JP4835196B2 - Cooling unit and vending machine - Google Patents
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Description
本発明は冷却ユニットおよび自動販売機、特に、缶、ビン、パック、ペットボトル等の容器に入れた飲料等の商品を冷却または加熱するための冷却ユニット、および該冷却ユニトが装備された自動販売機に関する。 The present invention relates to a cooling unit and a vending machine, in particular, a cooling unit for cooling or heating a product such as a beverage in a container such as a can, a bottle, a pack or a plastic bottle, and a vending machine equipped with the cooling unit. Related to the machine.
従来、自動販売機の商品収納庫を冷却するための冷却ユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された冷媒（高圧高温冷媒に同じ）を冷却する放熱器と、該放熱器により冷却された冷媒を膨張する膨張機構と、該膨張機構により膨張された冷媒（低圧低温冷媒に同じ）を蒸発させる複数の庫内蒸発器と、該複数の庫内蒸発器のうち所定の庫内蒸発器に対して前記冷媒を供給する冷媒分配手段とを有する。そして、庫内蒸発器は各商品収納庫内に設置され、これに収納された商品を冷却している。なお、商品収納庫内は収納する商品の種類や季節に応じて加熱用として使用されることがあり、このとき、当該商品収納庫は別途設置されるヒータによって加熱されるものである。 Conventionally, a cooling unit for cooling a commodity storage of a vending machine includes a compressor that compresses a refrigerant, a radiator that cools the refrigerant compressed by the compressor (same as high-pressure and high-temperature refrigerant), and the heat dissipation An expansion mechanism for expanding the refrigerant cooled by the container, a plurality of internal evaporators for evaporating the refrigerant expanded by the expansion mechanism (same as the low-pressure low-temperature refrigerant), and a predetermined one of the plurality of internal evaporators Refrigerant distribution means for supplying the refrigerant to the internal evaporator. And the in-compartment evaporator is installed in each goods storage, and cools the goods stored in this. Note that the inside of the product storage may be used for heating depending on the type of goods to be stored and the season, and at this time, the product storage is heated by a separately installed heater.
また、各商品収納庫内に設置されている庫内蒸発器を放熱器（凝縮器に同じ）として機能させ、その庫内蒸発器に高圧高温冷媒を流して高圧高温冷媒（ホットガスに同じ）の温熱を利用して各商品収納庫内を加熱する「ヒートポンプ運転」により、省電力効果を高めた自動販売機の庫内冷却、加熱装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 In addition, the internal evaporator installed in each product storage is made to function as a radiator (same as a condenser), and a high-pressure high-temperature refrigerant (same as hot gas) is allowed to flow through the internal evaporator. A vending machine cooling and heating device that improves the power saving effect by “heat pump operation” that heats the inside of each product storage using the heat of the product is disclosed (for example, see Patent Document 1).
ところで、前記特許文献に開示された発明において、環境にやさしいＣＯ2（二酸化炭素）冷媒を採用すると、該冷媒の特徴である圧縮後の高い吐出温度が有効に利用されることから、一層の省電力効果が得られることになる。
しかしながら、高圧高温の冷媒を庫内蒸発器に供給するため、庫内蒸発器および配管系の耐圧性を高める必要が生じることから、製造コストが上昇し、また、過酷な使用環境によって機器の保全性が悪化するという問題があった。また、全商品収納庫をヒートポンプ運転によって加熱しようとしても、全ての庫内蒸発器において冷媒が凝縮するため冷媒が蒸発する工程が無くなり、結果として冷凍サイクルが形成されないことから、これを実施することができないという問題があった。このため、加熱ヒータを撤廃することができないことから、製造コストの低減や消費電力の削減が困難であった。さらに、庫内蒸発器を通過した後の冷熱を有する冷媒が、圧縮機に供給されるため、圧縮機の負担が増すという問題があった。
By the way, in the invention disclosed in the patent document, when an environmentally friendly CO 2 (carbon dioxide) refrigerant is employed, a high discharge temperature after compression, which is a characteristic of the refrigerant, is effectively used. A power effect is obtained.
However, since the high-pressure and high-temperature refrigerant is supplied to the internal evaporator, it is necessary to increase the pressure resistance of the internal evaporator and the piping system, resulting in an increase in manufacturing cost and maintenance of the equipment due to the harsh usage environment. There was a problem that the sex deteriorated. Moreover, even if it is going to heat all goods storage by heat pump driving | operation, since a refrigerant | coolant evaporates in all the evaporators, there is no process which evaporates a refrigerant | coolant and, as a result, a refrigeration cycle is not formed, but this is implemented. There was a problem that could not. For this reason, since the heater cannot be eliminated, it is difficult to reduce manufacturing costs and power consumption. Furthermore, since the refrigerant | coolant which has the cold after passing an internal evaporator is supplied to a compressor, there existed a problem that the burden of a compressor increased.
そこで、本発明の発明者等は、ＣＯ2（二酸化炭素）冷媒を採用して省電力効果を図っても、製造コストが上昇しない冷却ユニットおよびこれを装備した自動販売機を既に発明して、これを開示している（特願２００４−２２８８６０（平成１６年８月５日出願）参照）。
すなわち、かかる自動販売機は、二段式圧縮機（一段目圧縮部と二段目圧縮部とを具備）と、２段階の冷媒冷却手段（中間熱交換器とガスクーラとを具備）と、商品収納庫に設置された庫内蒸発器（以下「庫内蒸発器」と称す）と、商品収納庫の外に設置された庫内蒸発器（以下「庫内蒸発器」と称す）と、庫内蒸発器または庫外蒸発器を通過した後の冷媒が有する冷熱を、膨張機構に入る前の冷媒に受け渡す内部熱交換器と、を有するものであって、省エネ効果が発揮され、消費電力の低減による運転コストの低減、製造コストの低廉化、故障や劣化を抑えることによる保全性の向上という効果を奏するものである。
Therefore, the inventors of the present invention have already invented a cooling unit and a vending machine equipped with the cooling unit that do not increase the manufacturing cost even if a CO 2 (carbon dioxide) refrigerant is used to achieve a power saving effect. This is disclosed (see Japanese Patent Application No. 2004-228860 (filed on Aug. 5, 2004)).
That is, the vending machine includes a two-stage compressor (comprising a first-stage compressor and a second-stage compressor), a two-stage refrigerant cooling means (comprising an intermediate heat exchanger and a gas cooler), a product An internal evaporator (hereinafter referred to as “internal evaporator”) installed in the storage, an internal evaporator (hereinafter referred to as “internal evaporator”) installed outside the product storage, and a warehouse An internal heat exchanger that transfers the cold heat of the refrigerant after passing through the internal evaporator or the external evaporator to the refrigerant before entering the expansion mechanism, and exhibits an energy saving effect and consumes power. This reduces the operating cost by reducing the cost, reduces the manufacturing cost, and improves the maintainability by suppressing failure and deterioration.
しかしながら、かかる冷却ユニットにおいてヒートポンプ運転をする際、二段式圧縮機の吐出温度を高めるために、内部熱交換器で高温冷媒（膨張機構に流入前）と中低温冷媒（庫内蒸発器から流出後）の間で熱交換し、二段式圧縮機に吸入される中温冷媒の温度を上げている。このため、運転状態や周囲温度によっては、二段式圧縮機の吐出温度が上がり過ぎることが予測された。 However, when operating the heat pump in such a cooling unit, in order to increase the discharge temperature of the two-stage compressor, the internal heat exchanger uses a high-temperature refrigerant (before flowing into the expansion mechanism) and a medium-low temperature refrigerant (outflow from the internal evaporator). After the heat exchange, the temperature of the intermediate temperature refrigerant sucked into the two-stage compressor is increased. For this reason, it was predicted that the discharge temperature of the two-stage compressor would rise too much depending on the operating state and ambient temperature.
本発明は前記予測を解消するものであって、内部熱交換器における高温冷媒と中温冷媒との間で交換される熱量を調整することができる自動販売機を提供することを目的とする。 The present invention eliminates the above-described prediction, and an object thereof is to provide a vending machine capable of adjusting the amount of heat exchanged between a high-temperature refrigerant and an intermediate-temperature refrigerant in an internal heat exchanger.
