
そして、蒸発器１９を出た冷媒は、冷媒配管３８を流れる蒸発器１７及び蒸発器１８からの冷媒と合流し、内部熱交換器４５に至る。
Then, the refrigerant exiting the
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、１９で蒸発して低温となり、各蒸発器１７、１８、１９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。
Therefore, heat is taken from the above-described high-pressure side refrigerant and is subjected to a heating action. Here, the
これにより、各蒸発器１７、１８、１９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。
As a result, the refrigerant discharged from each of the
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。
The refrigerant heated by the
このように、各収容室２、３、４を加熱する放熱器１３、１４、１５とは別途ガスクーラ１２を設けて、当該ガスクーラ１２にて冷媒を放熱させることで、全ての収容室２、３、４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。
Thus, by providing the
（２）収容室２及び収容室４を冷却室・収容室３を加熱室として使用するモード
次に、収容室２及び収容室４を物品を冷却するための冷却室、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。
(2) Mode in which the
図示しない制御装置により電磁弁７０が閉じられ、電磁弁７２が開かれて、第１のバイパス回路４０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ガスクーラ１２に流れることなく、全て冷媒吐出管３４の途中部から第１のバイパス回路４０に流入することとなる。また、制御装置は電磁弁７４を閉じると共に、電磁弁７６を開いてバイパス配管４６を開放する。これにより、第１の回転圧縮要素で圧縮されコンプレッサ１１の外部に吐出された冷媒は熱交換器１５２を通過することなく、全てバイパス配管４６に流れるようになる。
The
更に、制御装置は電磁弁６０及び電磁弁６４を閉じて冷媒配管５０及び冷媒配管５４を閉塞すると共に、電磁弁６２を開いて冷媒配管５２を開放する。これにより、第１のバイパス回路４０からの冷媒が冷媒配管５２に流れるようになる。更に、制御装置は電磁弁６３を閉じて配管５６を閉鎖するとと共に、電磁弁６５を開いて配管５８を開放する。これにより、第２のバイパス回路４２からの冷媒が配管５８に流れるようになる。更にまた、制御装置は電磁弁５９を閉じて第３のバイパス回路４４を閉塞し、電磁弁６１を開いて膨張弁１６からの冷媒が収容室２に設置された蒸発器１７に流れるようにする。
Further, the control device closes the
また、制御装置はファン２７、２８及び２９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、本モードでは前述の如く電磁弁７４が閉じられ、電磁弁７６が開かれているため、冷媒は熱交換器１５２を通過すること無く、冷媒導入管３２からバイパス配管４６を経てコンプレッサ１１の第２の回転圧縮要素に吸い込まれる。
Further, the control device starts the operation of the
即ち、第１の回転圧縮要素で圧縮され、第２の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒は熱交換器１５２にて冷却されないので、中間冷却回路１５０における冷媒の冷却を実質的に無効とすることができる。これにより、第２の回転圧縮要素で圧縮され、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温にすることが可能となる。
That is, since the refrigerant compressed by the first rotary compression element and sucked into the second rotary compression element is not cooled by the
第２の回転圧縮要素に吸い込まれた冷媒は圧縮され、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、前述の如く電磁弁７０が閉じられ、電磁弁７２が開かれているため、冷媒吐出管３４の途中部から第１のバイパス回路４０に流入する。
The refrigerant sucked into the second rotary compression element is compressed, becomes high-temperature and high-pressure refrigerant gas, and is discharged from the
そして、前述の如く電磁弁６２が開かれているため、冷媒は第１のバイパス回路４０から冷媒配管５２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内の空気を充分に高温にすることができる。
Since the
更に、前述の如くコンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をバイパス配管４６を通過させて、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２にて冷媒を冷却しないことで、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温に維持することが可能となる。即ち、放熱器１４により高温の冷媒が流入するので、収容室３を高温に加熱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改善することができるようになる。
Further, as described above, the refrigerant compressed by the first rotary compression element of the
その後、冷媒は第１のバイパス回路４０から冷媒配管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及び蒸発器１９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、収容室２に設置された蒸発器１７内に流入する。
