以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷媒回路装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1である冷媒回路装置が適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。ここで例示する自動販売機は、本体キャビネット1を備えている。
本体キャビネット1は、前面が開口した直方状の形態をなすものである。この本体キャビネット1には、その内部に例えば2つの断熱仕切板2によって仕切られた3つの独立した商品収容庫3が左右に並んだ態様で設けてある。この商品収容庫3は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を所望の温度に維持した状態で収容するためのもので、断熱構造を有している。
図2は、図1に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫の断面側面図である。尚、ここでは右側の商品収容庫3(以下、適宜右庫3aとも称する)の内部構造について示すが、中央の商品収容庫3(以下、適宜中庫3bとも称する)および左側の商品収容庫3(以下、適宜左庫3cとも称する)の内部構造も右庫3aと略同じような構成である。尚、本明細書における右側とは、自動販売機を正面から見た場合の右方を示し、左側とは、自動販売機を正面から見た場合の左方を示す。
かかる図2に示すように、本体キャビネット1の前面には、外扉4および内扉5が設けてある。外扉4は、本体キャビネット1の前面開口を開閉するためのものであり、内扉5は、商品収容庫3の前面を開閉するためのものである。この内扉5は、上下に分割してあり、上側の扉5aは商品を補充する際に開閉するものである。
上記商品収容庫3には、商品収納ラック6、搬出機構7および搬出シュータ8が設けてある。商品収納ラック6は、商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。搬出機構7は、商品収納ラック6の下部に設けてあり、この商品収納ラック6に収納された商品群の最下位にある商品を1つずつ搬出するためのものである。搬出シュータ8は、搬出機構7から搬出された商品を外扉4に設けられた商品取出口4aに導くためのものである。
図3は、図1および図2に示した自動販売機に適用された冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。ここで例示する冷媒回路装置10は、主冷媒回路20および副冷媒回路30を備えてなるものである。
主冷媒回路20は、圧縮機21、凝縮器22、膨張機構23および蒸発器24を冷媒配管25にて順次接続して構成してあり、内部に冷媒が封入してある。
圧縮機21は、図2にも示すように機械室9に配設してある。機械室9は、本体キャビネット1の内部であって商品収容庫3と区画され、かつ商品収容庫3の下方側の室である。この圧縮機21は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態(高温高圧冷媒)にして吐出口より吐出するものである。
凝縮器22は、図2にも示すように圧縮機21と同様に機械室9に配設してある。この凝縮器22は、通過する冷媒を凝縮させるものである。より詳細に説明すると、圧縮機21で圧縮され、かつ吐出口から吐出されて冷媒配管25を通じて送出された冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。
この凝縮器22と圧縮機21とを接続する冷媒配管25には、高圧側電磁弁261が設けてある。かかる高圧側電磁弁261は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。図2および図3における符号F1は、凝縮器22の近傍に配設された庫外送風ファンである。この庫外送風ファンF1は、凝縮器22の周囲に外気を送風させるものである。
膨張機構23は、図2にも示すように圧縮機21および凝縮器22と同様に機械室9に配設してある。この膨張機構23は、複数(図示の例では2つ)のキャピラリーチューブ231,232を直列となる態様で配列して構成してあり、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。図3中の符号262は、逆止弁である。
蒸発器24は、複数(図示の例では3つ)設けてあり、各商品収容庫3の内部に配設してある。ここで、これら蒸発器24と膨張機構23(キャピラリーチューブ232)とを接続する冷媒配管25は、その途中の分岐点251で3つに分岐して、右庫3aに配設された蒸発器24(以下、第1蒸発器24aとも称する)の入口側に、中庫3bに配設された蒸発器24(以下、第2蒸発器24bとも称する)の入口側に、左庫3cの内部に配設された蒸発器24(以下、第3蒸発器24cとも称する)の入口側にそれぞれ接続してある。
また、この冷媒配管25においては、分岐点251から第1蒸発器24a〜第3蒸発器24cのそれぞれに至る途中に低圧側電磁弁263,264,265が設けてある。低圧側電磁弁263,264,265は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。
これら蒸発器24の出口側に接続された冷媒配管25は、途中の合流点252で合流し、アキュムレータ27を介して圧縮機21に接続している。ここで、アキュムレータ27は、通過する冷媒が気液混合冷媒である場合に、液相冷媒を貯留して気相冷媒を通過させるためのものである。
