JP5459091B2 - Cooling and heating device - Google Patents
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Description
本発明は、冷却加熱装置に関し、より詳細には、ヒートポンプ機能を有する冷媒回路を備えた冷却加熱装置に関する。 The present invention relates to a cooling / heating device , and more particularly to a cooling / heating device including a refrigerant circuit having a heat pump function.
従来、ヒートポンプ機能を有する冷媒回路を備えた冷媒回路装置として次のようなものが知られている。すなわち、主経路と、高圧冷媒導入経路と、放熱経路と、戻経路とを有する冷媒回路を備えたものである。 Conventionally, the following is known as a refrigerant circuit device including a refrigerant circuit having a heat pump function. That is, a refrigerant circuit having a main path, a high-pressure refrigerant introduction path, a heat radiation path, and a return path is provided.
主経路は、庫内熱交換器、圧縮機、庫外熱交換器及び膨張機構が冷媒配管で順次接続されて環状に構成されている。庫内熱交換器は、対象となる室の内部に配設されている。圧縮機は、庫内熱交換器を通過した冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出するものである。庫外熱交換器は、圧縮機で圧縮した冷媒を導入して凝縮させるものである。膨張機構は、庫外熱交換器で凝縮した冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。 The main path is configured in an annular shape by sequentially connecting the internal heat exchanger, the compressor, the external heat exchanger, and the expansion mechanism through the refrigerant pipe. The internal heat exchanger is disposed inside a target room. The compressor sucks the refrigerant that has passed through the internal heat exchanger, compresses the sucked refrigerant, and discharges it in a high-temperature and high-pressure state. The external heat exchanger introduces and condenses the refrigerant compressed by the compressor. The expansion mechanism depressurizes the refrigerant condensed in the external heat exchanger and adiabatically expands it.
このような主経路においては、圧縮機で圧縮された冷媒が庫外熱交換器で凝縮し、凝縮した冷媒が膨張機構で断熱膨張され、庫内熱交換器で蒸発する。この庫内熱交換器で蒸発した冷媒は、圧縮機により吸引されて再び圧縮されて循環することになる。これにより庫内熱交換器が配設された室の内部空気は冷却されることになる。 In such a main path, the refrigerant compressed by the compressor is condensed by the external heat exchanger, and the condensed refrigerant is adiabatically expanded by the expansion mechanism and evaporated by the internal heat exchanger. The refrigerant evaporated in the internal heat exchanger is sucked by the compressor, compressed again, and circulated. Thereby, the internal air of the chamber in which the internal heat exchanger is disposed is cooled.
高圧冷媒導入経路は、圧縮機で圧縮した冷媒を導入し、主経路を構成する庫内熱交換器のうち加熱対象となる室に配設されたものに供給することにより該庫内熱交換器で冷媒を凝縮させるものである。これにより該庫内熱交換器が配設された室の内部空気は加熱されることになる。 The high-pressure refrigerant introduction path introduces the refrigerant compressed by the compressor, and supplies it to the one disposed in the chamber to be heated among the internal heat exchangers constituting the main path. In this way, the refrigerant is condensed. Thereby, the internal air of the chamber in which the internal heat exchanger is disposed is heated.
放熱経路は、庫内熱交換器で凝縮した冷媒を導入して庫外熱交換器に供給するものである。これにより庫外熱交換器では、通過する冷媒が周囲空気と熱交換を行って蒸発することになる。 The heat radiation path introduces the refrigerant condensed in the internal heat exchanger and supplies it to the external heat exchanger. As a result, in the external heat exchanger, the passing refrigerant exchanges heat with ambient air and evaporates.
戻経路は、庫外熱交換器で蒸発した冷媒を導入して、圧縮機に送出させる態様で主経路に戻すものである。これにより戻経路を通過した冷媒は、主経路に至り、その後に圧縮機に送出されることになる。 The return path is a mode in which the refrigerant evaporated in the external heat exchanger is introduced and returned to the main path in a mode of being sent to the compressor. As a result, the refrigerant that has passed through the return path reaches the main path and is then sent to the compressor.
このような構成を有する冷媒回路装置においては、該当する室の内部空気の冷却のみを行う場合(冷却単独運転を行う場合)には、主経路のみに冷媒を循環させればよい。その一方、一の室の内部空気を冷却して他の室の内部空気を加熱する場合(冷却加熱運転を行う場合)には、主経路に圧縮機で圧縮した冷媒の一部を循環し、かつ他の一部の冷媒を高圧冷媒導入経路、放熱経路及び戻経路の順に循環させればよい。更に、該当する室の内部空気の加熱のみを行う場合(加熱単独運転を行う場合)には、圧縮機で圧縮した冷媒を、高圧冷媒導入経路、放熱経路及び戻経路の順に通過させて圧縮機に戻すよう循環させればよい(例えば、特許文献1参照)。 In the refrigerant circuit device having such a configuration, when only cooling the internal air of a corresponding chamber (when performing a single cooling operation), the refrigerant may be circulated only in the main path. On the other hand, when cooling the internal air of one chamber and heating the internal air of the other chamber (when performing cooling heating operation), a part of the refrigerant compressed by the compressor is circulated in the main path, In addition, another part of the refrigerant may be circulated in the order of the high-pressure refrigerant introduction path, the heat radiation path, and the return path. Furthermore, when only heating the internal air of the corresponding chamber (when performing heating only operation), the refrigerant compressed by the compressor is passed through the high-pressure refrigerant introduction path, the heat radiation path, and the return path in this order. It may be circulated so as to return to (for example, see Patent Document 1).