本発明に係る冷却ユニット（請求項１）は、冷媒を中間圧力にまで圧縮する一段目圧縮部および冷媒を所定圧力にまで圧縮する二段目圧縮部とを具備する二段式圧縮機と、
冷媒を冷却する中間熱交換器およびガスクーラと、
圧縮された冷媒を膨張する膨張機構と、
冷媒を蒸発または凝縮させる庫内蒸発器と、
前記庫内蒸発器を通過した冷媒の保有する冷熱の一部を前記膨張機構に流入する前の冷媒に受け渡す内部熱交換器とを具備し、
前記内部熱交換器の出口部に出口開閉手段を設置すると共に、前記内部熱交換器の中間部または入口部の一方または両方から、前記内部熱交換器の出口部の下流に連通するバイパス開閉手段を具備するバイパス配管を設けたことを特徴とする。
A cooling unit according to the present invention (Claim 1) includes a first-stage compressor that compresses the refrigerant to an intermediate pressure and a second-stage compressor that compresses the refrigerant to a predetermined pressure;
An intermediate heat exchanger and a gas cooler for cooling the refrigerant;
An expansion mechanism for expanding the compressed refrigerant;
An internal evaporator that evaporates or condenses the refrigerant;
An internal heat exchanger that delivers a part of the cold heat of the refrigerant that has passed through the internal evaporator to the refrigerant before flowing into the expansion mechanism,
Bypass opening / closing means provided with an outlet opening / closing means at an outlet portion of the internal heat exchanger and communicating with one or both of an intermediate portion and an inlet portion of the internal heat exchanger downstream of the outlet portion of the internal heat exchanger Bypass piping provided with is provided.
本発明に係る冷却ユニット（請求項２）は、前記一段目圧縮部において圧縮された冷媒が前記二段目圧縮部に直接供給され、
前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒が前記庫内蒸発器のうちの一方の庫内蒸発器に直接供給され、
該一方の庫内蒸発器を通過した冷媒が直接、または全部若しくは一部が前記ガスクーラを経由して前記内部熱交換器に供給され、
前記内部熱交換器を通過した冷媒は前記膨張機構において膨張し、
該膨張した冷媒が前記庫内蒸発器のうちの他方の庫内蒸発器に供給され、
前記庫内蒸発器のうちの他方の庫内蒸発器を通過した冷媒が前記内部熱交換器に供給される際、
前記出口開閉手段および前記バイパス開閉手段をそれぞれ開閉して、当該冷媒が、前記内部熱交換器の全長を通過、または前記内部熱交換器を途中まで通過、あるいは前記内部熱交換器を通過しない、の何れかであることを特徴とする。
In the cooling unit according to the present invention (Claim 2), the refrigerant compressed in the first stage compression unit is directly supplied to the second stage compression unit,
The refrigerant compressed in the second stage compression section is directly supplied to one of the internal evaporators,
The refrigerant that has passed through the one internal evaporator is directly or entirely or partially supplied to the internal heat exchanger via the gas cooler,
The refrigerant that has passed through the internal heat exchanger expands in the expansion mechanism,
The expanded refrigerant is supplied to the other internal evaporator of the internal evaporators,
When the refrigerant that has passed through the other internal evaporator of the internal evaporator is supplied to the internal heat exchanger,
Opening and closing the outlet opening and closing means and the bypass opening and closing means, respectively, the refrigerant passes through the entire length of the internal heat exchanger, passes through the internal heat exchanger halfway, or does not pass through the internal heat exchanger, It is either of these.
本発明に係る冷却ユニット（請求項３）は、冷媒を蒸発または凝縮させる庫外蒸発器が設置され、
前記一段目圧縮部において圧縮された冷媒が前記二段目圧縮部に直接供給され、
前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒が前記庫内蒸発器に直接供給され、
該庫内蒸発器を通過した冷媒が直接、または全部若しくは一部が前記ガスクーラを経由して前記内部熱交換器に供給され、
前記内部熱交換器を通過した冷媒は前記膨張機構において膨張し、
該膨張した冷媒が前記庫外蒸発器に供給され、
前記庫外蒸発器を通過した冷媒が前記内部熱交換器に供給される際、
前記出口開閉手段および前記バイパス開閉手段をそれぞれ開閉して、当該冷媒が、前記内部熱交換器の全長を通過、または前記内部熱交換器を途中まで通過、あるいは前記内部熱交換器を通過しない、の何れかであることを特徴とする。
The cooling unit according to the present invention (Claim 3) is provided with an external evaporator for evaporating or condensing the refrigerant,
The refrigerant compressed in the first stage compression unit is directly supplied to the second stage compression unit,
The refrigerant compressed in the second stage compression unit is directly supplied to the internal evaporator,
The refrigerant that has passed through the internal evaporator is supplied directly or in whole or in part to the internal heat exchanger via the gas cooler,
The refrigerant that has passed through the internal heat exchanger expands in the expansion mechanism,
The expanded refrigerant is supplied to the outside evaporator,
When the refrigerant that has passed through the external evaporator is supplied to the internal heat exchanger,
Opening and closing the outlet opening and closing means and the bypass opening and closing means, respectively, the refrigerant passes through the entire length of the internal heat exchanger, passes through the internal heat exchanger halfway, or does not pass through the internal heat exchanger, It is either of these.
本発明に係る自動販売機（請求項４）は、断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体と、
該筐体を複数の商品収納庫に分割する仕切板と、
前記商品収納庫のそれぞれに対応する商品搬出口を具備し、前記開口部を開閉する断熱扉と、
前記商品収納庫のそれぞれに配置され、商品を収納して順次下方に搬出する機能を有する商品ラックと、
該商品ラックから落下した商品を前記商品搬出口に誘導するシュータと、
該シュータの下方に配置されて空気の流れを形成する送風手段と、
該送風手段によって形成された空気の流れを前記商品ラックの内部を経由して前記送風手段に循環させるための循環ダクトと、
請求項１乃至３の何れかに記載の冷却ユニットと、を有し、
前記冷却ユニットを構成する庫内蒸発器が、前記商品収納庫のシュータの下方に配置されていることを特徴とする。
A vending machine according to the present invention (Claim 4) includes a housing surrounded by a heat insulating material and having an opening on one surface thereof;
A partition plate for dividing the housing into a plurality of product storages;
A heat insulating door that opens and closes the opening, comprising a product exit corresponding to each of the product storages,
A product rack disposed in each of the product storages and having a function of storing products and sequentially transporting them downward;
A shooter for guiding a product dropped from the product rack to the product exit;
An air blowing means disposed below the shooter to form an air flow;
A circulation duct for circulating a flow of air formed by the blowing means to the blowing means via the inside of the commodity rack;
A cooling unit according to any one of
The internal evaporator which comprises the said cooling unit is arrange | positioned under the shooter of the said product storage.
本発明の請求項１に係る冷却ユニットは、内部熱交換器を有し、内部熱交換器の出口部に出口開閉手段を設置すると共に、内部熱交換器の中間部または入口部の一方または両方から、内部熱交換器の出口部の下流に連通するバイパス開閉手段を具備するバイパス配管を設けているから、運転状況や周辺温度に応じて、冷媒を所定のバイパス配管に流入させることにより、二段式圧縮機の吐出温度を制御することができる。
The cooling unit according to
本発明に係る冷却ユニット（請求項２）は、内部熱交換器にバイパス配管が設置されているから、一方の庫内蒸発器で発熱し、他方の庫内蒸発器で放熱する、いわゆる「同時加熱冷却運転モード（たとえば、ＣＨＨ運転モード、ＣＣＨ運転モード等）」において、運転状況や周辺温度に応じて、冷媒を所定のバイパス配管に流入させることにより、二段式圧縮機の吐出温度を制御することができる。 The cooling unit according to the present invention (Claim 2) has a bypass pipe installed in the internal heat exchanger, so heat is generated by one internal evaporator and heat is released by the other internal evaporator. In the heating / cooling operation mode (for example, CHH operation mode, CCH operation mode, etc.), the discharge temperature of the two-stage compressor is controlled by allowing the refrigerant to flow into a predetermined bypass pipe according to the operating conditions and ambient temperature. can do.