副冷媒回路30は、上記主冷媒回路20から分岐して形成された回路であり、庫内熱交換器31および庫外熱交換器32を備えている。
庫内熱交換器31は、複数(図示の例では2つ)設けてあり、一方が中庫3bの内部で、他方が左庫3cの内部に配設してある。これら庫内熱交換器31は、通過する冷媒を配設された商品収容庫3(中庫3bおよび左庫3c)の内部空気(内部雰囲気)との間で熱交換、すなわち通過する冷媒と対象となる商品収容庫3(中庫3bおよび左庫3c)の内部空気とを熱交換させるものである。これら庫内熱交換器31は、共通の分岐導入冷媒配管33を介して上記圧縮機21に接続されている。
分岐導入冷媒配管33は、圧縮機21と凝縮器22とを結ぶ冷媒配管25の途中の高圧側分岐点253から分岐して圧縮機21で圧縮された冷媒(高圧冷媒)を導入する分岐導入経路である。この分岐導入冷媒配管33は、その途中でさらに分岐して一方が中庫3bの庫内熱交換器31に、他方が左庫3cの庫内熱交換器31にそれぞれ接続してある。
かかる分岐導入冷媒配管33においては、分岐個所の下流側にそれぞれ分岐電磁弁341,342が設けてある。分岐電磁弁341,342は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。
つまり、各庫内熱交換器31は、分岐導入冷媒配管33を通じて圧縮機21で圧縮された冷媒が供給されるものであるので、通過する冷媒を凝縮させて対象となる商品収容庫3(中庫3b、左庫3c)の内部空気を加熱するものである。
ここで、各商品収容庫3の内部には、庫内送風ファンが配設してある。右庫3aの内部にある庫内送風ファン(以下、右庫内送風ファンF2ともいう)は、第1蒸発器24aの近傍に配設してあり、第1蒸発器24aにより冷却された内部空気を右庫3aの内部で循環させるものである。中庫3bの内部にある庫内送風ファン(以下、中庫内送風ファンF3ともいう)は、第2蒸発器24bおよび庫内熱交換器31の近傍に配設してあり、第2蒸発器24bにより冷却された内部空気、あるいは庫内熱交換器31により加熱された内部空気を中庫3bの内部で循環させるものである。左庫3cの内部にある庫内送風ファン(以下、左庫内送風ファンF4ともいう)は、第3蒸発器24cおよび庫内熱交換器31の近傍に配設してあり、第3蒸発器24cにより冷却された内部空気、あるいは庫内熱交換器31により加熱された内部空気を左庫3cの内部で循環させるものである。
これら庫内熱交換器31の出口側にはそれぞれ冷媒配管35が接続してあり、これら冷媒配管35は途中で合流して庫外熱交換器32の入口側に接続してある。ここで、図3中の符号361,362は、逆止弁である。
庫外熱交換器32は、圧縮機21と同様に機械室9に配設してある。この庫外熱交換器32は、通過する冷媒を周囲空気との間で熱交換、すなわち通過する空気と周囲空気(例えば外気)とを熱交換させるものである。より詳細に説明すると、庫外熱交換器32は、冷媒配管35を通じて庫内熱交換器31から供給された冷媒、すなわち庫内熱交換器31で凝縮された冷媒を周囲空気(外気)に放熱させるためのものである。かかる庫外熱交換器32の出口側には、戻り冷媒配管37が接続されている。
戻り冷媒配管37は、一端が庫外熱交換器32の出口側に接続されるとともに、他端が主冷媒回路20を構成する冷媒配管25に接続されており、庫内熱交換器31で凝縮させた冷媒、より詳細には庫内熱交換器31で凝縮させ、かつ庫外熱交換器32で放熱させた冷媒を主冷媒回路20に戻すための戻り経路である。
ここで、戻り冷媒配管37の他端は、主冷媒回路20を構成する2つのキャピラリーチューブ231,232の間の冷媒配管25における所定個所(合流個所)254に接続してある。つまり、戻り冷媒配管37は、膨張機構23を構成する互いに隣り合うキャピラリーチューブ231,232の間に庫内熱交換器31(および庫外熱交換器32)で凝縮させた冷媒を供給して主冷媒回路20に戻すものである。
以上のような構成を有する冷媒回路装置10では、次のようにして商品収容庫3に収容された商品を冷却、あるいは加熱している。
まず、右庫3aに収容された商品を冷却し、かつ中庫3bおよび左庫3cに収容した商品を加熱する場合について説明する。かかる場合に前提として、分岐電磁弁341,342および第1蒸発器24aの上流にある低圧側電磁弁263に開指令を与えて開成させておく一方、高圧側電磁弁261、第2蒸発器24bおよび第3蒸発器24cの上流にある低圧側電磁弁264,265に閉指令を与えて閉成させておく。また、各庫内送風ファンF2〜F4、並びに庫外送風ファンF1を駆動させておく。
冷媒回路装置10の副冷媒回路30では、圧縮機21で圧縮された冷媒の一部が分岐され、分岐導入冷媒配管33を通じて各庫内熱交換器31に至る。各庫内熱交換器31に至った冷媒は、各庫内熱交換器31を通過して、中庫3bおよび左庫3cの内部空気と熱交換し、該内部空気に放熱して凝縮する。これにより、中庫3bおよび左庫3cの内部空気を加熱する。加熱された内部空気は、中庫内送風ファンF3および左庫内送風ファンF4の駆動により、各商品収容庫3の内部を循環し、これにより各商品収容庫3(中庫3bおよび左庫3c)に収容された商品は、循環する内部空気に加熱される。庫内熱交換器31で凝縮した冷媒は、冷媒配管35を通じて庫外熱交換器32に至り、該庫外熱交換器32で周囲空気に放熱した後、戻り冷媒配管37を通じて主冷媒回路20、すなわち2つのキャピラリーチューブ231,232の間に戻り、その後は、下流側にあるキャピラリーチューブ232を通過して膨張する。キャピラリーチューブ232を通過して膨張した冷媒は、第1蒸発器24aに至り、この第1蒸発器24aで蒸発して右庫3aの内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。第1蒸発器24aで蒸発した冷媒は、アキュムレータ27にて気液分離された後、気相部分が圧縮機21に吸引され、圧縮機21に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