ところで、冷却加熱運転を行う場合と加熱単独運転を行う場合とでは、冷媒回路における冷媒が流れる配管内容積が異なるために必要冷媒量が異なる。より詳細には、冷却加熱運転を行う場合の方が、加熱単独運転を行う場合よりも必要冷媒量が大きい。 By the way, in the case where the cooling heating operation is performed and the case where the heating single operation is performed, the amount of necessary refrigerant differs because the volume of the pipe through which the refrigerant flows in the refrigerant circuit is different. More specifically, the required amount of refrigerant is larger in the case of performing the cooling and heating operation than in the case of performing the single heating operation.
よって、上述した特許文献1に提案されている冷媒回路装置において、冷媒回路における冷媒量を冷却加熱運転時の必要量に一致させると、加熱単独運転時には冷媒量が過大となるために圧力が過上昇してしまい、圧縮機の駆動を継続できず、機器の破損を招来する虞れがある。
Therefore, in the refrigerant circuit device proposed in
本発明は、上記実情に鑑みて、冷媒回路における冷媒量が冷却加熱運転の必要量に相当するものであっても、圧力の過上昇を防止して加熱単独運転を良好に行うことができる冷却加熱装置を提供することを目的とする。 The present invention is, in view of the above circumstances, even if the refrigerant quantity in the refrigerant circuit corresponds to the required amount of cooling and heating operation, cooling can be performed satisfactorily heat isolated operation to prevent an excessive increase in pressure An object is to provide a heating device .
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る冷却加熱装置は、対象室の内部に配設された庫内熱交換器と、前記庫内熱交換器を通過した冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮させる庫外熱交換器とを冷媒配管で接続して構成した主経路と、自身に設けられた導入バルブが開成することにより前記圧縮機で圧縮した冷媒を導入し、かつ前記庫内熱交換器のうち加熱対象となる室に配設されたものに供給することにより、該庫内熱交換器で冷媒を凝縮させる高圧冷媒導入経路と、前記庫内熱交換器で凝縮した冷媒を加熱側熱交換器を経て前記主経路の庫内熱交換器の上流側に戻す戻経路と、前記主経路における前記庫内熱交換器の上流側に配設され、該庫内熱交換器に向けて流れる冷媒を断熱膨張させる膨張機構と、前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記庫外熱交換器へ送出する第1送出状態と、前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記高圧冷媒導入経路へ送出する第2送出状態との間で択一的に切り換え可能な切換手段とを備えた冷却加熱装置において、前記庫内熱交換器から前記加熱側熱交換器に至る配管の途中に配設され、自身が開成する場合には前記庫内熱交換器から前記加熱側熱交換器に冷媒が流れることを許容する一方、自身が閉成する場合には前記庫内熱交換器から前記加熱側熱交換器に冷媒が流れることを規制する戻バルブと、前記戻バルブが閉成する場合に、前記庫内熱交換器で凝縮した冷媒を導入して断熱膨張させて前記加熱側熱交換器に供給する分岐経路と、自身に設けられたバイパスバルブが開成して前記加熱側熱交換器を通過した冷媒を導入し、前記圧縮機の上流側に供給するバイパス経路と、加熱単独運転を行う場合に、前記バイパスバルブを開成させることにより、前記加熱側熱交換器を通過した冷媒を前記バイパス経路を経由して前記圧縮機に送出させる制御手段とを備えてなり、前記制御手段は、前記加熱単独運転を行う直前、あるいは前記加熱単独運転中に、前記切換手段を第1送出状態にして前記庫外熱交換器に冷媒を貯留させる貯留制御、並びに前記バイパスバルブを閉成させて対象となる室以外に配設された庫内熱交換器に冷媒を貯留させる貯留制御の少なくとも一方を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a cooling and heating apparatus according to
また、本発明の請求項2に係る冷却加熱装置は、上述した請求項1において、前記制御手段は、加熱単独運転を行う場合において、前記高圧冷媒導入経路を通じて冷媒が供給される庫内熱交換器の凝縮温度が予め決められた基準温度を上回るときには、前記貯留制御を行うことを特徴とする。
The cooling and heating apparatus according to
本発明の冷却加熱装置によれば、制御手段が、加熱単独運転を行う直前、あるいは加熱単独運転中に、切換手段を第1送出状態にして庫外熱交換器に冷媒を貯留させる貯留制御、並びにバイパスバルブを閉成させて対象となる室以外に配設された庫内熱交換器に冷媒を貯留させる貯留制御の少なくとも一方を行うので、冷媒回路に封入された冷媒量が冷却加熱運転の必要量に相当するものであっても、冷媒回路を実際に循環する冷媒量を低減させることができ、これにより圧縮機から加熱対象となる室の庫内熱交換器に至る経路での圧力が過上昇してしまうことを防止し、機器の破損を招来する虞れもない。従って、冷媒回路における冷媒量が冷却加熱運転の必要量に相当するものであっても、圧力の過上昇を防止して加熱単独運転を良好に行うことができるという効果を奏する。 