本発明に係る冷却ユニット（請求項３）は、内部熱交換器にバイパス配管が設置されると共に、庫外蒸発器を有しているから、全ての庫内蒸発器で発熱する、いわゆる「単独加熱運転モード（たとえば、ＨＨＨ運転モード等）」において、運転状況や周辺温度に応じて、冷媒を所定のバイパス配管に流入させることにより、二段式圧縮機の吐出温度を制御することができる。 The cooling unit according to the present invention (Claim 3) has a bypass pipe installed in the internal heat exchanger and has an external evaporator. In the heating operation mode (for example, HHH operation mode), the discharge temperature of the two-stage compressor can be controlled by allowing the refrigerant to flow into a predetermined bypass pipe in accordance with the operation state and the ambient temperature.
本発明に係る自動販売機（請求項４）は、前記冷却ユニットが搭載されているから、運転状況や周辺温度に関わらず、二段式圧縮機の吐出温度を一定に維持することができる。 Since the vending machine according to the present invention (Claim 4) is equipped with the cooling unit, the discharge temperature of the two-stage compressor can be kept constant regardless of the operating state and the ambient temperature.
［実施形態１］
まず、冷却ユニットの構成を説明し、ついで各運転モードにおける冷媒の流れを説明する。なお、以下、庫内蒸発器が３台である場合を例に説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、２台以上の何れの台数であってもよい。また、常に同時加熱冷却運転モードを実行するものであって、単独加熱運転モード（ＨＨＨ運転モード）を実行しないものについては、庫外蒸発器の設置を省略してもよい。
[Embodiment 1]
First, the configuration of the cooling unit will be described, and then the refrigerant flow in each operation mode will be described. In addition, although the case where the number of internal evaporators is three is demonstrated below as an example, this invention is not limited to this, Any number of two or more may be sufficient. In addition, for those that always execute the simultaneous heating and cooling operation mode and do not execute the single heating operation mode (HHH operation mode), the installation of the external evaporator may be omitted.
（冷却ユニットの構成）
図１および図２は本発明の実施形態１に係る冷却ユニットの構成を説明する構成図であって、それぞれ異なる冷媒の流れを示している。
図１および図１において、冷却ユニット１００は、冷媒を圧縮する二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａにより圧縮された冷媒（以下「中圧中温冷媒」と称す）を冷却する一段目熱交換器（以下「中間熱交換器」と称す）２と、中間熱交換器２により冷却された中圧中温冷媒を圧縮する二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂと、二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂにより圧縮された冷媒（以下「高圧高温冷媒」と称す）を冷却する一段目熱交換器（以下「ガスクーラ」と称す）３と、ガスクーラ３により冷却された冷媒を膨張する膨張機構４と、を有している。
(Configuration of cooling unit)
1 and 2 are configuration diagrams illustrating the configuration of the cooling unit according to the first embodiment of the present invention, and illustrate different refrigerant flows.
1 and 1, a
また、膨張機構４により膨張された冷媒（以下「低圧低温冷媒」と称す）を蒸発させる庫内蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃと、庫内蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃの全部または一部に低圧低温冷媒を選択的に供給する冷媒分配手段５ａ、５ｂ、５ｃ（以下「電磁弁５」と称す）と、庫内蒸発器６ｂ、６ｃを通過した低圧低温冷媒を二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａに選択的に戻す冷媒分配手段７ｂ、７ｃ（以下「電磁弁７」と称す）と、を有している。
また、蒸発後の低圧低温冷媒が依然保有する冷熱を回収する内部熱交換器８（以下「内部熱交換器」と称す）と、庫外蒸発器９と、各運転モードを実行するために前記機器同士を連通する配管と、を有している。なお、庫外蒸発器９には膨張機構４とを連結する配管４９と、一段目圧縮部１ａとを連結する配管９１とが設置されている。
Further, the
In addition, the internal heat exchanger 8 (hereinafter referred to as “internal heat exchanger”) for recovering the cold heat still held by the low-pressure low-temperature refrigerant after evaporation, the
（バイパス手段）
さらに、内部熱交換器８にはバイパス手段８００が設置されている。バイパス手段８００は、配管７１ａの内部熱交換器８の下流位置に設置された戻り電磁弁７１ｖと、配管７１ａの内部熱交換器８の中間位置から分岐して配管７１ａの戻り電磁弁７１ｖよりも下流位置に連通する第１バイパス配管８１（第１バイパス電磁弁８１ｖが設置されている）および第２バイパス配管８２（第２バイパス電磁弁８２ｖが設置されている）と、を有している。
なお、配管７１ａの内部熱交換器８の上流位置から分岐して配管７１ａの戻り電磁弁７１ｖよりも下流位置に連通する第３バイパス配管８３（第３バイパス電磁弁８３ｖが設置されている）を設置してもよい。
(Bypass means)
Further, a bypass means 800 is installed in the
A third bypass pipe 83 (a third bypass solenoid valve 83v is installed) that branches from the upstream position of the
以下の説明において、第１バイパス配管８１および第２バイパス配管８２をまとめて「バイパス配管８０」と称し、戻り電磁弁７１ｖ、第１バイパス電磁弁８１ｖ、および第２バイパス電磁弁８２ｖをまとめて「バイパス電磁弁８０ｖ」と称する場合がある。
なお、バイパス配管８０を構成する配管の本数は限定するものではない。さらに、バイパス電磁弁８０ｖは、全開または全閉する開閉弁であるものについて説明するが、所定流量を流す流量調整弁であってもよい。
In the following description, the
The number of pipes constituting the
（冷媒の流れ：ＣＨＨ運転モード）
図１において、庫内蒸発器６ａを冷却して、庫内蒸発器６ｂ、６ｃを加熱するものであって、冷媒は太い実線で示す配管を流れ、その流れ方向を矢印で示している。
すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された冷媒は、二段目圧縮部１ｂに直接流入して、高圧高温になり（以下「高圧高温冷媒」と称す）、二段目圧縮部１ｂと庫内蒸発器６ｂ、６ｃとを連結する配管１６ｂ、１６ｃを経由して庫内蒸発器６ｂ、６ｃに供給される。そこで、高圧高温冷媒は庫内蒸発器６ｂ、６ｃの周囲の空気と熱交換して凝縮または降温するから、周囲の空気は加熱されることになる（以下「庫内蒸発器が加熱される」と記載する）。
(Refrigerant flow: CHH operation mode)
In FIG. 1, the
That is, the refrigerant compressed in the first-stage compression unit 1a flows directly into the second-
そして、庫内蒸発器を加熱した冷媒（庫内蒸発器を加熱したことにより、冷媒自体の温度は下降している、以下「高圧中温冷媒」と称す）は、庫内蒸発器６ｂ、６ｃとガスクーラ３とを連結する配管６３ｂ、６３ｃを経由しガスクーラ３に流入し、さらに、内部熱交換器８を経由して膨張機構４に供給される。このとき、ここを通過する冷媒は内部熱交換器８において、冷熱を受け取り冷却される（これについては別途説明する）。