次に、すべての商品収容庫3に収容された商品を冷却する場合には、高圧側電磁弁261およびすべての低圧側電磁弁263,264,265に開指令を与えて開成させておく一方、すべての分岐電磁弁341,342に閉指令を与えて閉成させておく。これにより、商品収納装置では主冷媒回路20のみで冷媒を循環させることになる。
圧縮機21で圧縮された冷媒が凝縮器22に至り、該凝縮器22にて凝縮した後、膨張機構23を構成する直列となる態様で配列された2つのキャピラリーチューブ231,232を通過して膨張する。キャピラリーチューブ231,232を通過して膨張した冷媒は、第1蒸発器24a〜第3蒸発器24cに至り、各蒸発器24で蒸発して商品収容庫3の内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。冷却された内部空気は、各庫内送風ファンF2〜F4の駆動により内部を循環し、これにより各商品収容庫3に収容された商品は、循環する内部空気に冷却される。各蒸発器24で蒸発した冷媒は、アキュムレータ27にて気液分離された後、気相部分が圧縮機21に吸引され、圧縮機21に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
このように上記冷媒回路装置10においては、商品収容庫3に収容された商品を冷却、あるいは加熱する場合に、使用していない熱交換器、すなわち休止中の熱交換器が存在する。かかる休止中の熱交換器に冷媒が滞留してしまうことがあるため、所定のタイムスケジュールごとに、圧縮機21を駆動させて回路の冷媒を吸引するポンプダウン運転が行われる。
かかるポンプダウン運転の一例を述べると、第1蒸発器24aの上流にある低圧側電磁弁263、高圧側電磁弁261に開指令を与えて開成させ、残りの電磁弁(分岐電磁弁341,342、その他の低圧側電磁弁264,265)に閉指令を与えて閉成させる。そして、圧縮機21を駆動させて冷媒を吸引させる。
本実施の形態1における冷媒回路装置10によれば、2つのキャピラリーチューブ231,232を直列となる態様で配列して膨張機構23を構成し、戻り冷媒配管37が庫内熱交換器31(および庫外熱交換器32)を通過した冷媒を2つのキャピラリーチューブ231,232の間の合流個所254に供給して主冷媒回路20に戻すので、副冷媒回路30における冷媒を吸引する場合には、膨張機構23を構成するすべてのキャピラリーチューブ231,232を通過させる必要がなく、1つのキャピラリーチューブ232のみを通過させればよい。そのため、キャピラリーチューブ231,232での抵抗を相対的に低下させることができる。これにより、ポンプダウンに要する時間を短縮させることができ、その結果、消費電力を低減させることができる。また、キャピラリーチューブ231,232を用いていることから、電子膨張弁等を用いるのに比較してコストを低減させることができる。従って、コストの低減化を図りながら、ポンプダウンに要する時間を短縮させ、消費電力を低減させることができる。
また、このようなポンプダウン運転を良好に行うことができるので、各蒸発器24の負荷に応じて冷媒循環量を分配することができ、運転効率の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態1について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図4および図5に示すように種々の変更を行うことができる。尚、図4および図5において上述した実施の形態1における冷媒回路装置10と同一の構成を有するものには同一の符号を付している。
上述した実施の形態1では、2つのキャピラリーチューブ231,232を略連続する態様で直列に配列して膨張機構23を構成したものであったが、本発明においては、図4に示すように、低圧側電磁弁263,264,265と蒸発器24との間に、膨張機構23を構成する1つのキャピラリーチューブ232a,232b,232cを配設し、低圧側電磁弁263,264,265の上流側にあるキャピラリーチューブ231とともに膨張機構23を構成するようにしても良い。このような構成によっても、コストの低減化を図りながら、ポンプダウンに要する時間を短縮させ、消費電力を低減させることができる。
また、上述した実施の形態1では、中庫3bおよび左庫3cには、蒸発器24(第2蒸発器24bおよび第3蒸発器24c)と、これとは別体の庫内熱交換器31が配設してあったが、本発明では、図5に示すように主冷媒回路20を構成する蒸発器24と、副冷媒回路30を構成する庫内熱交換器31が一体化された熱交換器28であっても構わない。尚、図5中の符号281,282,381,382は電磁弁、符号283,284,383,384は逆止弁である。
このような構成によっても、コストの低減化を図りながら、ポンプダウンに要する時間を短縮させ、消費電力を低減させることができる。
<実施の形態2>
図6は、本発明の実施の形態2における冷媒回路装置の構成を概念的に示す概念図である。尚、上述した実施の形態1である冷媒回路装置10(図3に例示した冷媒回路装置)と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を適宜省略する。ここで例示する冷媒回路装置11は、主冷媒回路20および副冷媒回路30aを備えてなるものである。