Thereafter, the refrigerant enters the
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、収容室２内に循環され、収容室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に入る。
Therefore, the refrigerant evaporates and exhibits a cooling action by absorbing heat from the surrounding air. Note that the air cooled by the evaporation of the refrigerant in the
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、冷媒配管３７の途中部から分岐接続された第２のバイパス回路４２を経て、配管５８に入る。そして、配管５８に入った冷媒は収容室４に設置された蒸発器１９に流入し、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１９における冷媒の蒸発によって冷却された空気はファン２９の運転により、収容室４内に循環され、収容室４内を冷却する。そして、冷媒は蒸発器１９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。
On the other hand, a part of the refrigerant depressurized by the
冷媒配管３８にて合流した冷媒は、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。
The refrigerant merged in the
（３）収容室２及び収容室３を冷却室・収容室４を加熱室として使用するモード
次に、収容室２及び収容室３を物品を冷却するための冷却室として使用し、収容室４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４を用いて説明する。図４はこのモードの冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
(3) Mode in which the
図示しない制御装置により電磁弁７０が閉じられ、電磁弁７２が開かれて、第１のバイパス回路４０が開放される。これにより、コンプレッサ１１から吐出される冷媒はガスクーラ１２に流れることなく、全て冷媒吐出管３４の途中部から第１のバイパス回路４０に流入することとなる。また、制御装置は電磁弁７４を閉じると共に、電磁弁７６を開いてバイパス配管４６を開放する。これにより、第１の回転圧縮要素で圧縮されコンプレッサ１１の外部に吐出された冷媒は熱交換器１５２を通過することなく、全てバイパス配管４６に流れるようになる。
The
更に、制御装置は電磁弁６０及び電磁弁６２を閉じて、冷媒配管５０及び冷媒配管５２を閉塞すると共に、電磁弁６４を開いて冷媒配管５４を開放する。これにより、第１のバイパス回路４０からの冷媒が冷媒配管５４に流れるようになる。また、制御装置は電磁弁６３を開いて配管５６を開放すると共に、電磁弁６５を閉じて配管５８を閉塞する。これにより、第２のバイパス回路４２からの冷媒が配管５６に流れるようになる。更に、制御装置は電磁弁６１を開いて膨張弁１６からの冷媒が蒸発器１７に流れるようにすると共に、電磁弁５９を閉じて第３のバイパス回路４４を閉塞する。
Further, the control device closes the
また、制御装置はファン２７、２８及び２９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、冷媒は熱交換器１５２を通過すること無く、冷媒導入管３２からバイパス配管４６を経てコンプレッサ１１の第２の回転圧縮要素に吸い込まれる。
Further, the control device starts the operation of the
即ち、第１の回転圧縮要素で圧縮され、第２の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒は熱交換器１５２にて冷却されないので、中間冷却回路１５０における冷媒の冷却を実質的に無効とすることができる。これにより、第２の回転圧縮要素で圧縮され、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温にすることが可能となる。
That is, since the refrigerant compressed by the first rotary compression element and sucked into the second rotary compression element is not cooled by the
第２の回転圧縮要素に吸い込まれた冷媒は圧縮され、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、前述の如く電磁弁７０が閉じられ、電磁弁７２が開かれているため、冷媒吐出管３４の途中部から第１のバイパス回路４０に流入する。
The refrigerant sucked into the second rotary compression element is compressed, becomes high-temperature and high-pressure refrigerant gas, and is discharged from the
そして、前述の如く電磁弁６４が開かれているため、冷媒は第１のバイパス回路４０から冷媒配管５４に入り、収容室４に設置された放熱器１５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１５で放熱する。尚、放熱器１５における冷媒の放熱によって加熱された空気はファン２９の運転により、収容室４内に循環され、収容室４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１５において冷媒が凝縮しないので、放熱器１５での熱交換能力が著しく高く、収容室４内の空気を充分に高温にすることができる。
Since the
更に、前述の如くコンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をバイパス配管４６を通過させて、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２にて冷媒を冷却しないことで、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温に維持することが可能となる。即ち、放熱器１５により高温の冷媒が流入するので、収容室４を高温に加熱することができるようになる。これにより、放熱器１５における加熱能力を改善することができるようになる。