そして、膨張機構４において断熱膨張し冷媒（以下「低圧低温冷媒」と称す）は、膨張機構４と庫内蒸発器６ａとを連結する配管４６ａを経由して庫内蒸発器６ａに供給される。そこで、低圧低温冷媒は庫内蒸発器６ａの周囲の空気と熱交換して蒸発するから、周囲の空気は冷却されることになる（以下「庫内蒸発器が冷却される」と記載する）。
Then, the refrigerant that heated the internal evaporator (the temperature of the refrigerant itself is lowered by heating the internal evaporator, hereinafter referred to as “high-pressure intermediate temperature refrigerant”) is stored in the
The refrigerant that adiabatically expands in the expansion mechanism 4 (hereinafter referred to as “low-pressure low-temperature refrigerant”) is supplied to the
（バイパス手段における熱交換）
そして、庫内蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒（庫内蒸発器を冷却したことにより、冷媒自体の温度は上昇している、以下「低圧中温冷媒」と称す）は、配管７１ａに流れ込み、内部熱交換器８を経由して二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａに戻っている。このとき、以下のように、高圧中温冷媒と低圧中温冷媒との間で熱交換が実行される。
(Heat exchange in bypass means)
Then, the low-pressure low-temperature refrigerant that has passed through the
図１において、戻り電磁弁７１ｖは開き、第１バイパス電磁弁８１ｖと第２バイパス電磁弁８２ｖとは閉じている。このため、前記熱交換が内部熱交換器８の全長に渡って実行される。
図２において、戻り電磁弁７１ｖと第１バイパス電磁弁８１ｖとは閉じ、第２バイパス電磁弁８２ｖが開いている。このため、低圧中温冷媒は内部熱交換器８の途中から分岐している第２バイパス配管８２に流入する。すなわち、前記熱交換が内部熱交換器８の上流側の一部において実行される。
このとき、熱交換に寄与する伝熱面積が変動するから、下流側のバイパス配管８０を使用するほど、熱交換される熱量が増加することになる。
In FIG. 1, the
In FIG. 2, the
At this time, since the heat transfer area contributing to heat exchange varies, the amount of heat exchanged increases as the
（バイパス手段における熱交換の作用）
図３は本発明の実施形態１に係る冷却ユニットにおける熱交換の作用を説明するモリエル線図である。なお、温度を示す線の記載を省略している。
図３の（ａ）および（ｂ）において、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された冷媒（図中「イ」〜「ロ」）は、さらに、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮され高圧高温冷媒になる（図中「ロ」〜「ハ」）。すなわち、位置「ハ」で示す圧力と温度になっている。
そして、庫内蒸発器６ｂ、６ｃにおいて周辺空気に温熱Ｑ６を受け渡し（図中「ハ」〜「二」）、ガスクーラ３において温熱Ｑ３を受け渡し（図中「ニ」〜「ホ」）、さらに、内部熱交換器８において温熱Ｑ８を受け渡す（図中「ホ」〜「ヘ」）。
さらに、膨張機構４において断熱膨張した低圧低温冷媒（図中「ヘ」〜「ト」）は、庫内蒸発器６ａにおいて周辺空気に冷熱ｑ６を受け渡し（図中「ト」〜「チ」）、さらに、内部熱交換器８において低圧中温冷媒に冷熱ｑ８を受け渡し（図中「チ」〜「イ」）、当初の一段目圧縮部１ａ（図中「イ」）に戻っている。
(Operation of heat exchange in the bypass means)
FIG. 3 is a Mollier diagram for explaining the effect of heat exchange in the cooling unit according to
In (a) and (b) of FIG. 3, the refrigerant compressed in the first stage compression section 1a ("A" to "B" in the figure) is further compressed in the second
Then, in the
Further, the low-pressure and low-temperature refrigerant ("F" to "G" in the figure) adiabatically expanded in the
このとき、内部熱交換器８において受け渡される温熱Ｑ８と冷熱ｑ８とは同一熱量であり、庫内蒸発器６ｂ、６ｃとガスクーラ３と内部熱交換器８とにおいて周辺空気に受け渡される冷熱の合計（Ｑ６＋Ｑ３＋Ｑ８）は、庫内蒸発器６ａと内部熱交換器８とにおいて周辺空気に受け渡される温熱と二段式圧縮機１による温熱との合計（ｑ６＋ｑ８＋ｑ１）とは同一熱量である。
また、図３に示すように庫内蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃの熱交換性能が常に十分な場合は、その出口における冷媒の温度は流入する空気の温度に近くなる。このため、内部熱交換器８において、高圧中温冷媒と低圧中温冷媒との交換熱量（Ｑ８、ｑ８）が変化しても庫内蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃの出口における冷媒温度はほとんど変化しない。
At this time, the heat Q8 and the cold heat q8 delivered in the
Also, as shown in FIG. 3, when the heat exchange performance of the
図３の（ａ）において、内部熱交換器８における交換熱量が少ない場合、すなわち、△８だけ減少して、それぞれ冷熱（Ｑ８−△８）、温熱（ｑ８−△８）になった場合、点線のように二段式圧縮機１に流入する低圧中温冷媒の温度は低下する（位置「リ」）。その結果、二段式圧縮機１の吐出温度が低くなる（位置「ヌ」）。このとき、ガスクーラ３における放熱量はＱ３のままであるから、庫内蒸発器６ｂ、６ｃにおける放熱量は「ヌ」と「ニ」とのエンタルピ差となり、「ハ」と「ヌ」とのエンタルピ差分（△６）だけ減少することになる（破線にて示す）。
In FIG. 3 (a), when the amount of heat exchanged in the
図３の（ｂ）において、内部熱交換器８における交換熱量が多い場合、すなわち、△８だけ増加して、それぞれ冷熱（Ｑ８＋△８）、温熱（ｑ８＋△８）になった場合、二段式圧縮機１に流入する低圧中温冷媒の温度は上昇する（位置「イ」から右側の位置「ル」に移動する）。その結果、二段式圧縮機１の吐出温度が高く（位置「ハ」の右側の位置「オ」に移動する）。このとき、ガスクーラ３における放熱量はＱ３のままであるから、庫内蒸発器６ｂ、６ｃにおける放熱量は前記移動したエンタルピ差分（△６）だけ増加することになる（破線にて示す）。
In FIG. 3B, when the amount of exchange heat in the
そうすると、運転状況や周囲温度に応じて、バイパス配管８１、８２を適宜使い分けることによって、交換熱量の変動量△８を調整れば、二段式圧縮機１の吐出温度、並びに庫内蒸発器６ｂ、６ｃにおける放熱量を、一定の値に維持することができる。
Then, if the amount of change Δ8 in the exchange heat amount is adjusted by appropriately using the
（バイパス手段の詳細）
図４は本発明の実施形態１に係る冷却ユニットにおけるバイパス手段の詳細を説明する構成図である。図４において、内部熱交換器８は二重配管構成であって、低圧中温冷媒が流れる配管７１ａが外側に配置され、その中を貫通して高圧中温冷媒が流れる配管３４が配置されている。このとき、低圧中温冷媒は高圧中温冷媒の流れ方向とは逆の方向に流れ、いわゆる「カウンターフロー」になっているから、それぞれの位置における熱伝導を容易（温度差を確保）にするようになっている。
(Details of bypass means)
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating details of the bypass means in the cooling unit according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 4, the
そして、バイパス手段８００は、戻り電磁弁７１ｖと、配管７１ａから分岐した第１バイパス配管８１と、第２バイパス配管８２と、配管７１ａの内部熱交換器８の上流位置から分岐してと配管７１ａの戻り電磁弁７１ｖよりも下流位置に連通する第３バイパス配管８３（第３バイパス電磁弁８３ｖが設置されている）を有している。
したがって、戻り電磁弁７１ｖと第１バイパス電磁弁８１ｖと第２バイパス電磁弁８２ｖとを閉じて、第３バイパス電磁弁８３ｖを開けば、低圧中温冷媒は、内部熱交換器を全く通過しないまま二段式圧縮機１に流入することになる。すなわち、高圧中温冷媒に温熱を受け渡さないから、庫内蒸発器６ａを出たときの温度を略維持することになる。