主冷媒回路20は、圧縮機21、凝縮器22、膨張機構23および蒸発器24を冷媒配管25にて順次接続して構成してあり、内部に冷媒が封入してある。
圧縮機21は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態(高温高圧冷媒)にして吐出口より吐出するものである。
凝縮器22は、通過する冷媒を凝縮させるものである。より詳細に説明すると、圧縮機21で圧縮され、かつ吐出口から吐出されて冷媒配管25を通じて送出された冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。
この凝縮器22と圧縮機21とを接続する冷媒配管25には、高圧側電磁弁261が設けてある。かかる高圧側電磁弁261は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。
膨張機構23は、複数(図示の例では2つ)のキャピラリーチューブ231,232を直列となる態様で配列して構成してあり、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。
蒸発器24は、複数(図示の例では3つ)設けてあり、各商品収容庫3の内部に配設してある。ここで、これら蒸発器24と膨張機構23(キャピラリーチューブ232)とを接続する冷媒配管25は、その途中の分岐点251で3つに分岐して、右庫3aに配設された第1蒸発器24aの入口側に、中庫3bに配設された第2蒸発器24bの入口側に、左庫3cの内部に配設された第3蒸発器24cの入口側にそれぞれ接続してある。
また、この冷媒配管25においては、分岐点251から第1蒸発器24a〜第3蒸発器24cのそれぞれに至る途中に低圧側電磁弁263,264,265が設けてある。低圧側電磁弁263,264,265は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。これら蒸発器24の出口側に接続された冷媒配管25は、途中の合流点252で合流し、アキュムレータ27を介して圧縮機21に接続している。
副冷媒回路30aは、上記主冷媒回路20から分岐して形成された回路であり、庫内熱交換器31、庫外熱交換器32、バイパス配管(バイパス経路)40およびバイパスバルブ41を備えている。
庫内熱交換器31は、複数(図示の例では2つ)設けてあり、一方が中庫3bの内部で、他方が左庫3cの内部に配設してある。これら庫内熱交換器31は、通過する冷媒を配設された商品収容庫3(中庫3bおよび左庫3c)の内部空気(内部雰囲気)との間で熱交換、すなわち通過する冷媒と対象となる商品収容庫3の内部空気とを熱交換させるものである。これら庫内熱交換器31は、共通の分岐導入冷媒配管33を介して上記圧縮機21に接続されている。
分岐導入冷媒配管33は、圧縮機21と凝縮器22とを結ぶ冷媒配管25の途中の高圧側分岐点253から分岐して圧縮機21で圧縮された冷媒(高圧冷媒)を導入する分岐導入経路である。この分岐導入冷媒配管33は、その途中でさらに分岐して一方が中庫3bの庫内熱交換器31に、他方が左庫3cの庫内熱交換器31にそれぞれ接続してある。
かかる分岐導入冷媒配管33においては、分岐個所の下流側にそれぞれ分岐電磁弁341,342が設けてある。分岐電磁弁341,342は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。
つまり、各庫内熱交換器31は、分岐導入冷媒配管33を通じて圧縮機21で圧縮された冷媒が供給されるものであるので、通過する冷媒を凝縮させて対象となる商品収容庫3(中庫3b、左庫3c)の内部空気を加熱するものである。
ここで、各商品収容庫3の内部には、庫内送風ファンが配設してある。右庫3aの内部にある右庫内送風ファンF2は、第1蒸発器24aの近傍に配設してあり、第1蒸発器24aにより冷却された内部空気を右庫3aの内部で循環させるものである。中庫3bの内部にある中庫内送風ファンF3は、第2蒸発器24bおよび庫内熱交換器31の近傍に配設してあり、第2蒸発器24bにより冷却された内部空気、あるいは庫内熱交換器31により加熱された内部空気を中庫3bの内部で循環させるものである。左庫3cの内部にある左庫内送風ファンF4は、第3蒸発器24cおよび庫内熱交換器31の近傍に配設してあり、第3蒸発器24cにより冷却された内部空気、あるいは庫内熱交換器31により加熱された内部空気を左庫3cの内部で循環させるものである。
これら庫内熱交換器31の出口側にはそれぞれ冷媒配管35が接続してあり、これら冷媒配管35は途中で合流して庫外熱交換器32の入口側に接続してある。
庫外熱交換器32は、通過する冷媒を周囲空気との間で熱交換、すなわち通過する空気と周囲空気(例えば外気)とを熱交換させるものである。より詳細に説明すると、庫外熱交換器32は、冷媒配管35を通じて庫内熱交換器31から供給された冷媒、すなわち庫内熱交換器31で凝縮された冷媒を周囲空気(外気)に放熱させるためのものである。かかる庫外熱交換器32の出口側には、戻り冷媒配管37が接続されている。
戻り冷媒配管37は、一端が庫外熱交換器32の出口側に接続されるとともに、他端が主冷媒回路20を構成する冷媒配管25に接続されており、庫内熱交換器31で凝縮させた冷媒、より詳細には庫内熱交換器31で凝縮させ、かつ庫外熱交換器32で放熱させた冷媒を主冷媒回路20に戻すための戻り経路である。