Further, as described above, the refrigerant compressed by the first rotary compression element of the
その後、冷媒は冷媒配管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及び蒸発器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。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、収容室２に設置された蒸発器１７内に流入する。
Thereafter, the refrigerant enters the
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、収容室２内に循環され、収容室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に入る。
Therefore, the refrigerant evaporates and exhibits a cooling action by absorbing heat from the surrounding air. Note that the air cooled by the evaporation of the refrigerant in the
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第２のバイパス回路４２を経て、配管５６に入る。そして、配管５６に入った冷媒は収容室３に設置された蒸発器１８に流入し、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内を冷却する。そして、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。
On the other hand, a part of the refrigerant decompressed by the
冷媒配管３８にて合流した冷媒は、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。
The refrigerant merged in the
（４）収容室２を冷却室・収容室３及び収容室４を加熱室として使用するモード
次に、収容室２を物品を冷却するための冷却室として使用し、収容室３及び収容室４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５を用いて説明する。図５はこのモードの冷媒の流れを示す冷媒回路図である。
(4) Mode in which
図示しない制御装置により電磁弁７０が閉じられ、電磁弁７２が開かれて、第１のバイパス回路４０が開放される。これにより、コンプレッサ１１から吐出される冷媒はガスクーラ１２に流れることなく、全て冷媒吐出管３４の途中部から第１のバイパス回路４０に流入することとなる。また、制御装置は電磁弁７４を閉じると共に、電磁弁７６を開いてバイパス配管４６を開放する。これにより、第１の回転圧縮要素で圧縮されコンプレッサ１１の外部に吐出された冷媒は熱交換器１５２を通過することなく、全てバイパス配管４６に流れるようになる。
The
更に、制御装置は電磁弁６０を閉じて、冷媒配管５０を閉塞すると共に、電磁弁６２及び電磁弁６４を開いて、冷媒配管５２及び冷媒配管５４を開放する。これにより、第１のバイパス回路４０からの冷媒はそれぞれ冷媒配管５２と冷媒配管５４に分岐して流入するようになる。また、制御装置は電磁弁５９及び電磁弁６１を開き、第３のバイパス回路４４を開放すると共に、電磁弁６３及び電磁弁６５を閉じて配管５６及び配管５８を閉塞する。これにより、膨張弁１６からの冷媒は第２のバイパス回路４２に流れること無く、第３のバイパス回路４４及び収容室２に設置された蒸発器１７に流入する。
Further, the control device closes the
また、制御装置はファン２７、２８及び２９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、冷媒は熱交換器１５２を通過すること無く、冷媒導入管３２からバイパス配管４６を経てコンプレッサ１１の第２の回転圧縮要素に吸い込まれる。
Further, the control device starts the operation of the
即ち、第１の回転圧縮要素で圧縮され、第２の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒は熱交換器１５２にて冷却されないので、中間冷却回路１５０における冷媒の冷却を実質的に無効とすることができる。これにより、第２の回転圧縮要素で圧縮され、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温にすることが可能となる。
That is, since the refrigerant compressed by the first rotary compression element and sucked into the second rotary compression element is not cooled by the
第２の回転圧縮要素に吸い込まれた冷媒は圧縮され、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、前述の如く電磁弁７０が閉じられ、電磁弁７２が開かれているため、冷媒吐出管３４の途中部から第１のバイパス回路４０に流入する。
The refrigerant sucked into the second rotary compression element is compressed, becomes high-temperature and high-pressure refrigerant gas, and is discharged from the
そして、前述の如く電磁弁６２及び電磁弁６４が開かれているため、冷媒は第１のバイパス回路４０からそれぞれ冷媒配管５２と冷媒配管５４とに分かれて入る。そして、冷媒配管５２に入った冷媒は、収容室３に設置された放熱器１４に流入し、そこで放熱する。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することなく、超臨界の状態のまま放熱する。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内の空気を充分に高温にすることができる。