According to the cooling and heating apparatus of the present invention, the control unit stores the refrigerant in the external heat exchanger by setting the switching unit to the first delivery state immediately before performing the heating single operation or during the heating single operation, In addition, since at least one of the storage control for storing the refrigerant in the internal heat exchanger disposed outside the target chamber by closing the bypass valve is performed, the amount of the refrigerant sealed in the refrigerant circuit is used for the cooling heating operation. Even if it corresponds to the required amount, the amount of refrigerant actually circulating in the refrigerant circuit can be reduced, so that the pressure in the path from the compressor to the internal heat exchanger of the chamber to be heated is reduced. It is possible to prevent excessive rise and there is no possibility of causing damage to the equipment. Therefore, even if the amount of refrigerant in the refrigerant circuit corresponds to the required amount for the cooling and heating operation, there is an effect that the heating alone operation can be performed satisfactorily by preventing an excessive increase in pressure.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却加熱装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a cooling and heating apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1である冷却加熱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。
<
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a case where an internal structure of a vending machine to which a cooling and heating apparatus according to
本体キャビネット1は、前面が開口した直方状の形態を成すものである。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。
The
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3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)及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。
FIG. 2 shows the internal structure of the vending machine shown in FIG. 1 and is a cross-sectional side view of the right
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及び内扉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。
As shown in FIG. 2, an
上記商品収容庫3には、商品収納ラック6、搬出機構7及び搬出シュータ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。
The
図3は、図1及び図2に示した自動販売機に適用された冷却加熱装置を概念的に示す概念図であり、図4は、図3に示した冷却加熱装置の特徴的な制御系を模式的に示すブロック図である。ここで例示する冷却加熱装置は、主経路20、高圧冷媒導入経路30、第1戻経路40及び第2戻経路50を有する冷媒回路10を備えて構成してある。冷媒回路10は、内部に冷媒(例えばR134a)が封入されている。
3 is a conceptual diagram conceptually showing the cooling and heating apparatus applied to the vending machine shown in FIGS. 1 and 2, and FIG. 4 is a characteristic control system of the cooling and heating apparatus shown in FIG. It is a block diagram which shows typically. The cooling and heating apparatus exemplified here includes a
主経路20は、圧縮機21、庫外熱交換器22及び庫内熱交換器24を冷媒配管25にて順次接続して構成してある。
The
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。
The
庫外熱交換器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。この庫外熱交換器22は、圧縮機21で圧縮された冷媒が通過する場合には、該冷媒を凝縮させるものである。
As shown in FIG. 2, the
この庫外熱交換器22と圧縮機21とを接続する冷媒配管25には、三方弁261が設けてある。かかる三方弁261については後述する。
A three-
