冷媒回路装置
【課題】冷媒回路における冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、消費電力量の低減化を図りながら冷却加熱運転を良好に行うことができる冷媒回路装置を提供すること。
【解決手段】庫内熱交換器２４、圧縮機２１、庫外熱交換器２２を接続した主経路２０と、圧縮機２１からの冷媒を所定の庫内熱交換器２４に供給する高圧冷媒導入経路３０と、庫内熱交換器２４からの冷媒を加熱側熱交換器４２を経て主経路２０に戻す戻経路４０，５０とを備え、第１戻経路４０は、第１戻配管４１の戻バルブ４４よりも上流側で分岐し、その下流側に合流する分岐配管４６に配設された可変流量膨張機構４７を有し、冷却加熱運転を行う場合に戻バルブ４４を閉成させ、加熱側熱交換器４２の入口側の冷媒温度が外気温度に等しくなるよう可変流量膨張機構４７の開度を調整するコントローラ８０を備えたものである。
【解決手段】庫内熱交換器２４、圧縮機２１、庫外熱交換器２２を接続した主経路２０と、圧縮機２１からの冷媒を所定の庫内熱交換器２４に供給する高圧冷媒導入経路３０と、庫内熱交換器２４からの冷媒を加熱側熱交換器４２を経て主経路２０に戻す戻経路４０，５０とを備え、第１戻経路４０は、第１戻配管４１の戻バルブ４４よりも上流側で分岐し、その下流側に合流する分岐配管４６に配設された可変流量膨張機構４７を有し、冷却加熱運転を行う場合に戻バルブ４４を閉成させ、加熱側熱交換器４２の入口側の冷媒温度が外気温度に等しくなるよう可変流量膨張機構４７の開度を調整するコントローラ８０を備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路装置に関し、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媒回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３０４３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【００１１】
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加熱単独運転時の必要量に一致させると、冷却加熱運転時には冷媒量が不足して庫内熱交換器での凝縮温度が低下してしまい、圧縮機の駆動時間の長大化を招来し、消費電力量が増大してしまう。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みて、冷媒回路における冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、消費電力量の低減化を図りながら冷却加熱運転を良好に行うことができる冷媒回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷媒回路装置は、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順次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、前記主経路及び前記戻経路の少なくとも一方に設けられ、かつ前記庫外熱交換器で凝縮した冷媒及び前記加熱側熱交換器を通過した冷媒のいずれかを断熱膨張させる膨張機構とを備えた冷媒回路装置において、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、自身に設けられた流量制御可能な可変流量膨張機構で該冷媒を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、冷却加熱運転を行う場合において、前記戻バルブを閉成させ、かつ前記加熱側熱交換器の入口側の冷媒温度が外気温度に等しくなるよう前記可変流量膨張機構の開度を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の冷媒回路装置によれば、冷却加熱運転を行う場合において、制御手段が、戻バルブを閉成させ、かつ加熱側熱交換器の入口側の冷媒温度が外気温度に等しくなるよう可変流量膨張機構の開度を調整するので、加熱対象となる室の庫内熱交換器で凝縮した液冷媒を断熱膨張させて気液２相冷媒にすることができる。しかも、加熱側熱交換器の入口における冷媒温度を外気温度に等しくするので、加熱側熱交換器を通過する冷媒（気液２相冷媒）の過熱度を零にすることができる。これにより、可変流量膨張機構から膨張機構に至る経路での冷媒を気液２相の高圧状態にすることができるとともに、加熱側熱交換器での放熱ロスを低減させることができる。このように可変流量膨張機構から膨張機構に至る経路での冷媒を気液２相の高圧状態にすることができるので、冷媒回路に封入された冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、冷媒回路の圧縮機から加熱対象となる室の庫内熱交換器に至る冷媒量を十分に確保することができ、該庫内熱交換器での凝縮温度を上昇させることができる。これにより圧縮機の駆動時間を低減させることができる。従って、冷媒回路における冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、消費電力量の低減化を図りながら冷却加熱運転を良好に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態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。
【図２】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。
【図３】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媒回路装置を概念的に示す概念図である。
【図４】図４は、図３に示した冷媒回路装置において加熱単独運転を行う場合の冷媒の流れを示す概念図である。
【図５】図５は、図３に示した冷媒回路装置において冷却加熱運転（ＨＣＣ運転）を行う場合の冷媒の流れを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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ためのものである。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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バルブである。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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て、該冷媒を放熱させるものである。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に送出し、該加熱側熱交換器４２にて該冷媒を放熱させるものである。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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には可変流量膨張機構４７が配設してある。
【００４０】
可変流量膨張機構４７は、コントローラ８０の開度調整制御部８１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。かかる可変流量膨張機構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。
【００４１】
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で放熱した冷媒を導入し、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。
【００４２】
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、第２バイパス経路７０、外気温度センサＳ１及び加熱側熱交換器入口温度センサＳ２を備えている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