Since the
更に、前述の如くコンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をバイパス配管４６を通過させて、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２にて冷媒を冷却しないことで、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温に維持することが可能となる。即ち、放熱器１４により高温の冷媒が流入するので、収容室３を高温に加熱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改善することができるようになる。
Further, as described above, the refrigerant compressed by the first rotary compression element of the
一方、冷媒配管５４に入った冷媒は、収容室４に設置された放熱器１５に流入する。そこで、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧の冷媒は凝縮することなく、超臨界の状態のまま放熱する。尚、放熱器１５における冷媒の放熱によって加熱された空気はファン２９の運転により、収容室４内に循環され、収容室４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１５において冷媒が凝縮しないので、放熱器１５での熱交換能力が著しく高く、収容室４内の空気を充分に高温にすることができる。
On the other hand, the refrigerant that has entered the
更に、前述の如くコンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をバイパス配管４６を通過させて、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２にて冷媒を冷却しないことで、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温に維持することが可能となる。即ち、放熱器１５により高温の冷媒が流入するので、収容室４を高温に加熱することができるようになる。これにより、放熱器１５における加熱能力を改善することができるようになる。
Further, as described above, the refrigerant compressed by the first rotary compression element of the
その後、放熱器１４又は放熱器１５から出た冷媒は合流し、第１のバイパス回路４０から冷媒配管３６に入り、内部熱交換器４５を通過を通過する。冷媒はそこで蒸発器１７及び補助蒸発器５５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、収容室２に設置された蒸発器１７内に流入する。
Thereafter, the refrigerants from the
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、収容室２内に循環され、収容室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に入る。
Therefore, the refrigerant evaporates and exhibits a cooling action by absorbing heat from the surrounding air. Note that the air cooled by the evaporation of the refrigerant in the
一方、膨張弁１６で減圧された一部の冷媒は、前述の如く電磁弁５９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第３のバイパス回路４４に入り、そこに設けられた補助蒸発器５５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。その後、冷媒は補助蒸発器５５から流出して、冷媒配管３８を流れる蒸発器１７からの冷媒と合流し、内部熱交換器４５を通過する。
On the other hand, a part of the refrigerant decompressed by the
そこで、冷媒は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。
Therefore, the refrigerant removes heat from the above-described high-pressure side refrigerant, undergoes a heating action, becomes completely in a gaseous state, and repeats the cycle of being sucked from the
このように、収容室３及び収容室４を物品を加熱するための加熱室として使用した場合であっても、蒸発器１７に加えて、補助蒸発器５５にて冷媒を蒸発させることで、収容室３及び収容室４を充分に加熱することができるようになる。
Thus, even when the
（５）収容室２、収容室３及び収容室４を加熱室として使用するモード
最後に、収容室２、収容室３及び収容室４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６を用いて説明する。図６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７０が閉じられ、電磁弁７２が開かれて、第１のバイパス回路４０が開放される。これにより、コンプレッサ１１から吐出される冷媒はガスクーラ１２に流れることなく、全て冷媒吐出管３４の途中部から第１のバイパス回路４０に流入することとなる。
(5) Mode in which the
また、制御装置は電磁弁７４を閉じると共に、電磁弁７６を開いてバイパス配管４６を開放する。これにより、第１の回転圧縮要素で圧縮されコンプレッサ１１の外部に吐出された冷媒は熱交換器１５２を通過することなく、全てバイパス配管４６に流れるようになる。
Further, the control device closes the