ここで、戻り冷媒配管37の他端は、主冷媒回路20を構成する2つのキャピラリーチューブ231,232の間の冷媒配管25における合流個所254に接続してある。つまり、戻り冷媒配管37は、膨張機構23を構成する互いに隣り合うキャピラリーチューブ231,232の間に庫内熱交換器31で凝縮させた冷媒を供給して主冷媒回路20に戻すものである。
バイパス配管40は、戻り冷媒配管37の途中、すなわち庫外熱交換器32の下流側であって、上記合流個所254の上流側の途中で分岐し、かつ低圧側電磁弁263と第1蒸発器24aとの間の冷媒配管25に合流する態様で設けてある。このバイパス配管40は、庫内熱交換器31から合流個所254に至る経路の途中で分岐して、膨張機構23から蒸発器24に至る経路の途中に合流する態様で配設され、導入した冷媒を主冷媒回路20に送出するものである。
バイパスバルブ41は、バイパス配管40に設けてある。このバイパスバルブ41は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒がバイパス配管40を通過することを許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒がバイパス配管40を通過することを規制するものである。
以上のような構成を有する冷媒回路装置11では、次のようにして商品収容庫3に収容された商品を冷却、あるいは加熱している。
まず、右庫3aに収容された商品を冷却し、かつ中庫3bおよび左庫3cに収容した商品を加熱する場合について説明する。かかる場合に前提として、分岐電磁弁341,342および第1蒸発器24aの上流にある低圧側電磁弁263に開指令を与えて開成させておく一方、高圧側電磁弁261、第2蒸発器24bおよび第3蒸発器24cの上流にある低圧側電磁弁264,265、並びにバイパスバルブ41に閉指令を与えて閉成させておく。また、各庫内送風ファンF2〜F4、並びに庫外送風ファンF1を駆動させておく。
冷媒回路装置11の副冷媒回路30aでは、圧縮機21で圧縮された冷媒の一部が分岐され、分岐導入冷媒配管33を通じて各庫内熱交換器31に至る。各庫内熱交換器31に至った冷媒は、各庫内熱交換器31を通過して、中庫3bおよび左庫3cの内部空気と熱交換し、該内部空気に放熱して凝縮する。これにより、中庫3bおよび左庫3cの内部空気を加熱する。加熱された内部空気は、中庫内送風ファンF3および左庫内送風ファンF4の駆動により、各商品収容庫3の内部を循環し、これにより各商品収容庫3(中庫3bおよび左庫3c)に収容された商品は、循環する内部空気に加熱される。庫内熱交換器31で凝縮した冷媒は、冷媒配管35を通じて庫外熱交換器32に至り、該庫外熱交換器32で放熱した後、戻り冷媒配管37を通じて主冷媒回路20、すなわち2つのキャピラリーチューブ231,232の間に戻り、その後は、下流側にあるキャピラリーチューブ232を通過して膨張する。キャピラリーチューブ232を通過して膨張した冷媒は、第1蒸発器24aに至り、この第1蒸発器24aで蒸発して右庫3aの内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。第1蒸発器24aで蒸発した冷媒は、アキュムレータ27にて気液分離された後、気相部分が圧縮機21に吸引され、圧縮機21に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
次に、すべての商品収容庫3に収容された商品を冷却する場合には、高圧側電磁弁261およびすべての低圧側電磁弁263,264,265に開指令を与えて開成させておく一方、すべての分岐電磁弁341,342、並びにバイパスバルブ41に閉指令を与えて閉成させておく。これにより、商品収納装置では主冷媒回路20のみで冷媒を循環させることになる。
圧縮機21で圧縮された冷媒が凝縮器22に至り、該凝縮器22にて凝縮した後、膨張機構23を構成する直列に配列された2つのキャピラリーチューブ231,232を通過して膨張する。キャピラリーチューブ231,232を通過して膨張した冷媒は、第1蒸発器24a〜第3蒸発器24cに至り、各蒸発器24で蒸発して商品収容庫3の内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。冷却された内部空気は、各庫内送風ファンF2〜F4の駆動により内部を循環し、これにより各商品収容庫3に収容された商品は、循環する内部空気に冷却される。各蒸発器24で蒸発した冷媒は、アキュムレータ27にて気液分離された後、気相部分が圧縮機21に吸引され、圧縮機21に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
このように上記冷媒回路装置11においては、商品収容庫3に収容された商品を冷却、あるいは加熱する場合に、使用していない熱交換器、すなわち休止中の熱交換器が存在する。かかる休止中の熱交換器に冷媒が滞留してしまうことがあるため、所定のタイムスケジュールごとに、圧縮機21を駆動させて回路の冷媒を吸引するポンプダウン運転が行われる。
かかるポンプダウン運転の一例を述べると、第1蒸発器24aの上流にある低圧側電磁弁263、高圧側電磁弁261、並びにバイパスバルブ41に開指令を与えて開成させ、残りの電磁弁(分岐電磁弁341,342、その他の低圧側電磁弁264,265)に閉指令を与えて閉成させる。そして、圧縮機21を駆動させて冷媒を吸引させれば良い。
これにより庫内熱交換器31や庫外熱交換器32に滞留する冷媒は、バイパス配管40に進入し、該バイパス配管40を通過した後に第1蒸発器24aを通過してアキュムレータ27を介して圧縮機21に吸引される。