外気温度センサＳ１は、上記冷媒回路装置が適用される自動販売機の外部に配設してある。かかる外気温度センサＳ１は、外気温度を検出するものであり、検出した外気温度は、外気温度信号としてコントローラ８０の開度調整制御部８１に送出するものである。
【００４６】
加熱側熱交換器入口温度センサＳ２は、加熱側熱交換器４２の入口側近傍の第１戻配管４１に配設してある。かかる加熱側熱交換器入口温度センサＳ２は、加熱側熱交換器４２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、冷媒温度信号としてコントローラ８０の開度調整制御部８１に送出するものである。
【００４７】
ここでコントローラ８０の開度調整制御部８１は、可変流量膨張機構４７の開度を調整するものであり、より詳細には、冷却加熱運転を行う場合において、外気温度センサＳ１で検出される外気温度と、加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度とが同一となるよう可変流量膨張機構４７の開度を調整するものである。また、開度調整制御部８１は、加熱単独運転を行う場合には、加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度が所望の範囲に含まれるよう、可変流量膨張機構４７の開度を調整するものである。すなわち、加熱側熱交換器４２を通過する冷媒が周囲空気と熱交換器を行って蒸発できる程度に、可変流量膨張機構４７の開度を調整するものである。
【００４８】
以上のような構成を有する冷媒回路装置は、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。
【００４９】
まず、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及び第１バイパスバルブ６２を開成させる。更に、コントローラ８０の開度調整制御部８１は、可変流量膨張機構４７の開度を所望の大きさに調整する。これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、図４に示すように循環する。
【００５０】
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。
【００５１】
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、可変流量膨張機構４７で断熱膨張し、断熱膨張した冷媒は、加熱側熱交換器４２に至る。加熱側熱交換器４２に至った冷媒は、周囲空気との間で熱交換を行うことで該加熱側熱交換器４２を通過中に蒸発する。加熱側熱交換器４２で蒸発した冷媒は、第２戻配管５１を経由して第１バイパス配管６１を通過し、アキュムレータ２７を経由して圧縮機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。
【００５２】
次に、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、戻バルブ４４、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及び高圧導入バルブ３２２を開成させる。更に、コントローラ８０の開度調整制御部８１は、外気温度センサＳ１で検出される外気温度と、加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度とが同一となるよう、可変流量膨張機構４７の開度を調整する。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。
【００５３】
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。
【００５４】
左庫内熱交換器２４ｃで凝縮した冷媒（液冷媒）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、可変流量膨張機構４７で断熱膨張して気液２相冷媒となり、加熱側熱交換器４２に至る。
【００５５】
ここで可変流量膨張機構４７の開度は、コントローラ８０の開度調整制御部８１により、外気温度センサＳ１で検出される外気温度と加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度とが同一となる大きさに調整されていることから、加熱側熱交換器４２を通過する冷媒（気液２相冷媒）は外気温度に等しく蒸発等を行わない。つまり、かかる加熱側熱交換器４２を通過する冷媒の過熱度は零となる。
【００５６】
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で断熱膨張して低圧冷媒となって第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。
【００５７】
以上説明したような本実施の形態である冷媒回路装置においては、例えばＨＣＣ運転のような冷却加熱運転を行う場合に、コントローラ８０の開度調整制御部８１が、外気温度センサＳ１で検出される外気温度と、加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度とが同一となるよう可変流量膨張機構４７の開度を調整するので、左庫内熱交換器２４ｃで凝縮した液冷媒を断熱膨張させて気液２相冷媒にすることができる。しかも、加熱側熱交換器４２の入口における冷媒温度を外気温度に等しくするので、加熱側熱交換器４２を通過する冷媒（気液２相冷媒）の過熱度を零にすることができる。これにより、可変流量膨張機構４７からキャピラリーチューブ５２に至る経路での冷媒を気液２相の高圧状態にすることができるとともに、加熱側熱交換器４２での放熱ロスを低減させることができる。
【００５８】
このように可変流量膨張機構４７からキャピラリーチューブ５２に至る経路での冷媒を気液２相の高圧状態にすることができるので、冷媒回路１０に封入された冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、冷媒回路１０の圧縮機２１から加熱対象となる室の庫内熱交換器２４（左側庫内熱交換器２４）に至る冷媒量を十分に確保することができ、該庫内熱交換器２４での凝縮温度を上昇させることができる。これにより圧縮機２１の駆動時間を低減させることができる。
【００５９】
従って、本実施の形態１である冷媒回路装置によれば、冷媒回路１０における冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、消費電力量の低減化を図りながら冷却加熱運転を良好に行うことができる。
【００６０】
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。
【００６１】
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、第２戻配管５１のキャピラリーチューブ５２は必須の構成要素ではなく、各庫内熱交換器２４の上流側に設けた膨張機構２３１，２３２，２３３で断熱膨張させるようにしても良い。
【００６２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る冷媒回路装置は、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。
【符号の説明】
【００６４】
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
２６３ｂ 出口側低圧電磁弁
２６３ｃ 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 可変流量膨張機構
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
８１ 開度調整制御部
Ｓ１ 外気温度センサ
Ｓ２ 加熱側熱交換器入口温度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷媒回路装置に関し、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媒回路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３０４３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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。