更に、制御装置は電磁弁６０、電磁弁６２及び電磁弁６４を開いて冷媒配管５０、冷媒配管５２及び冷媒配管５４を開放する。これにより、第１のバイパス回路４０からの冷媒はそれぞれ冷媒配管５０と冷媒配管５２と冷媒配管５４とに分岐して流入するようになる。また、制御装置は電磁弁６１を閉じて、蒸発器１７への冷媒流通を停止すると共に、電磁弁６３及び電磁弁６５を閉じて、配管５６及び配管５８を閉塞する。更に、制御装置は電磁弁５９を開いて、第３のバイパス回路４４を開放する。これにより、膨張弁１６からの冷媒は第２のバイパス回路４２や蒸発器１７に流れることなく、第３のバイパス回路４４に流入するようになる。
Further, the control device opens the
また、制御装置はファン２７、２８及び２９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が閉じれ、電磁弁７６が開かれているため、冷媒は熱交換器１５２を通過すること無く、冷媒導入管３２からバイパス配管４６を経てコンプレッサ１１の第２の回転圧縮要素に吸い込まれる。
Further, the control device starts the operation of the
即ち、第１の回転圧縮要素で圧縮され、第２の回転圧縮要素に吸い込まれる冷媒は熱交換器１５２にて冷却されないので、中間冷却回路１５０における冷媒の冷却を実質的に無効とすることができる。これにより、第２の回転圧縮要素で圧縮され、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温にすることが可能となる。
That is, since the refrigerant compressed by the first rotary compression element and sucked into the second rotary compression element is not cooled by the
第２の回転圧縮要素に吸い込まれた冷媒は圧縮され、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、前述の如く電磁弁７０が閉じられ、電磁弁７２が開かれているため、冷媒吐出管３４の途中部から第１のバイパス回路４０に流入する。
The refrigerant sucked into the second rotary compression element is compressed, becomes high-temperature and high-pressure refrigerant gas, and is discharged from the
そして、前述の如く電磁弁６０、電磁弁６２及び電磁弁６４が開かれているため、冷媒は第１のバイパス回路４０からそれぞれ冷媒配管５０と冷媒配管５２と冷媒配管５４とに分かれて入る。そして、冷媒配管５０に入った冷媒は、収容室２に設置された放熱器１３に流入し、そこで放熱する。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することなく、超臨界の状態のまま放熱する。尚、放熱器１３における冷媒の放熱によって加熱された空気はファン２７の運転により、収容室２内に循環され、収容室２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１３において冷媒が凝縮しないので、放熱器１３での熱交換能力が著しく高く、収容室２内の空気を充分に高温にすることができる。
Since the
更に、前述の如くコンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をバイパス配管４６を通過させて、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２にて冷媒を冷却しないことで、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温に維持することが可能となる。即ち、放熱器１３により高温の冷媒が流入するので、収容室２を高温に加熱することができるようになる。これにより、放熱器１３における加熱能力を改善することができるようになる。
Further, as described above, the refrigerant compressed by the first rotary compression element of the
一方、冷媒配管５２に入った冷媒は、収容室３に設置された放熱器１４に流入し、そこで放熱する。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することなく、超臨界の状態のまま放熱する。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内の空気を充分に高温にすることができる。
On the other hand, the refrigerant that has entered the
更に、前述の如くコンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をバイパス配管４６を通過させて、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２にて冷媒を冷却しないことで、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温に維持することが可能となる。即ち、放熱器１４により高温の冷媒が流入するので、収容室３を高温に加熱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改善することができるようになる。
Further, as described above, the refrigerant compressed by the first rotary compression element of the
他方、冷媒配管５４に入った冷媒は、収容室４に設置された放熱器１５に流入する。そこで、コンプレッサ１１で圧縮された高温高圧の冷媒は凝縮することなく、超臨界の状態のまま放熱する。尚、放熱器１５における冷媒の放熱によって加熱された空気はファン２９の運転により、収容室４内に循環され、収容室４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１５において冷媒が凝縮しないので、放熱器１５での熱交換能力が著しく高く、収容室４内の空気を充分に高温にすることができる。
On the other hand, the refrigerant entering the
更にまた、前述の如くコンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をバイパス配管４６を通過させて、中間冷却回路１５０の熱交換器１５２にて冷媒を冷却しないことで、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温に維持することが可能となる。即ち、放熱器１５により高温の冷媒が流入するので、収容室４を高温に加熱することができるようになる。これにより、放熱器１５における加熱能力を改善することができるようになる。