And the bypass means 800 is branched from the
Therefore, if the
（バイパス手段の制御手段）
図５は、図１に示す冷却ユニットにおけるバイパス手段の制御手段を説明する制御ブロック図である。図５において、ＣＰＵ９０には、二段式圧縮機１の吐出温度（高圧高温冷媒の温度に同じ）と、運転状況（たとえば、ＣＨＨ運転モード等）が入力され、表１に示す要領に基づき、バイパス電磁弁８０ｖを制御する（ＯＮ／ＯＦＦ指令を発する）。
(Bypass means control means)
FIG. 5 is a control block diagram for explaining the control means of the bypass means in the cooling unit shown in FIG. In FIG. 5, the
（バイパス手段の制御フロー）
図６は、図１に示す冷却ユニットにおけるバイパス手段の制御フローを説明するフローチャートである。以下、ステップを「Ｓ」と記載する。図６において、二段式圧縮機１が起動（ＯＮ）されているか判断する（Ｓ１）。次に、二段式圧縮機１の吐出温度と運転状況とを読み込み（Ｓ２）、表１に示す要領に基づきバイパス電磁弁８０ｖの切替え要領を判定する（Ｓ３）。さらに、バイパス電磁弁８０ｖの切替えがあるか否か判断し（Ｓ４）、ある場合には、当該バイパス電磁弁８０ｖに対して切替え指令を発し（Ｓ５）、ない場合には、そのまま終了する。
(Bypass control flow)
FIG. 6 is a flowchart for explaining a control flow of the bypass means in the cooling unit shown in FIG. Hereinafter, the step is described as “S”. In FIG. 6, it is determined whether the two-
（単独冷却運転モード）
（あ）表１において、運転状態が冷却のみの場合（たとえば、ＣＣＣ運転モード）、二段式圧縮機１から吐出された高圧高温冷媒の温度や圧力を極力小さくすることが運転効率を向上するために重要であるから、内部熱交換器の全ての伝熱面積を使うようにバイパス電磁弁８０ｖを制御する。すなわち、戻り電磁弁７１ｖのみ開き、第１バイパス電磁弁８１ｖと第２バイパス電磁弁８２ｖとを閉じる。
（い）一方、二段式圧縮機１から吐出された高圧高温冷媒の温度（以下「吐出温度」と称す）が上限設定温度（Ｔ２）より高い場合、バイパス手段８００では二段式圧縮機１が吸入する低圧中温冷媒の温度（以下「吸入温度」と称す）を下げることができないから、他の手段（たとえば、中間熱交換器２やガスクーラ３に供給する風量を増す等）を実行する。
(Single cooling operation mode)
(A) In Table 1, when the operation state is only cooling (for example, CCC operation mode), reducing the temperature and pressure of the high-pressure high-temperature refrigerant discharged from the two-
(Ii) On the other hand, when the temperature of the high-pressure high-temperature refrigerant discharged from the two-stage compressor 1 (hereinafter referred to as “discharge temperature”) is higher than the upper limit set temperature (T2), the bypass means 800 uses the two-
（同時加熱冷却運転モード）
一方、ヒートポンプ運転によって、庫内を加熱する場合（たとえば、ＣＨＨ運転モード等）、吐出温度は、できる限り高い方がよい。そこで、表1に示すような電磁弁切替え判定を行い、その指令に基づいてバイパス電磁弁８０ｖを制御する（開く）。
(Simultaneous heating / cooling operation mode)
On the other hand, when the interior is heated by heat pump operation (for example, CHH operation mode), the discharge temperature should be as high as possible. Therefore, the electromagnetic valve switching determination as shown in Table 1 is performed, and the bypass
（う）戻り電磁弁７１ｖが開いている状態（第１バイパス電磁弁８１ｖと第２バイパス電磁弁８２ｖが閉じている）で、吐出温度（Ｔ０）が下限設定温度（Ｔ１）より高い場合、バイパス手段８００では吸入温度を下げることができないから、バイパス電磁弁８０ｖの切り替えをしないで、他の手段（たとえば、中間熱交換器２やガスクーラ３に供給する風量を増す等）を実行する。
（え）一方、戻り電磁弁７１ｖが開いている状態（第１バイパス電磁弁８１ｖと第２バイパス電磁弁８２ｖが閉じている）で、吐出温度（Ｔ０）が下限設定温度（Ｔ１）より低い場合、戻り電磁弁７１ｖを閉じて第１バイパス電磁弁８１ｖを開く切替えをする。そうすると、低圧中温冷媒は内部熱交換器８の中間位置からバイパスされるため、伝熱面積が減少して温熱の受け渡し量が減り、吸入温度が上がることになる。
(Iii) When the
(E) On the other hand, when the
（お）また、第１バイパス電磁弁８１ｖが開いている状態（戻り電磁弁７１ｖと第２バイパス電磁弁８２ｖが閉じている）で、吐出温度（Ｔ０）が上限設定温度（Ｔ２）より高い場合、二段式圧縮機１が吸入する低圧中温冷媒の温度を下げるように、第１バイパス電磁弁８１ｖを閉じて戻り電磁弁７１ｖを開く切替えをする。そうすると、内部熱交換器８の全長で熱交換が実行されることになるから、伝熱面積が増加して温熱の受け渡し量が増し、吸入温度が下がることになる。
（か）一方、吐出温度（Ｔ０）が下限設定温度（Ｔ１）より低い場合、第１バイパス電磁弁８１ｖを閉じて第２バイパス電磁弁８２ｖを開く切替えをする。そうすると、低圧中温冷媒は内部熱交換器８のさらに上流からバイパスされるから、伝熱面積がさらに減少して温熱の受け渡し量が減り、吸入温度が上がることになる。
（き）なお、吐出温度（Ｔ０）が下限設定温度（Ｔ１）と上限設定温度（Ｔ２）の間にある場合は、バイパス電磁弁８０ｖを切替えることなく、第１バイパス電磁弁８１ｖを開いたままにしておく。
(O) When the first
On the other hand, when the discharge temperature (T0) is lower than the lower limit set temperature (T1), the first
(I) When the discharge temperature (T0) is between the lower limit set temperature (T1) and the upper limit set temperature (T2), the first
（く）さらに、第２バイパス電磁弁８２ｖが開いている状態（戻り電磁弁７１ｖと第１バイパス弁８１ｖが閉じている）で、吐出温度（Ｔ０）が上限設定温度（Ｔ２）より高い場合、第２バイパス電磁弁８２ｖを閉じて第１バイパス電磁弁８１ｖを開く切替えをする。そうすると、内部熱交換器８のより長い範囲で熱交換が実行されることになるから、伝熱面積が増加して温熱の受け渡し量が増し、吸入温度が下がることになる。
(C) Furthermore, when the second
［実施形態２］
（冷却ユニットの構成）
図７〜図１３は本発明の実施形態２に係る自動販売機に設置された冷却ユニットの運転モードを説明する模式図である。なお、実施形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図７において、冷却ユニット２００は、冷却ユニット１００（実施形態１）と同じ機器を有し、以下に説明する冷媒の流れを実行するため、適宜、所定の機器間を連結する配管（電磁弁が設置されているものがある）を追加している。
なお、内部熱交換器８に設置されているバイパス手段８００は、冷媒の流れ方に応じて、高圧高温冷媒または中圧中温冷媒に、低圧低温冷媒が依然保有する冷熱が受け渡されるものである（これについては別途詳細に説明する）。
[Embodiment 2]
(Configuration of cooling unit)
7 to 13 are schematic diagrams for explaining the operation mode of the cooling unit installed in the vending machine according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to this same part as
In FIG. 7, the cooling unit 200 includes the same equipment as the cooling unit 100 (Embodiment 1), and in order to execute the flow of the refrigerant described below, a pipe (solenoid valve is connected) between predetermined equipment as appropriate. Some are installed).