庫内熱交換器24は、複数(図示の例では3つ)設けてあり、各商品収容庫3の内部低域であって、背面ダクトD(図2参照)の前面側に配設してある。これら庫内熱交換器24と庫外熱交換器22とを接続する冷媒配管25は、その途中の第1分岐点P1で分岐して、右庫3aに配設された庫内熱交換器24(以下、右庫内熱交換器24aとも称する)の入口側に、中庫3bに配設された庫内熱交換器24(以下、中庫内熱交換器24bとも称する)の入口側に、左庫3cの内部に配設された庫内熱交換器24(以下、左庫内熱交換器24cとも称する)の入口側にそれぞれ接続してある。
A plurality of (three in the illustrated example)
また、この冷媒配管25においては、第1分岐点P1から右庫内熱交換器24a、中庫内熱交換器24b及び左庫内熱交換器24cのそれぞれに至る途中に膨張機構231,232,233が設けてある。膨張機構231,232,233は、コントローラ80から与えられる指令に応じて開度を調整することができる流量可変のものであり、全閉状態となることも可能である。かかる膨張機構231,232,233は、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。
Further, in this
上記庫内熱交換器24の出口側に接続された冷媒配管25は、途中の第1合流点P2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気液分離手段である。尚、中庫内熱交換器24b及び左庫内熱交換器24cの出口側から第1合流点P2に至る冷媒配管25の途中には出口側低圧電磁弁262b,262cが配設してある。かかる出口側低圧電磁弁262b,262cは、開閉可能な弁体であり、コントローラ80から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。
The
このような主経路20において、図3中の符号28は、内部熱交換器である。内部熱交換器28は、高圧冷媒と低圧冷媒との間で熱交換させるものである。
In such a
高圧冷媒導入経路30は、三方弁261に連結され、その途中で分岐して、一方が中庫内熱交換器24bの入口側の冷媒配管25に、他方が左庫内熱交換器24cの入口側の冷媒配管25にそれぞれ合流する高圧冷媒導入配管31により構成された経路である。この高圧冷媒導入経路30は、圧縮機21で圧縮された冷媒(高圧冷媒)を導入する経路である。
The high-pressure
ここで三方弁261は、圧縮機21で圧縮した冷媒を庫外熱交換器22へ送出する第1送出状態と、圧縮機21で圧縮した冷媒を高圧冷媒導入経路30へ送出する第2送出状態との間で択一的に切り換え可能な切換手段である。かかる三方弁261の切換動作は、コントローラ80から与えられる指令に応じて行われる。
Here, the three-
上記高圧冷媒導入配管31においては、分岐個所の下流側にそれぞれ高圧導入バルブ321,322が設けてある。高圧導入バルブ321,322は、開閉可能な弁体であり、コントローラ80から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。
In the high-pressure
つまり、中庫内熱交換器24b及び左庫内熱交換器24cは、高圧冷媒導入経路30を通じて圧縮機21で圧縮された冷媒が供給された場合には、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。
That is, when the refrigerant compressed by the
第1戻経路40は、中庫内熱交換器24b及び左庫内熱交換器24cの出口側に接続された冷媒配管25のそれぞれの途中で分岐され、第2合流点P3で合流し、庫外熱交換器22に隣接する態様で配設された加熱側熱交換器42の入口側に接続された第1戻配管41により構成された経路である。この第1戻経路40は、中庫内熱交換器24b及び左庫内熱交換器24cの少なくとも一方で凝縮した冷媒を加熱側熱交換器42に供給するためのものである。
The
加熱側熱交換器42は、上記庫外熱交換器22に隣接する態様で配設してあり、自身を通過する冷媒と周囲空気との間で熱交換させるものである。すなわち、第1戻経路40は、庫内熱交換器24で凝縮した冷媒を導入して加熱側熱交換器42に供給するものである。
The heating-
このような第1戻経路40を構成する第1戻配管41の途中、すなわち中庫内熱交換器24b及び左庫内熱交換器24cの出口側に接続された冷媒配管25との分岐点から第2合流点P3に至る途中に、それぞれ逆止弁431,432が設けてある。
From a branch point with the
そして、上記第1戻経路40には、戻バルブ44及び分岐経路45が配設してある。戻バルブ44は、第1戻配管41の途中に設けてある。かかる戻バルブ44は、開閉可能な弁体であり、コントローラ80から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。
The
分岐経路45は、第1戻配管41における戻バルブ44よりも上流側の分岐点から分岐し、かつこの第1戻配管41における戻バルブ44よりも下流側の合流点で合流する態様で接続された分岐配管46により構成されるものであり、この分岐配管46には分岐膨張機構47が配設してある。
The
分岐膨張機構47は、コントローラ80から与えられる指令に応じて開度を調整することができるものであり、全閉状態となることも可能である。かかる分岐膨張機構47は、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。
The
第2戻経路50は、加熱側熱交換器42の出口側に接続され、かつ主経路20を構成する冷媒配管25、すなわち庫外熱交換器22(図示の例では内部熱交換器28)と第1分岐点P1との間の冷媒配管25の第3合流点P4に接続する第2戻配管51により構成されたものである。この第2戻経路50は、加熱側熱交換器42を通過した冷媒を導入し、主経路20の庫内熱交換器24の上流側に戻すためのものであり、その途中にキャピラリーチューブ52が配設してある。このキャピラリーチューブ52は、第2戻配管51を通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。
The
以上のような構成を有する冷媒回路10においては、上記構成の他に、第1バイパス経路60及び第2バイパス経路70を備えている。
The
第1バイパス経路60は、加熱側熱交換器42からキャピラリーチューブ52に至る第2戻配管51の途中の分岐点から分岐し、内部熱交換器28とアキュムレータ27との間の冷媒配管25の途中の合流点に合流する態様で設けられた第1バイパス配管61により構成してある。このような第1バイパス配管61には、第1バイパスバルブ62が設けてある。第1バイパスバルブ62は、開閉可能な弁体であり、コントローラ80から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。
The