Furthermore, the refrigerant compressed by the first rotary compression element of the
その後、放熱器１３、放熱器１４及び放熱器１５から出た冷媒は合流し、第１のバイパス回路４０から冷媒配管３６に入り、内部熱交換器４５を通過を通過する。冷媒はそこで補助蒸発器５５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。
Thereafter, the refrigerants from the
膨張弁１６にて二相混合状態とされた冷媒は前述の如く電磁弁５９が開かれているため、第３のバイパス回路４４に入り、そこに設けられた補助蒸発器５５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した後、冷媒配管３８に入り、内部熱交換器４５を通過する。
Since the
そこで、冷媒は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。
Therefore, the refrigerant removes heat from the above-described high-pressure side refrigerant, undergoes a heating action, becomes completely in a gaseous state, and repeats the cycle of being sucked from the
このように、各収容室２、３、４を冷却する蒸発器１７、１８、１９とは別途補助蒸発器５５を設けて、当該補助蒸発器５５にて冷媒を蒸発させることで、全収容室２、３、４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。これにより、全収容室２、３、４を加熱室として使用した場合であっても、冷媒回路１０による継続的な加熱運転を実現することができるようになる。
As described above, the
加えて、前記コンプレッサ１１の第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒をバイパス配管４６に流すことで、中間冷却回路１５０における冷媒の冷却が実質的に無効となり、コンプレッサ１１から吐出される冷媒の温度を高温に維持できるという効果により、各放熱器１３、１４、１５における加熱能力の向上を図ることができるようになる。
In addition, by flowing the refrigerant compressed by the first rotary compression element of the
総じて、当該加熱／冷却システム１００の利便性をより一層向上させることができるようにになる。
In general, the convenience of the heating /
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、各収容室２、３、４内をそれぞれ放熱器１３、１４、１５により加熱し、蒸発器１７、１８、１９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、各収容室２、３、４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。
As described above in detail, by using carbon dioxide having good heating characteristics as a refrigerant, the interiors of the
また、上記各モードの如く各電磁弁５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、７０及び７２により冷媒流通を制御することで収容室２、収容室３及び収容室４が温／冷切換使用可能となるので、使用状況により各電磁弁の開閉を切り換えることで、収容室２、収容室３及び収容室４の温／冷を自在に制御することが可能となる。
Further, by controlling the refrigerant flow by the
更に、全収容室２、３、４を冷却室として使用する場合に、第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒を中間冷却回路１５０の熱交換器１５２に流して冷却した後、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ようになる。これにより、収容室２、３、４の冷却能力を向上させることができるようなる。
Furthermore, when all the
更にまた、上記各モードの如く収容室２、３、４のうちの何れかの収容室内を加熱する場合には、冷媒をバイパス配管４６に流して、中間冷却回路１５０における冷媒の冷却を実質的に無効とすることで、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高温に維持することが可能となり、放熱器における加熱能力を改善することができるようになる。
Furthermore, when heating one of the
更に、中間冷却回路１５０を冷媒を放熱させるための熱交換器１５２と、この熱交換器１５２を迂回するバイパス配管４６と、熱交換器１５２及びバイパス配管４６の冷媒流通を制御する電磁弁７４及び電磁弁７６とにより構成することで、比較的簡単な構造で第１の回転圧縮要素で圧縮された冷媒の冷却を制御することが可能となる。
Furthermore, a
尚、本実施例ではガスクーラ１２と熱交換器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と熱交換器１５２とを別々に設置するものとしても構わない。
In this embodiment, the
また、この場合には、バイパス配管４６を設けずに、熱交換器による冷却をする場合には、熱交換器に通風するためのファンを運転し、熱交換器による冷却を無効とする場合には、係るファンを停止する構成としても構わない。
In this case, when cooling by a heat exchanger without providing the