以上説明したように本発明の実施の形態2における冷媒回路装置11によれば、ポンプダウン運転を行う場合に、バイパスバルブ41を開成させることにより、庫内熱交換器31や庫外熱交換器32に滞留する冷媒をバイパス配管40に導入し、該バイパス配管40を通過した後に第1蒸発器24aおよびアキュムレータ27を介して圧縮機21に吸引させることができる。つまり、ポンプダウン運転時に、膨張機構23を構成するキャピラリーチューブ231,232を通過させることなく圧縮機21に吸引させることができる。これにより、ポンプダウンに要する時間を短縮させることができ、その結果、消費電力を低減させることができる。また、キャピラリーチューブ231,232を用いていることから、電子膨張弁等を用いるのに比較してコストを低減させることができる。従って、コストの低減化を図りながら、ポンプダウンに要する時間を短縮させ、消費電力を低減させることができる。
また、このようなポンプダウン運転を良好に行うことができるので、各蒸発器24の負荷に応じて冷媒循環量を分配することができ、運転効率の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態2について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図7に示すように種々の変更を行うことができる。尚、図7において上述した実施の形態2における冷媒回路装置11と同一の構成を有するものには同一の符号を付している。
上述した実施の形態2では、バイパス配管40は、庫外熱交換器32の下流側であって、合流個所254の上流側の途中で分岐し、かつ低圧側電磁弁263と第1蒸発器24aとの間の冷媒配管25に合流する態様で設けてあったが、本発明においては、図7に示すように、庫外熱交換器32の下流側であって合流個所254の上流側の途中で分岐し、かつ膨張機構23と分岐点251との間の冷媒配管25に合流する態様で設けても良い。このような構成によっても、コストの低減化を図りながら、ポンプダウンに要する時間を短縮させ、消費電力を低減させることができる。
<実施の形態3>
図8は、本発明の実施の形態3における冷媒回路装置の構成を概念的に示す概念図である。尚、上述した実施の形態1である冷媒回路装置10(図3に例示した冷媒回路装置)と同一の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を適宜省略する。ここで例示する冷媒回路装置12は、主冷媒回路20aおよび副冷媒回路30aを備えてなるものである。
主冷媒回路20aは、圧縮機21、凝縮器22、膨張機構23および蒸発器24を冷媒配管25にて順次接続して構成してあるとともに、第1バイパス配管(他のバイパス経路)42および第1バイパスバルブ(他のバイパスバルブ)43を備えている。
圧縮機21は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態(高温高圧冷媒)にして吐出口より吐出するものである。
凝縮器22は、通過する冷媒を凝縮させるものである。より詳細に説明すると、圧縮機21で圧縮され、かつ吐出口から吐出されて冷媒配管25を通じて送出された冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。
この凝縮器22と圧縮機21とを接続する冷媒配管25には、高圧側電磁弁261が設けてある。かかる高圧側電磁弁261は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。
膨張機構23は、複数(図示の例では2つ)のキャピラリーチューブ231,232を直列となる態様で配列して構成してあり、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。
蒸発器24は、複数(図示の例では3つ)設けてあり、各商品収容庫3の内部に配設してある。ここで、これら蒸発器24と膨張機構23(キャピラリーチューブ232)とを接続する冷媒配管25は、その途中の分岐点251で3つに分岐して、右庫3aに配設された第1蒸発器24aの入口側に、中庫3bに配設された第2蒸発器24bの入口側に、左庫3cの内部に配設された第3蒸発器24cの入口側にそれぞれ接続してある。
また、この冷媒配管25においては、分岐点251から第1蒸発器24a〜第3蒸発器24cのそれぞれに至る途中に低圧側電磁弁263,264,265が設けてある。低圧側電磁弁263,264,265は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。これら蒸発器24の出口側に接続された冷媒配管25は、途中の合流点252で合流し、アキュムレータ27を介して圧縮機21に接続している。
第1バイパス配管42は、凝縮器22から膨張機構23(キャピラリーチューブ231)に至る冷媒配管25の途中で分岐して、低圧側電磁弁263から第1蒸発器24aに至る冷媒配管25に合流する態様で設けてある。この第1バイパス配管42は、凝縮器22から膨張機構23に至る経路の途中で分岐して、膨張機構23から蒸発器24に至る経路の途中に合流する態様で配設され、凝縮器22で凝縮させた冷媒を導入して蒸発器24に送出するものである。
第1バイパスバルブ43は、第1バイパス配管42に設けてある。この第1バイパスバルブ43は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒が第1バイパス配管42を通過することを許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒が第1バイパス配管42を通過することを規制するものである。