The bypass means 800 installed in the
（ＣＨＨ運転モード）
図７に示すＣＨＨ運転モード１は、庫内蒸発器６ａに低圧低温冷媒を、庫内蒸発器６ｂ、６ｃに中圧中温冷媒を供給するものであって、冷媒は太い実線で示す配管を流れ、その流れ方向を矢印で示している。
すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された中圧中温冷媒は、一段目圧縮部１ａと庫内蒸発器６ｂ、６ｃとを連結する配管１６ｂ、１６ｃを経由して庫内蒸発器６ｂ、６ｃに供給される。そこで、中圧中温冷媒は庫内蒸発器６ｂ、６ｃの周囲の空気と熱交換して凝縮または降温するから、周囲の空気は加熱されることになる（以下「庫内蒸発器が加熱される」と記載する）。
(CHH operation mode)
In the
That is, the medium-pressure intermediate temperature refrigerant compressed in the first stage compression unit 1a is transferred to the
そして、庫内蒸発器６ｂ、６ｃと二段目圧縮部１ｂとを連結する配管６１ｂ、６１ｃを経由し二段目圧縮部１ｂに供給される。このとき、配管６１ｂ、６１ｃはバイパス配管６２によって中間熱交換器２に連結されているから、庫内蒸発器６ｂ、６ｃを通過した中圧中温冷媒は、バルブ操作によってその全量または一部が中間熱交換器２を通過し、あるいは、その全量が中間熱交換器２を通過しないで直接、二段目圧縮部１ｂに供給されることになる。
And it supplies to the 2nd step |
さらに、二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された冷媒（高圧高温冷媒になる）は、二段目圧縮部１ｂとガスクーラ３とを連結する配管１３と、ガスクーラ３と、ガスクーラ３と膨張機構４とを連結する配管３４とを経由して膨張機構４に供給される。このとき、配管３４は内部熱交換器８の一部を形成しているから、高圧高温冷媒は内部熱交換器８において、冷熱を受け取り冷却される（これについては別途説明する）。
そして、膨張機構４において断熱膨張した低圧低温冷媒は、膨張機構４と庫内蒸発器６ａとを連結する配管４６ａを経由して庫内蒸発器６ａに供給される。そこで、低圧低温冷媒は庫内蒸発器６ａの周囲の空気と熱交換して蒸発するから、周囲の空気は冷却されることになる（以下「庫内蒸発器が冷却される」と記載する）。
Furthermore, the refrigerant (which becomes a high-pressure and high-temperature refrigerant) compressed in the second-
The low-pressure and low-temperature refrigerant adiabatically expanded in the
そして、庫内蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒は、配管７１ａを経由して一段目圧縮部１ａに戻されている。このとき、配管７１ａは内部熱交換器８の一部を形成しているから、低圧低温冷媒が保有する冷熱は内部熱交換器８において、配管３４を流れる高圧高温冷媒に受け渡されることになる。
なお、バイパス電磁弁８０ｖの制御（開閉）は実施形態１に準じる、すなわち、前記吐出温度を「中圧中温冷媒（一段目圧縮部１ａから吐出した冷媒）の温度」と読み替える。
The low-pressure low-temperature refrigerant that has passed through the
The control (opening / closing) of the
なお、配管１６ｃ、１６ｂ等は適宜統合または分岐され、所定位置に電磁弁や逆流防止弁（逆止弁）あるいは、三方弁、流量調整弁（これらを「開閉バルブ」と総称している）が設置されている。
このとき、庫内蒸発器６ｂ、６ｃには、高圧高温冷媒に比較して低圧で低温である中圧中温冷媒が供給されるから、庫内蒸発器６ｂ、６ｃに過酷な耐圧性が要求されることがなく、製造コストの上昇が抑えられ、且つ、故障や劣化のおそれが低減する。
The
At this time, the
（ＨＨＨ運転モード）
図８に示すＨＨＨ運転モード２は、庫外蒸発器９を使用している。すなわち、庫外蒸発器９には膨張機構４とを連結する配管４９と、一段目圧縮部１ａとを連結する配管９１とを開通し、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと庫内蒸発器６ａとを連結する配管１６ａと、庫内蒸発器６ａと二段目圧縮部１ｂとを連結する配管６１ａとを開通している。
(HHH operation mode)
The
したがって、中圧中温冷媒は庫内蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃに供給され、庫内蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃを通過した後二段目圧縮部１ｂと供給されて高圧高温冷媒になり、高圧高温冷媒は膨張機構４を通過した後、庫外蒸発器９に流入して蒸発し、再度一段目圧縮部１ａに戻るから、冷凍サイクルが形成される。すなわち、ＨＨＨ運転モード２では、加熱用のヒータを別途設置することなくＨＨＨ運転モードを実行することが可能になる。
Therefore, the medium-pressure medium temperature refrigerant is supplied to the
そして、ＣＨＨ運転モード１と同様に、バイパス電磁弁８０ｖの制御（開閉）は実施形態１に準じ、前記吐出温度を「中圧中温冷媒（一段目圧縮部１ａから吐出した冷媒）の温度」と読み替える。
As in the
（ＣＨＨ運転モード）
図９に示すＣＨＨ運転モード３は、庫内蒸発器６ａに低圧低温冷媒を、庫内蒸発器６ｂ、６ｃに高圧高温冷媒（高圧高温冷媒に同じ）を供給するものである。すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された中圧中温冷媒は、中間熱交換器２において冷却され、二段目圧縮部１ｂにおいて高圧高温の高圧高温冷媒に圧縮される。そして、高圧高温冷媒は、二段目圧縮部１ｂと庫内蒸発器６ｂ、６ｃとを連結する配管１６０ｂ、１６０ｃを経由して庫内蒸発器６ｂ、６ｃに供給される。
(CHH operation mode)
In the
さらに、庫内蒸発器６ｂ、６ｃを通過した高圧高温冷媒は、庫内蒸発器６ｂ、６ｃと内部熱交換器８とを連結する配管６８ｂ、６８ｃを経由し内部熱交換器８に供給される。このとき、配管６８ｂ、６８ｃはバイパス配管６３によってガスクーラ３に連結しているから、庫内蒸発器６ｂ、６ｃを通過した高圧高温冷媒は、バルブ操作によってその全量または一部がガスクーラ３を通過するように、あるいは、その全量がガスクーラ３を通過しないようにすることができる。
また、内部熱交換器８において、庫内蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒の冷熱が庫内蒸発器６ｂ、６ｃを通過した高圧高温冷媒に受け渡されることになる。そして、ＣＨＨ運転モード１と同様に、バイパス電磁弁８０ｖを実施形態１に準じて制御（開閉）する。このとき、前記吐出温度を「中圧中温冷媒（一段目圧縮部１ａから吐出した冷媒）の温度」と読み替える。
Further, the high-pressure and high-temperature refrigerant that has passed through the
In the
（ＣＨＨ運転モード）
図１０に示すＣＨＨ運転モード４は、庫内蒸発器６ａに低圧低温冷媒を、庫内蒸発器６ｂに中圧中温冷媒（中圧高温冷媒に同じ）を、庫内蒸発器６ｃに高圧高温冷媒（高圧高温冷媒に同じ）を供給するものである。すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された中圧中温冷媒は、配管１６ｂを経由して庫内蒸発器６ｂに供給される。そして、庫内蒸発器６ｂを通過した中圧中温冷媒は、配管６１ｂを経由し二段目圧縮部１ｂに供給される。このとき、配管６１ｂはバイパス配管６２によって中間熱交換器２に連結しているから、庫内蒸発器６ｂを通過した中圧中温冷媒は、バルブ操作によってその全量または一部が中間熱交換器２を通過し、あるいは、その全量が中間熱交換器２を通過しないで、二段目圧縮部１ｂに供給されることになる。
(CHH operation mode)
In the
さらに、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された高圧高温冷媒は、配管１６０ｃを経由して庫内蒸発器６ｃに供給され、庫内蒸発器６ｃを通過した高圧高温冷媒は配管６８ｃを経由し内部熱交換器８に流入する。このとき、配管６８ｃはバイパス配管６３によってガスクーラ３に連結しているから、庫内蒸発器６ｃを通過した高圧高温冷媒は、バルブ操作によってその全量または一部がガスクーラ３を通過、あるいは、その全量がガスクーラ３を通過しないことになる。
また、内部熱交換器８において、庫内蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒の冷熱が庫内蒸発器６ｃを通過する高圧高温冷媒に受け渡されることになる。そして、ＣＨＨ運転モード１と同様に、バイパス電磁弁８０ｖを実施形態１に準じて制御（開閉）する。このとき、前記吐出温度を「中圧中温冷媒（一段目圧縮部１ａから吐出した冷媒）の温度」と読み替える。
Further, the high-pressure and high-temperature refrigerant compressed in the second-
In the
（ＣＨＨ運転モード）
図１１および図１２において、ＣＨＨ運転モード５および６は、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと中間熱交換器２とを連結する配管１２と、二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂとガスクーラ３とを連結する配管１３と、配管１６ｂと配管１６０ｃとを連結する配管１６ｂｃと、配管６１ｂと配管６８ｃとを連結する配管１８ｂｃ（庫内蒸発器６ｃと内部熱交換器８とを連結する配管に相当する）とを開通している。なお、各配管には開閉バルブが設置されている。
(CHH operation mode)
11 and 12, the
図１１に示すＣＨＨ運転モード５は、中圧中温冷媒のみを庫内蒸発器６ｂ、６ｃに供給する。すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された中圧中温冷媒は、配管１６ｂｃにおいて配管１６ｂおよび配管１６０ｃに分岐され、庫内蒸発器６ｂおよび庫内蒸発器６ｃに供給され、庫内蒸発器６ｂを通過して配管６１ｂに流入し、また、庫内蒸発器６ｃを通過して配管６８ｃに流入し、さらに、配管１８ｂｃにおいて合流して、直接または中間熱交換器２をバイパスして二段目圧縮部１ｂに戻っている。