第2バイパス経路70は、庫外熱交換器22から内部熱交換器28に至る冷媒配管25の途中の分岐点から分岐し、第1合流点P2から内部熱交換器28に至る冷媒配管25の途中の合流点に合流する態様で設けられた第2バイパス配管71により構成してある。このような第2バイパス配管71には、第2バイパスバルブ72が設けてある。第2バイパスバルブ72は、開閉可能な弁体であり、コントローラ80から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。
The
次に、上記冷却加熱装置の制御系について説明する。図4に示すように、本実施の形態1である冷却加熱装置では、凝縮温度センサS1及びコントローラ80を備えている。
Next, the control system of the cooling and heating apparatus will be described. As shown in FIG. 4, the cooling heating apparatus according to the first embodiment includes a condensation temperature sensor S <b> 1 and a
凝縮温度センサS1は、加熱対象となる室に配設された庫内熱交換器24(中庫内熱交換器24b、左庫内熱交換器24c)の入口側近傍の高圧冷媒導入配管31に配設してある。かかる凝縮温度センサは、当該庫内熱交換器24に進入する冷媒温度を検出するものであり、検出した冷媒温度は、凝縮冷媒温度信号としてコントローラ80に送出するものである。
The condensation temperature sensor S1 is connected to the high-pressure
コントローラ80は、図には明示しない内蔵メモリに記憶されるデータやプログラムに従って、圧縮機21や各種バルブ(各膨張機構231〜233,47も含む)、庫内送風ファンF1等の駆動を制御するものである。
The
以上のような構成を有する冷却加熱装置は、次のようにして商品収容庫3に収容された商品を冷却、あるいは加熱する。
The cooling and heating device having the above-described configuration cools or heats the product stored in the
まず、HCC運転(左庫3cの内部空気を加熱し、かつ右庫3a及び中庫3bの内部空気を冷却する冷却加熱運転)を行う場合について説明する。この場合、コントローラ80は、三方弁261を第2送出状態にさせ、膨張機構233を全閉にして出口側低圧電磁弁262c、高圧導入バルブ321、第1バイパスバルブ62及び第2バイパスバルブ72を閉成させ、また膨張機構231,232の開度を所望の大きさにして出口側低圧電磁弁262b、高圧導入バルブ322及び戻バルブ44を開成させる。これにより圧縮機21で圧縮された冷媒は、図5に示すように循環する。
First, the case where the HCC operation (cooling heating operation for heating the internal air of the
すなわち、圧縮機21で圧縮された冷媒は、第2送出状態にある三方弁261を経由して高圧冷媒導入配管31に流入し、該高圧冷媒導入配管31を通過して左庫内熱交換器24cに至る。左庫内熱交換器24cに至った冷媒は、該熱交換器を通過中に、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。これにより左庫3cの内部空気を加熱する。加熱された内部空気は、庫内送風ファンF1の駆動により、左庫3cのそれぞれの内部を循環し、これにより左庫3cに収容された商品は、循環する内部空気に加熱される。
In other words, the refrigerant compressed by the
左庫内熱交換器24cで凝縮した冷媒は、第1戻経路40を構成する第1戻配管41を通過して開成する戻バルブ44を経由して加熱側熱交換器42に至る。
The refrigerant condensed in the left-
加熱側熱交換器42を通過した冷媒は、第2戻配管51を通過してキャピラリーチューブ52で断熱膨張して第3合流点P4より主経路20に流入し、開度が所望の大きさに調整された膨張機構231,232を通過して更に断熱膨張する。かかる膨張機構231,232を通過した冷媒は、右庫内熱交換器24a及び中庫内熱交換器24bに至り、これら右庫内熱交換器24a及び中庫内熱交換器24bでそれぞれ蒸発して各商品収容庫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F1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(右庫3a及び中庫3b)に収容された商品は冷却される。右庫内熱交換器24a及び中庫内熱交換器24bで蒸発した冷媒は、アキュムレータ27を介して圧縮機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。
The refrigerant that has passed through the heating-
次に、加熱単独運転(ここでは左庫3cのみの内部空気を加熱する運転)を行う場合について説明する。この場合、コントローラ80は、三方弁261を第2送出状態にさせ、膨張機構231,232,233を全閉にして出口側低圧電磁弁262b,262c、高圧導入バルブ321、戻バルブ44及び第2バイパスバルブ72を閉成させ、また高圧導入バルブ322、分岐膨張機構47及び第1バイパスバルブ62を開成させる。これにより圧縮機21で圧縮された冷媒は、図6に示すように循環する。
Next, the case of performing the heating single operation (here, the operation of heating the internal air of only the
すなわち、圧縮機21で圧縮された冷媒は、第2送出状態にある三方弁261を経由して高圧冷媒導入配管31に流入し、該高圧冷媒導入配管31を通過して左庫内熱交換器24cに至る。左庫内熱交換器24cに至った冷媒は、該左庫内熱交換器24cを通過中に、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し、液冷媒となる。これにより左庫3cの内部空気を加熱する。加熱された内部空気は、庫内送風ファンF1の駆動により、左庫3cのそれぞれの内部を循環し、これにより左庫3cに収容された商品は、循環する内部空気に加熱される。
In other words, the refrigerant compressed by the
左庫内熱交換器24cで凝縮した冷媒は、第1戻経路40を構成する第1戻配管41を通過して分岐配管46に至る。分岐配管46を通過する冷媒は、分岐膨張機構47で断熱膨張する。断熱膨張した冷媒は、加熱側熱交換器42に流入する。