副冷媒回路30aは、上記主冷媒回路20aから分岐して形成された回路であり、庫内熱交換器31、庫外熱交換器32、第2バイパス配管(バイパス経路)44および第2バイパスバルブ(バイパスバルブ)45を備えている。
庫内熱交換器31は、複数(図示の例では2つ)設けてあり、一方が中庫3bの内部で、他方が左庫3cの内部に配設してある。これら庫内熱交換器31は、通過する冷媒を配設された商品収容庫3(中庫3bおよび左庫3c)の内部空気(内部雰囲気)との間で熱交換、すなわち通過する冷媒と対象となる商品収容庫3の内部空気とを熱交換させるものである。これら庫内熱交換器31は、共通の分岐導入冷媒配管33を介して上記圧縮機21に接続されている。
分岐導入冷媒配管33は、圧縮機21と凝縮器22とを結ぶ冷媒配管25の途中の高圧側分岐点253から分岐して圧縮機21で圧縮された冷媒(高圧冷媒)を導入する分岐導入経路である。この分岐導入冷媒配管33は、その途中でさらに分岐して一方が中庫3bの庫内熱交換器31に、他方が左庫3cの庫内熱交換器31にそれぞれ接続してある。
かかる分岐導入冷媒配管33においては、分岐個所の下流側にそれぞれ分岐電磁弁341,342が設けてある。分岐電磁弁341,342は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。
つまり、各庫内熱交換器31は、分岐導入冷媒配管33を通じて圧縮機21で圧縮された冷媒が供給されるものであるので、通過する冷媒を凝縮させて対象となる商品収容庫3(中庫3b、左庫3c)の内部空気を加熱するものである。
ここで、各商品収容庫3の内部には、庫内送風ファンが配設してある。右庫3aの内部にある右庫内送風ファンF2は、第1蒸発器24aの近傍に配設してあり、第1蒸発器24aにより冷却された内部空気を右庫3aの内部で循環させるものである。中庫3bの内部にある中庫内送風ファンF3は、第2蒸発器24bおよび庫内熱交換器31の近傍に配設してあり、第2蒸発器24bにより冷却された内部空気、あるいは庫内熱交換器31により加熱された内部空気を中庫3bの内部で循環させるものである。左庫3cの内部にある左庫内送風ファンF4は、第3蒸発器24cおよび庫内熱交換器31の近傍に配設してあり、第3蒸発器24cにより冷却された内部空気、あるいは庫内熱交換器31により加熱された内部空気を左庫3cの内部で循環させるものである。
これら庫内熱交換器31の出口側にはそれぞれ冷媒配管35が接続してあり、これら冷媒配管35は途中で合流して庫外熱交換器32の入口側に接続してある。
庫外熱交換器32は、圧縮機21と同様に機械室9に配設してある。この庫外熱交換器32は、通過する冷媒を周囲空気との間で熱交換、すなわち通過する空気と周囲空気(例えば外気)とを熱交換させるものである。より詳細に説明すると、庫外熱交換器32は、冷媒配管35を通じて庫内熱交換器31から供給された冷媒、すなわち庫内熱交換器31で凝縮された冷媒を周囲空気(外気)に放熱させるためのものである。かかる庫外熱交換器32の出口側には、戻り冷媒配管37が接続されている。
戻り冷媒配管37は、一端が庫外熱交換器32の出口側に接続されるとともに、他端が主冷媒回路20aを構成する冷媒配管25に接続されており、庫内熱交換器31で凝縮させた冷媒、より詳細には庫内熱交換器31で凝縮させ、かつ庫外熱交換器32で放熱させた冷媒を主冷媒回路20aに戻すための戻り経路である。
ここで、戻り冷媒配管37の他端は、主冷媒回路20aを構成する2つのキャピラリーチューブ231,232の間の冷媒配管25における合流個所254に接続してある。つまり、戻り冷媒配管37は、膨張機構23を構成する互いに隣り合うキャピラリーチューブ231,232の間に庫内熱交換器31で凝縮させた冷媒を供給して主冷媒回路20aに戻すものである。
第2バイパス配管44は、戻り冷媒配管37の途中、すなわち庫外熱交換器32の下流側であって、上記合流個所254の上流側の途中で分岐し、かつ膨張機構23(キャピラリーチューブ232)と分岐点251との間の冷媒配管25に合流する態様で設けてある。この第2バイパス配管44は、庫内熱交換器31から合流個所254に至る経路の途中で分岐して、膨張機構23から蒸発器24に至る経路の途中に合流する態様で配設され、導入した冷媒を主冷媒回路20aに送出するものである。
第2バイパスバルブ45は、第2バイパス配管44に設けてある。この第2バイパスバルブ45は、開閉可能な弁体であり、開指令が与えられた場合には開成して冷媒が第2バイパス配管44を通過することを許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒が第2バイパス配管44を通過することを規制するものである。
以上のような構成を有する冷媒回路装置12では、次のようにして商品収容庫3に収容された商品を冷却、あるいは加熱している。
まず、右庫3aに収容された商品を冷却し、かつ中庫3bおよび左庫3cに収容した商品を加熱する場合について説明する。かかる場合に前提として、分岐電磁弁341,342および第1蒸発器24aの上流にある低圧側電磁弁263に開指令を与えて開成させておく一方、高圧側電磁弁261、第2蒸発器24bおよび第3蒸発器24cの上流にある低圧側電磁弁264,265、第1バイパスバルブ43、並びに第2バイパスバルブ45に閉指令を与えて閉成させておく。また、各庫内送風ファンF2〜F4、並びに庫外送風ファンF1を駆動させておく。