尚、収容室２、及び／又は、収容室３、及び／又は、収容室４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、各収容室２、３、４に設置された電気ヒータ７９、８０、８１を運転して、放熱器１３、放熱器１４及び放熱器１５による加熱に加えて電気ヒータ７９、８０、８１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、冬場などに生じる加熱能力の不足により各収容室２、３、４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７９、８０、８１は放熱器１３、１４、１５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７９、８０、８１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。
In the case of the mode in which the
また、本実施例ではガスクーラ１２と補助蒸発器５５とを冷媒回路１０内に別々に設置するものとしたが、これに限らず、ガスクーラと補助蒸発器とを一体に構成するものとしても構わない。このような構成とすることで、当該ガスクーラ１２及び補助蒸発器５５の設置スペースを縮小することができるようになり、加熱／冷却システム３００の省スペース化を図ることができるようになる。
In the present embodiment, the
また、上記実施例では温／冷切換使用可能な収容室を３室（収容室２、収容室３及び収容室４）設けるものとしたが、これに限らず、４室以上の収容室を設けて流路制御手段により温／冷切換使用可能なものとしても良い。
In the above embodiment, three storage chambers (
更にまた、上記実施例では収容室２、収容室３及び収容室４にそれぞれ放熱器１３、放熱器１４及び放熱器１５と、蒸発器１７、蒸発器１８及び蒸発器１９を設置して各電磁弁５９、６０、６１、６２、６３、６４、６５、７０、７２の開閉により冷媒流通を制御して、収容室２、収容室３及び収容室４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、当該ダクトに放熱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、各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。
Furthermore, in the above embodiment, the
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、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。 In this embodiment, an internal intermediate pressure type two-stage compression type rotary compressor is used. However, any refrigerant having a configuration in which the refrigerant compressed by the first compression element is sucked into the second compression element can be used. Any compression format or number of stages may be used.
１ 貯蔵室
２、３、４ 収容室
１０ 冷媒回路
１１ コンプレッサ
１２ ガスクーラ
１３、１４、１５ 放熱器
１６ 膨張弁
１７、１８、１９ 蒸発器
２２、２７、２８、２９ ファン
３０、３２ 冷媒導入管
３４ 冷媒吐出管
３６、３７、３８、５０、５２、５４、５６、５８ 冷媒配管
４０ 第１のバイパス回路
４２ 第２のバイパス回路
４４ 第３のバイパス回路
４５ 内部熱交換器
４６ バイパス配管
５５ 補助蒸発器
５９、６０、６１、６２、６３、７０、７２、７４、７６ 電磁弁
７９、８０、８１ 電気ヒータ
１００ 加熱／冷却システム
１５０ 中間冷却回路
１５２ 熱交換器
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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、放熱器、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中間冷却回路を有し、
前記放熱器により前記収容室内を加熱する場合には、前記中間冷却回路における冷媒の冷却を実質的に無効とすることを特徴とする加熱／冷却システム。 In a heating / cooling system having a storage room which can be used for temperature / cool switching,
A refrigerant circuit comprising a two-stage compression type compressor including a first and a second compression element, a radiator, a pressure reducing device, an evaporator, and the like, in which carbon dioxide is enclosed as a refrigerant and a high pressure side is a supercritical pressure With
While heating the storage chamber by the radiator, cooling the storage chamber by the evaporator,
An intermediate cooling circuit for cooling the refrigerant compressed by the first compression element of the compressor and then sucking it into the second compression element;
The heating / cooling system according to claim 1, wherein when the inside of the accommodation chamber is heated by the radiator, cooling of the refrigerant in the intermediate cooling circuit is substantially invalidated.
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