The refrigerant condensed in the left-side
加熱側熱交換器42を通過した冷媒は、第2戻配管51を経由して第1バイパス配管61を通過することになるが、かかる通過中に外気と熱交換を行って徐々に蒸発していき気液2相状態から気相状態に向けて変化する。そして、アキュムレータ27で気液分離され、気相冷媒が圧縮機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。 図7は、図6に示す加熱単独運転においてコントローラが実行する貯留制御処理の処理内容を示すフローチャートである。
The refrigerant that has passed through the heating-
コントローラ80は、左庫内熱交換器24cの入口側近傍に配設された凝縮温度センサS1より検出温度である凝縮温度を入力した場合(ステップS101:Yes)、この凝縮温度が内蔵メモリに予め記憶された基準温度を上回るか否かを判断する(ステップS102)。
When the
凝縮温度が基準温度以下となる場合(ステップS102:No)、コントローラ80は、以下の処理を実行することなく、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。
When the condensation temperature is equal to or lower than the reference temperature (step S102: No), the
その一方、凝縮温度が基準温度を上回る場合には(ステップS102:Yes)、コントローラ80は、予め決められた設定時間(例えば1〜3秒間)が経過するまで三方弁261を第1送出状態に切り換える(ステップS103,ステップS104)。これにより、図8に示すように、圧縮機21で圧縮された冷媒は、第1送出状態である三方弁261を経由して庫外熱交換器22に至る。ここで庫外熱交換器22自体に容量が十分確保されており、しかも庫外熱交換器22の下流側の冷媒配管25はすべて閉じられているので、庫外熱交換器22に至った冷媒は、該庫外熱交換器22で貯留することになる。
On the other hand, when the condensation temperature exceeds the reference temperature (step S102: Yes), the
そして、設定時間が経過した後(ステップS104:Yes)、コントローラ80は、三方弁261を第2送出状態に切り換え(ステップS105)、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。
Then, after the set time has elapsed (step S104: Yes), the
かかる処理を実行することにより、冷媒回路10の冷媒の一部は庫外熱交換器22に貯留することになり、加熱単独運転で循環する冷媒量を低減することができる。
By executing such processing, a part of the refrigerant in the
以上説明したような本実施の形態1である冷却加熱装置によれば、コントローラ80が凝縮温度に応じて、冷媒回路10の冷媒の一部を庫外熱交換器22に貯留するので、冷媒回路10に封入された冷媒量が冷却加熱運転の必要量に相当するものであっても、冷媒回路10を実際に循環する冷媒量を低減させることができ、これにより圧縮機21から加熱対象となる商品収容庫3の庫内熱交換器24(左庫内熱交換器24c)に至る経路での圧力が過上昇してしまうことを防止し、機器の破損を招来する虞れもない。従って、冷媒回路10における冷媒量が冷却加熱運転の必要量に相当するものであっても、圧力の過上昇を防止して加熱単独運転を良好に行うことができる。
According to the cooling and heating apparatus according to the first embodiment as described above, the
特に、凝縮温度に応じて加熱単独運転時の冷媒の貯留量を制御するので、加熱単独運転時の冷媒回路10における高圧圧力を所望の大きさに調整することができる。
In particular, since the amount of refrigerant stored during the single heating operation is controlled according to the condensation temperature, the high pressure in the
<実施の形態2>
以下に本発明の実施の形態2である冷却加熱装置について説明する。尚、本実施の形態2である冷却加熱装置は、上述した実施の形態1と同様の構成を有しており、貯留制御処理の処理内容が異なるだけである。よって、以下においては、本発明の実施の形態2である冷却加熱装置が実行する貯留制御処理の処理内容について説明することとする。また、上述した実施の形態1と同一の構成を有するものには同一の符号を付すものとする。
<
A cooling / heating apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described below. The cooling and heating apparatus according to the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment described above, and only the processing content of the storage control process is different. Therefore, in the following, processing contents of the storage control process executed by the cooling and heating apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described. In addition, components having the same configuration as that of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals.
図9は、加熱単独運転においてコントローラが実行する貯留制御処理の処理内容を示すフローチャートである。 FIG. 9 is a flowchart showing the contents of a storage control process executed by the controller in the heating single operation.