冷媒回路装置12の副冷媒回路30aでは、圧縮機21で圧縮された冷媒の一部が分岐され、分岐導入冷媒配管33を通じて各庫内熱交換器31に至る。各庫内熱交換器31に至った冷媒は、各庫内熱交換器31を通過して、中庫3bおよび左庫3cの内部空気と熱交換し、該内部空気に放熱して凝縮する。これにより、中庫3bおよび左庫3cの内部空気を加熱する。加熱された内部空気は、中庫内送風ファンF3および左庫内送風ファンF4の駆動により、各商品収容庫3の内部を循環し、これにより各商品収容庫3(中庫3bおよび左庫3c)に収容された商品は、循環する内部空気に加熱される。庫内熱交換器31で凝縮した冷媒は、冷媒配管35を通じて庫外熱交換器32に至り、該庫外熱交換器32で放熱した後、戻り冷媒配管37を通じて主冷媒回路20a、すなわち2つのキャピラリーチューブ231,232の間に戻り、その後は、下流側にあるキャピラリーチューブ232を通過して膨張する。キャピラリーチューブ232を通過して膨張した冷媒は、第1蒸発器24aに至り、この第1蒸発器24aで蒸発して右庫3aの内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。第1蒸発器24aで蒸発した冷媒は、アキュムレータ27にて気液分離された後、気相部分が圧縮機21に吸引され、圧縮機21に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
次に、すべての商品収容庫3に収容された商品を冷却する場合には、高圧側電磁弁261およびすべての低圧側電磁弁263,264,265に開指令を与えて開成させておく一方、すべての分岐電磁弁341,342、第1バイパスバルブ43、並びに第2バイパスバルブ45に閉指令を与えて閉成させておく。これにより、商品収納装置では主冷媒回路20aのみで冷媒を循環させることになる。
圧縮機21で圧縮された冷媒が凝縮器22に至り、該凝縮器22にて凝縮した後、膨張機構23を構成する直列に配列された2つのキャピラリーチューブ231,232を通過して膨張する。キャピラリーチューブ231,232を通過して膨張した冷媒は、第1蒸発器24a〜第3蒸発器24cに至り、各蒸発器24で蒸発して商品収容庫3の内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。冷却された内部空気は、各庫内送風ファンF2〜F4の駆動により内部を循環し、これにより各商品収容庫3に収容された商品は、循環する内部空気に冷却される。各蒸発器24で蒸発した冷媒は、アキュムレータ27にて気液分離された後、気相部分が圧縮機21に吸引され、圧縮機21に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
このように上記冷媒回路装置12においては、商品収容庫3に収容された商品を冷却、あるいは加熱する場合に、使用していない熱交換器、すなわち休止中の熱交換器が存在する。かかる休止中の熱交換器に冷媒が滞留してしまうことがあるため、所定のタイムスケジュールごとに、圧縮機21を駆動させて回路の冷媒を吸引するポンプダウン運転が行われる。
かかるポンプダウン運転の一例を述べると、第1蒸発器24aの上流にある低圧側電磁弁263、第1バイパスバルブ43、並びに第2バイパスバルブ45に開指令を与えて開成させ、残りの電磁弁(高圧側電磁弁261、分岐電磁弁341,342、その他の低圧側電磁弁264,265)に閉指令を与えて閉成させる。そして、圧縮機21を駆動させて冷媒を吸引させれば良い。
これにより、凝縮器22に滞留する冷媒は、第1バイパス配管42に進入し、庫内熱交換器31や庫外熱交換器32に滞留する冷媒は、第2バイパス配管44に進入する。第1バイパス配管42に進入して通過した冷媒および第2バイパス配管44に進入して通過した冷媒は、その後に第1蒸発器24aを通過してアキュムレータ27を介して圧縮機21に吸引される。
以上説明したように本発明の実施の形態3における冷媒回路装置12によれば、ポンプダウン運転を行う場合に、第1バイパスバルブ43および第2バイパスバルブ45を開成させることにより、凝縮器22に滞留する冷媒を第1バイパス配管42に導入し、かつ庫内熱交換器31や庫外熱交換器32に滞留する冷媒を第2バイパス配管44に導入し、第1バイパス配管42を通過した冷媒および第2バイパス配管44を通過した冷媒を、第1蒸発器24aおよびアキュムレータ27を介して圧縮機21に吸引させることができる。つまり、ポンプダウン運転時に、膨張機構23を構成するキャピラリーチューブ231,232を通過させることなく圧縮機21に吸引させることができる。これにより、ポンプダウンに要する時間を短縮させることができ、その結果、消費電力を低減させることができる。また、キャピラリーチューブ231,232を用いていることから、電子膨張弁等を用いるのに比較してコストを低減させることができる。従って、コストの低減化を図りながら、ポンプダウンに要する時間を短縮させ、消費電力を低減させることができる。
また、このようなポンプダウン運転を良好に行うことができるので、各蒸発器24の負荷に応じて冷媒循環量を分配することができ、運転効率の向上を図ることができる。
以上、本発明の実施の形態3について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
上述した実施の形態3では、第2バイパス配管44および第2バイパスバルブ45が設けてあったが、本発明では、これら第2バイパス配管44および第2バイパスバルブ45は必須の構成要素ではなく、設けていなくても構わない。