そして、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された高圧高温冷媒は、配管１３を経由してガスクーラ３に供給され、さらに、内部熱交換器８および膨張機構４を経由して庫内蒸発器６ａに供給される。
また、内部熱交換器８において、庫内蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒の冷熱がガスクーラ３を通過した高圧高温冷媒に受け渡されることになる。そして、ＣＨＨ運転モード１と同様に、バイパス電磁弁８０ｖを実施形態１に準じて制御（開閉）する。このとき、前記吐出温度を「中圧中温冷媒（一段目圧縮部１ａから吐出した冷媒）の温度」と読み替える。
In the
The high-pressure and high-temperature refrigerant compressed in the second-
In the
図１２に示すＣＨＨ運転モード６は、高圧高温冷媒のみを庫内蒸発器６ｂ、６ｃに供給する。すなわち、配管１２を経由して中間熱交換器２に供給された中圧中温冷媒は、そのまま二段目圧縮部１ｂに戻る。二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された高圧高温冷媒は、配管１６ｂｃにおいて配管１６ｂおよび配管１６０ｃに分岐され、庫内蒸発器６ｂおよび庫内蒸発器６ｃに供給され、庫内蒸発器６ｃを通過して配管６８ｃに流入し、また、庫内蒸発器６ｂを通過して配管６１ｂに流入し、配管１８ｂｃにおいて配管６８ｃに合流する。そして、直接またはガスクーラ３をバイパスして内部熱交換器８に流れ込み、膨張機構４を経由して庫内蒸発器６ａに供給される。
また、内部熱交換器８において、庫内蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒の冷熱がガスクーラ３を通過した高圧高温冷媒に受け渡されることになる。そして、ＣＨＨ運転モード１と同様に、バイパス電磁弁８０ｖを実施形態１に準じて制御（開閉）する。このとき、前記吐出温度を「中圧中温冷媒（一段目圧縮部１ａから吐出した冷媒）の温度」と読み替える。
In the
In the
（ＨＨＨ運転モード）
図１３に示すＨＨＨ運転モード７は、庫外蒸発器９を有し、庫外蒸発器９と膨張機構４とを連結する配管４９、および庫外蒸発器９と一段目圧縮部１ａとを連結する配管９１とが開通している。したがって、中圧中温冷媒は、配管１６ａ、１６ｂを経由して庫内蒸発器６ａ、６ｂに供給され、庫内蒸発器６ａ、６ｂを通過した後は、配管６１ａ、６１ｂを経由して、直接または中間熱交換器２をバイパスして二段目圧縮部１ｂに戻っている。そして、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された高圧高温冷媒は、配管１６０ｃを経由して庫内蒸発器６ｃに供給され、庫内蒸発器６ｃを通過した後は、配管６８ｃを経由して、直接またはガスクーラ３をバイパスして内部熱交換器８に流れ込んでいる。
(HHH operation mode)
The
さらに、内部熱交換器８を通過した高圧高温冷媒は膨張機構４を通過して低圧低温冷媒となり、配管４９を経由して庫外蒸発器９に供給されて蒸発し、再度、配管９１を経由して一段目圧縮部１ａに戻るから、冷凍サイクルが形成され、ＨＨＨ運転モードが実行される。よって、加熱用のヒータを別途設置する必要がない。
また、内部熱交換器８において、庫外蒸発器９を通過した低圧低温冷媒は内部熱交換器８に流入するから、低圧低温冷媒が保有する冷熱が、膨張機構４に流入直前の高圧中温冷媒に受け渡されることになる。そして、ＣＨＨ運転モード１と同様に、バイパス電磁弁８０ｖは実施形態１に準じて制御（開閉）される。このとき、前記吐出温度は「中圧中温冷媒（一段目圧縮部１ａから吐出した冷媒）の温度」と読み替えられる。
Further, the high-pressure and high-temperature refrigerant that has passed through the
In the
［実施形態３］
（自動販売機）
図１４および図１５は本発明の実施形態３に係る自動販売機を示す、図１４は側面視の断面図、図１５は正面視の断面図である。図１４、１５において、自動販売機６００は、断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体６０１（以下「キャビネット」と称す）と、キャビネット６０１を商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃに分割する仕切り板６０３ａｂ、６０３ｂｃと、商品Ｓを補充する際に開閉する断熱扉６０４（以下「商品補充用扉」と称す）と、キャビネット６０１と外気とを遮断するための断熱扉６０５（以下「内扉」と称す）と、収納した各種商品Ｓの表示や販売する商品を選択する選択ボタン等が配置された前扉６０６とを有している。
なお、符号に付した添え字「ａ、ｂ、ｃ」は、それぞれ商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃに設置されることを示し、商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃにおいて共通する内容については添え字「ａ、ｂ、ｃ」を省略する。
[Embodiment 3]
(vending machine)
14 and 15 show a vending machine according to the third embodiment of the present invention. FIG. 14 is a side sectional view and FIG. 15 is a front sectional view. 14 and 15, a
The subscripts “a, b, c” attached to the symbols indicate that they are installed in the
各商品収納庫６０２には、商品Ｓを収納するための商品ラック６０８と、商品ラック６０８から落下した商品Ｓを取出すための商品取出し口６０９と、商品ラック６０８から落下した商品Ｓを商品取出し口６０９まで誘導する商品誘導手段６１０（以下「シュータ」と称す）が設置されている。
そして、商品収納庫６０２はシュータ６１０によって上下に区分され、その下方部分に庫内部品収納室６１２が形成されている。庫内部品収納室６１２には冷却ユニット１００の庫内蒸発器６（図１参照）と、庫内蒸発器６を通過する風流れを形成して庫内空気を循環するための送風手段６１４（以下「庫内ファン」と称す）が設置されている。
Each
The
また、商品収納庫６０２の背面側には、庫内空気を商品ラック６０８の内部を経由して庫内ファン６１４に循環させるための循環ダクト６１７が設けられ、循環ダクト６１７の下方位置に設けられた空気吹出口６１６が庫内蒸発器６を収容する熱交換室６６０に連通し、熱交換室６６０が庫内ファン６１４を収容するファンカバー６１５に連通し、シュータ６１０には空気が通過する多数の通気孔６１１が設けられている。
さらに、庫内部品収納室６１２の下方には、機械室６１９と電装品収納室６２０が形成され、機械室６１９には冷却ユニット１００の二段式圧縮機１やガスクーラ３に送風する庫外ファン３０等が、電装品収納室６２０には自動販売機６００を制御する各電装品および冷却ユニット１００の制御手段の一部が収容されている（図示しない）。
A
Furthermore, a
したがって、自動販売機６００において、商品収納庫６０２が冷却ユニット１００の庫内蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃによって冷却または加熱され、冷却ユニット１００が前記作用効果を奏するものであるから、外気温度に関わらず、自動販売機６００に収納された商品を所望の温度に加熱または冷却することができる。
すなわち、同時加熱冷却運転（商品収納庫の加熱と冷却を同時に行うヒートポンプ運転）時には、蒸発温度の設定値を第１の設定温度として蒸発温度を制御し、加熱単独運転（いずれの商品収納庫においても冷却負担が無いヒートポンプ運転）時には、熱収支バランスを保つために庫外へ冷気を排熱する冷凍回路構成に切替えて庫内を加熱して、冷熱を庫外へ排熱する。
Therefore, in the
That is, at the time of simultaneous heating and cooling operation (heat pump operation in which the product storage is heated and cooled at the same time), the evaporation temperature is controlled with the set value of the evaporation temperature as the first set temperature, and the single heating operation (in any product storage) At the time of heat pump operation with no cooling burden), in order to maintain the heat balance, the interior is switched to a refrigeration circuit configuration that exhausts cool air to the outside of the cabinet, the inside of the cabinet is heated, and the cold heat is exhausted to the outside.
このとき、冷却ユニット１００はバイパス手段８００を有しているから、内部熱交換器８において、二段式圧縮機から吐出される冷媒（高圧高温冷媒または中圧中温冷媒）の吐出温度に応じた、熱交換（冷熱の回収）が実行されるから、運転状況や周辺温度に関わらず、商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃに収納された商品Ｓを所望の温度に加熱または冷却することができる。
At this time, since the
本発明によれば、冷却ユニットが吐出温度を調整することができ、また、これを装備した自動販売機は収納された商品を所望の温度に加熱または冷却することができるから、本発明は各種冷却ユニットや各種自動販売機に広く利用することができる。 According to the present invention, the cooling unit can adjust the discharge temperature, and the vending machine equipped with the cooling unit can heat or cool the stored product to a desired temperature. It can be widely used for cooling units and various vending machines.