コントローラ80は、左庫内熱交換器24cの入口側近傍に配設された凝縮温度センサS1より検出温度である凝縮温度を入力した場合(ステップS201:Yes)、この凝縮温度が内蔵メモリに予め記憶された基準温度を上回るか否かを判断する(ステップS202)。
When the
凝縮温度が基準温度以下となる場合(ステップS202:No)、コントローラ80は、以下の処理を実行することなく、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。
When the condensation temperature is equal to or lower than the reference temperature (step S202: No), the
その一方、凝縮温度が基準温度を上回る場合には(ステップS202:Yes)、コントローラ80は、予め決められた設定時間(例えば1〜3秒間)が経過するまで膨張機構232を所望の開度で開成するとともに、第1バイパスバルブ62を閉成する(ステップS203,ステップS204,ステップS205)。これにより、図10に示すように、加熱側熱交換器20を通過した冷媒(蒸発した冷媒)、戻配管51を経由した後、開成する膨張機構232を通過して中庫内熱交換器24bに至る。ここで中庫内熱交換器24b自体に容量が十分確保されており、しかも中庫内熱交換器24bの下流側の冷媒配管25は出口側低圧電磁弁262bにより閉じられているので、中庫内熱交換器24bに至った冷媒は、該中庫内熱交換器24bで貯留することになる。このときコントローラ80は、中庫3bの庫内送風ファンF1の駆動停止を維持することが望ましい。
On the other hand, when the condensing temperature exceeds the reference temperature (step S202: Yes), the
そして、設定時間が経過した後(ステップS205:Yes)、コントローラ80は、第1バイパスバルブ62を開成させるとともに膨張機構232を閉成(全閉)させ(ステップS206,ステップS207)、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。
After the set time has elapsed (step S205: Yes), the
かかる処理を実行することにより、冷媒回路10の冷媒の一部は中庫内熱交換器24bに貯留することになり、加熱単独運転で循環する冷媒量を低減することができる。
By executing such processing, a part of the refrigerant in the
以上説明したような本実施の形態2である冷却加熱装置によれば、コントローラ80が凝縮温度に応じて、冷媒回路10の冷媒の一部を中庫内熱交換器24bに貯留するので、冷媒回路10に封入された冷媒量が冷却加熱運転の必要量に相当するものであっても、冷媒回路10を実際に循環する冷媒量を低減させることができ、これにより圧縮機21から加熱対象となる商品収容庫3の庫内熱交換器24(左庫内熱交換器24c)に至る経路での圧力が過上昇してしまうことを防止し、機器の破損を招来する虞れもない。従って、冷媒回路10における冷媒量が冷却加熱運転の必要量に相当するものであっても、圧力の過上昇を防止して加熱単独運転を良好に行うことができる。
According to the cooling and heating apparatus according to the second embodiment as described above, the
特に、凝縮温度に応じて加熱単独運転時の冷媒の貯留量を制御するので、加熱単独運転時の冷媒回路10における高圧圧力を所望の大きさに調整することができる。
In particular, since the amount of refrigerant stored during the single heating operation is controlled according to the condensation temperature, the high pressure in the
また、上記冷却加熱装置によれば、中庫内熱交換器24bの近傍に配設された庫内送風ファンF1の駆動を停止させる(駆動停止を維持させる)ので、中庫3bの庫内温度を過冷却状態にすることを回避でき、商品凍結等の発生を抑制することができる。
Moreover, according to the said cooling heating apparatus , since the drive of the internal ventilation fan F1 arrange | positioned in the vicinity of the
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、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。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made.
上述した実施の形態では、凝縮温度に応じて加熱単独運転時の冷媒の流れを制御したが、本発明においては、凝縮温度に関係なく、加熱単独運転を行う直前に、あるいは加熱単独運転中に、庫外熱交換器22、加熱対象となる室(商品収容庫3)以外の室に配設された庫内熱交換器(中庫内熱交換器24b等)に冷媒を貯留させるようにしてもよい。
In the embodiment described above, the flow of the refrigerant at the time of the heating single operation is controlled according to the condensing temperature, but in the present invention, regardless of the condensation temperature, immediately before the heating single operation or during the heating single operation. The refrigerant is stored in the internal heat exchanger (such as the
また、上述した実施の形態では、コントローラ80は、冷媒を貯留させる中庫内熱交換器24bの近傍に配設された庫内送風ファンF1の駆動を停止させていたが、本発明では、当該庫内送風ファンを通常時とは逆方向に回転させるよう駆動させてもよい。これによっても、庫内温度を過冷却状態にすることを回避でき、商品凍結等の発生を抑制することができ、しかも当該庫内熱交換器への着霜を抑制することができる。
Further, in the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態では、第2戻配管51にキャピラリーチューブ52を設けてかかるキャピラリーチューブ52で断熱膨張させていたが、本発明においては、戻配管のキャピラリーチューブは必須の構成要素ではなく、各庫内熱交換器の上流側に設けた膨張機構で断熱膨張させるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施の形態では、内部熱交換器28を設けてあったが、本発明では内部熱交換器はなくても構わない。
In the embodiment described above, the
以上のように、本発明に係る冷却加熱装置は、例えば缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を販売する自動販売機に有用である。 As described above, the cooling and heating apparatus according to the present invention is useful for vending machines that sell products such as canned beverages and plastic bottled beverages.