１ 二段式圧縮機
１ａ 一段目圧縮部
１ｂ 二段目圧縮部
２ 中間熱交換器
３ ガスクーラ
４ 膨張機構
５ 冷媒分配手段（電磁弁）
６ 庫内蒸発器
７ 冷媒分配手段（電磁弁）
８ 内部熱交換器
９ 庫外蒸発器
３０ 庫外ファン
７１ｖ 戻り電磁弁
８１ 第１バイパス配管（バイパス配管）
８２ 第２バイパス配管（バイパス配管）
８３ 第３バイパス配管（バイパス配管）
８１ｖ 第１バイパス電磁弁（バイパス電磁弁）
８２ｖ 第２バイパス電磁弁（バイパス電磁弁）
８３ｖ 第３バイパス電磁弁（バイパス電磁弁）
１００ 冷却ユニット
２００ 冷却ユニット
６００ 自動販売機
６０１ キャビネット
６０２ 商品収納庫
６０４ 断熱扉
６０５ 断熱扉
６０６ 前扉
６０８ 商品ラック
６０９ 商品取出し口
６１０ シュータ
６１２ 庫内部品収納室
６１４ 庫内ファン
６１５ ファンカバー
６１６ 空気吹出口
６１７ 循環ダクト
６１９ 機械室
６２０ 電装品収納室
６６０ 熱交換室
８００ バイパス手段
DESCRIPTION OF
6
8
82 Second bypass piping (bypass piping)
83 3rd bypass piping (bypass piping)
81v first bypass solenoid valve (bypass solenoid valve)
82v second bypass solenoid valve (bypass solenoid valve)
83v 3rd bypass solenoid valve (bypass solenoid valve)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
冷媒を冷却する中間熱交換器およびガスクーラと、
圧縮された冷媒を膨張する膨張機構と、
冷媒を蒸発または凝縮させる庫内蒸発器と、
前記庫内蒸発器を通過した冷媒の保有する冷熱の一部を前記膨張機構に流入する前の冷媒に受け渡す内部熱交換器とを具備し、
前記内部熱交換器の出口部に出口開閉手段を設置すると共に、前記内部熱交換器の中間部または入口部の一方または両方から、前記内部熱交換器の出口部の下流に連通するバイパス開閉手段を具備するバイパス配管を設けたことを特徴とする冷却ユニット。 A two-stage compressor comprising a first-stage compression section that compresses the refrigerant to an intermediate pressure and a second-stage compression section that compresses the refrigerant to a predetermined pressure;
An intermediate heat exchanger and a gas cooler for cooling the refrigerant;
An expansion mechanism for expanding the compressed refrigerant;
An internal evaporator that evaporates or condenses the refrigerant;
An internal heat exchanger that delivers a part of the cold heat of the refrigerant that has passed through the internal evaporator to the refrigerant before flowing into the expansion mechanism,
Bypass opening / closing means provided with an outlet opening / closing means at an outlet portion of the internal heat exchanger and communicating with one or both of an intermediate portion and an inlet portion of the internal heat exchanger downstream of the outlet portion of the internal heat exchanger A cooling unit provided with a bypass pipe.
前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒が前記庫内蒸発器のうちの一方の庫内蒸発器に直接供給され、
該一方の庫内蒸発器を通過した冷媒が直接、または全部若しくは一部が前記ガスクーラを経由して前記内部熱交換器に供給され、
前記内部熱交換器を通過した冷媒は前記膨張機構において膨張し、
該膨張した冷媒が前記庫内蒸発器のうちの他方の庫内蒸発器に供給され、
前記庫内蒸発器のうちの他方の庫内蒸発器を通過した冷媒が前記内部熱交換器に供給される際、
前記出口開閉手段および前記バイパス開閉手段をそれぞれ開閉して、当該冷媒が、前記内部熱交換器の全長を通過、または前記内部熱交換器を途中まで通過、あるいは前記内部熱交換器を通過しない、の何れかであることを特徴とする請求項１記載の冷却ユニット。 The refrigerant compressed in the first stage compression unit is directly supplied to the second stage compression unit,
The refrigerant compressed in the second stage compression section is directly supplied to one of the internal evaporators,
The refrigerant that has passed through the one internal evaporator is directly or entirely or partially supplied to the internal heat exchanger via the gas cooler,
The refrigerant that has passed through the internal heat exchanger expands in the expansion mechanism,
The expanded refrigerant is supplied to the other internal evaporator of the internal evaporators,
When the refrigerant that has passed through the other internal evaporator of the internal evaporator is supplied to the internal heat exchanger,
Opening and closing the outlet opening and closing means and the bypass opening and closing means, respectively, the refrigerant passes through the entire length of the internal heat exchanger, passes through the internal heat exchanger halfway, or does not pass through the internal heat exchanger, The cooling unit according to claim 1, wherein the cooling unit is any one of the following.
前記一段目圧縮部において圧縮された冷媒が前記二段目圧縮部に直接供給され、
前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒が前記庫内蒸発器に直接供給され、
該庫内蒸発器を通過した冷媒が直接、または全部若しくは一部が前記ガスクーラを経由して前記内部熱交換器に供給され、
前記内部熱交換器を通過した冷媒は前記膨張機構において膨張し、
該膨張した冷媒が前記庫外蒸発器に供給され、
前記庫外蒸発器を通過した冷媒が前記内部熱交換器に供給される際、
前記出口開閉手段および前記バイパス開閉手段をそれぞれ開閉して、当該冷媒が、前記内部熱交換器の全長を通過、または前記内部熱交換器を途中まで通過、あるいは前記内部熱交換器を通過しない、の何れかであることを特徴とする請求項１記載の冷却ユニット。 An external evaporator that evaporates or condenses the refrigerant is installed,
The refrigerant compressed in the first stage compression unit is directly supplied to the second stage compression unit,
The refrigerant compressed in the second stage compression unit is directly supplied to the internal evaporator,
The refrigerant that has passed through the internal evaporator is supplied directly or in whole or in part to the internal heat exchanger via the gas cooler,
The refrigerant that has passed through the internal heat exchanger expands in the expansion mechanism,
The expanded refrigerant is supplied to the outside evaporator,
When the refrigerant that has passed through the external evaporator is supplied to the internal heat exchanger,
Opening and closing the outlet opening and closing means and the bypass opening and closing means, respectively, the refrigerant passes through the entire length of the internal heat exchanger, passes through the internal heat exchanger halfway, or does not pass through the internal heat exchanger, The cooling unit according to claim 1, wherein the cooling unit is any one of the following.
該筐体を複数の商品収納庫に分割する仕切板と、
前記商品収納庫のそれぞれに対応する商品搬出口を具備し、前記開口部を開閉する断熱扉と、
前記商品収納庫のそれぞれに配置され、商品を収納して順次下方に搬出する機能を有する商品ラックと、
該商品ラックから落下した商品を前記商品搬出口に誘導するシュータと、
該シュータの下方に配置されて空気の流れを形成する送風手段と、
該送風手段によって形成された空気の流れを前記商品ラックの内部を経由して前記送風手段に循環させるための循環ダクトと、
請求項１乃至３の何れかに記載の冷却ユニットと、を有し、
前記冷却ユニットを構成する庫内蒸発器が、前記商品収納庫のシュータの下方に配置されていることを特徴とする自動販売機。
A housing surrounded by a heat insulating material and having an opening on one side;
A partition plate for dividing the housing into a plurality of product storages;
A heat insulating door that opens and closes the opening, comprising a product exit corresponding to each of the product storages,
A product rack disposed in each of the product storages and having a function of storing products and sequentially transporting them downward;
A shooter for guiding a product dropped from the product rack to the product exit;
An air blowing means disposed below the shooter to form an air flow;
A circulation duct for circulating a flow of air formed by the blowing means to the blowing means via the inside of the commodity rack;
A cooling unit according to any one of claims 1 to 3,
A vending machine, wherein an internal evaporator constituting the cooling unit is disposed below a shooter of the commodity storage.
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