1 本体キャビネット
10 冷媒回路
20 主経路
21 圧縮機
22 庫外熱交換器
231 膨張機構
232 膨張機構
233 膨張機構
24 庫内熱交換器
24a 右庫内熱交換器
24b 中庫内熱交換器
24c 左庫内熱交換器
25 冷媒配管
261 三方弁
262b 出口側低圧電磁弁
262c 出口側低圧電磁弁
30 高圧冷媒導入経路
31 高圧冷媒導入配管
321 高圧導入バルブ
322 高圧導入バルブ
40 第1戻経路
41 第1戻配管
42 加熱側熱交換器
44 戻バルブ
45 分岐経路
46 分岐配管
47 膨張機構
50 第2戻経路
51 第2戻配管
52 キャピラリーチューブ
60 第1バイパス経路
61 第1バイパス配管
62 第1バイパスバルブ
70 第2バイパス経路
71 第2バイパス配管
72 第2バイパスバルブ
80 コントローラ
F1 庫内送風ファン
F2 庫外送風ファン
S1 凝縮温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
自身に設けられた導入バルブが開成することにより前記圧縮機で圧縮した冷媒を導入し、かつ前記庫内熱交換器のうち加熱対象となる室に配設されたものに供給することにより、該庫内熱交換器で冷媒を凝縮させる高圧冷媒導入経路と、
前記庫内熱交換器で凝縮した冷媒を加熱側熱交換器を経て前記主経路の庫内熱交換器の上流側に戻す戻経路と、
前記主経路における前記庫内熱交換器の上流側に配設され、該庫内熱交換器に向けて流れる冷媒を断熱膨張させる膨張機構と、
前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記庫外熱交換器へ送出する第1送出状態と、前記圧縮機で圧縮した冷媒を前記高圧冷媒導入経路へ送出する第2送出状態との間で択一的に切り換え可能な切換手段と
を備えた冷却加熱装置において、
前記庫内熱交換器から前記加熱側熱交換器に至る配管の途中に配設され、自身が開成する場合には前記庫内熱交換器から前記加熱側熱交換器に冷媒が流れることを許容する一方、自身が閉成する場合には前記庫内熱交換器から前記加熱側熱交換器に冷媒が流れることを規制する戻バルブと、
前記戻バルブが閉成する場合に、前記庫内熱交換器で凝縮した冷媒を導入して断熱膨張させて前記加熱側熱交換器に供給する分岐経路と、
自身に設けられたバイパスバルブが開成して前記加熱側熱交換器を通過した冷媒を導入し、前記圧縮機の上流側に供給するバイパス経路と、
加熱単独運転を行う場合に、前記バイパスバルブを開成させることにより、前記加熱側熱交換器を通過した冷媒を前記バイパス経路を経由して前記圧縮機に送出させる制御手段と
を備えてなり、
前記制御手段は、前記加熱単独運転を行う直前、あるいは前記加熱単独運転中に、前記切換手段を第1送出状態にして前記庫外熱交換器に冷媒を貯留させる貯留制御、並びに前記バイパスバルブを閉成させて対象となる室以外に配設された庫内熱交換器に冷媒を貯留させる貯留制御の少なくとも一方を行うことを特徴とする冷却加熱装置。 An internal heat exchanger disposed inside the target chamber, a compressor that sucks and compresses the refrigerant that has passed through the internal heat exchanger, and external heat exchange that condenses the refrigerant compressed by the compressor the vessels and the main path and connect to configure a refrigerant pipe,
By introducing the refrigerant compressed by the compressor by opening an introduction valve provided in itself, and supplying the refrigerant disposed in the chamber to be heated among the internal heat exchangers, A high-pressure refrigerant introduction path for condensing the refrigerant in the internal heat exchanger;
A return path for returning the refrigerant condensed in the internal heat exchanger to the upstream side of the internal heat exchanger in the main path through the heating side heat exchanger;
An expansion mechanism disposed on the upstream side of the internal heat exchanger in the main path and adiabatically expanding the refrigerant flowing toward the internal heat exchanger;
Alternative between a first delivery state in which the refrigerant compressed by the compressor is delivered to the external heat exchanger and a second delivery state in which the refrigerant compressed by the compressor is delivered to the high-pressure refrigerant introduction path. In the cooling and heating device comprising switching means capable of switching to
It is arranged in the middle of the pipe from the internal heat exchanger to the heating side heat exchanger, and allows the refrigerant to flow from the internal heat exchanger to the heating side heat exchanger when it opens. On the other hand, a return valve that restricts the flow of refrigerant from the internal heat exchanger to the heating-side heat exchanger when it is closed,
When the return valve is closed, a branch path that introduces the refrigerant condensed in the internal heat exchanger and adiabatically expands and supplies it to the heating side heat exchanger;
A bypass path opened by itself for introducing the refrigerant that has passed through the heating-side heat exchanger and supplying it to the upstream side of the compressor ; and
When performing the heating islanding, by opening the front Symbol bypass valve, and control means for delivering the refrigerant passed through the heating-side heat exchanger to the compressor via the bypass passage,
The control means includes a storage control for storing the refrigerant in the external heat exchanger with the switching means in the first delivery state immediately before the heating single operation or during the heating single operation, and the bypass valve. A cooling and heating apparatus that performs at least one of storage control in which a refrigerant is stored in an in-compartment heat exchanger that is closed and disposed outside a target chamber.
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