【００１１】
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加熱単独運転時の必要量に一致させると、冷却加熱運転時には冷媒量が不足して庫内熱交換器での凝縮温度が低下してしまい、圧縮機の駆動時間の長大化を招来し、消費電力量が増大してしまう。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みて、冷媒回路における冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、消費電力量の低減化を図りながら冷却加熱運転を良好に行うことができる冷媒回路装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷媒回路装置は、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順次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、前記主経路及び前記戻経路の少なくとも一方に設けられ、かつ前記庫外熱交換器で凝縮した冷媒及び前記加熱側熱交換器を通過した冷媒のいずれかを断熱膨張させる膨張機構とを備えた冷媒回路装置において、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、自身に設けられた流量制御可能な可変流量膨張機構で該冷媒を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、冷却加熱運転を行う場合において、前記戻バルブを閉成させ、かつ前記加熱側熱交換器の入口側の冷媒温度が外気温度に等しくなるよう前記可変流量膨張機構の開度を調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の冷媒回路装置によれば、冷却加熱運転を行う場合において、制御手段が、戻バルブを閉成させ、かつ加熱側熱交換器の入口側の冷媒温度が外気温度に等しくなるよう可変流量膨張機構の開度を調整するので、加熱対象となる室の庫内熱交換器で凝縮した液冷媒を断熱膨張させて気液２相冷媒にすることができる。しかも、加熱側熱交換器の入口における冷媒温度を外気温度に等しくするので、加熱側熱交換器を通過する冷媒（気液２相冷媒）の過熱度を零にすることができる。これにより、可変流量膨張機構から膨張機構に至る経路での冷媒を気液２相の高圧状態にすることができるとともに、加熱側熱交換器での放熱ロスを低減させることができる。このように可変流量膨張機構から膨張機構に至る経路での冷媒を気液２相の高圧状態にすることができるので、冷媒回路に封入された冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、冷媒回路の圧縮機から加熱対象となる室の庫内熱交換器に至る冷媒量を十分に確保することができ、該庫内熱交換器での凝縮温度を上昇させることができる。これにより圧縮機の駆動時間を低減させることができる。従って、冷媒回路における冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、消費電力量の低減化を図りながら冷却加熱運転を良好に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態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。
【図２】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。
【図３】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媒回路装置を概念的に示す概念図である。
【図４】図４は、図３に示した冷媒回路装置において加熱単独運転を行う場合の冷媒の流れを示す概念図である。
【図５】図５は、図３に示した冷媒回路装置において冷却加熱運転（ＨＣＣ運転）を行う場合の冷媒の流れを示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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ためのものである。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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バルブである。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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て、該冷媒を放熱させるものである。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に送出し、該加熱側熱交換器４２にて該冷媒を放熱させるものである。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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には可変流量膨張機構４７が配設してある。
【００４０】
可変流量膨張機構４７は、コントローラ８０の開度調整制御部８１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。かかる可変流量膨張機構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。
【００４１】
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で放熱した冷媒を導入し、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。
【００４２】
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、第２バイパス経路７０、外気温度センサＳ１及び加熱側熱交換器入口温度センサＳ２を備えている。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
外気温度センサＳ１は、上記冷媒回路装置が適用される自動販売機の外部に配設してある。かかる外気温度センサＳ１は、外気温度を検出するものであり、検出した外気温度は、外気温度信号としてコントローラ８０の開度調整制御部８１に送出するものである。
【００４６】
加熱側熱交換器入口温度センサＳ２は、加熱側熱交換器４２の入口側近傍の第１戻配管４１に配設してある。かかる加熱側熱交換器入口温度センサＳ２は、加熱側熱交換器４２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、冷媒温度信号としてコントローラ８０の開度調整制御部８１に送出するものである。
【００４７】
ここでコントローラ８０の開度調整制御部８１は、可変流量膨張機構４７の開度を調整するものであり、より詳細には、冷却加熱運転を行う場合において、外気温度センサＳ１で検出される外気温度と、加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度とが同一となるよう可変流量膨張機構４７の開度を調整するものである。また、開度調整制御部８１は、加熱単独運転を行う場合には、加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度が所望の範囲に含まれるよう、可変流量膨張機構４７の開度を調整するものである。すなわち、加熱側熱交換器４２を通過する冷媒が周囲空気と熱交換器を行って蒸発できる程度に、可変流量膨張機構４７の開度を調整するものである。
【００４８】
以上のような構成を有する冷媒回路装置は、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。
【００４９】
まず、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及び第１バイパスバルブ６２を開成させる。更に、コントローラ８０の開度調整制御部８１は、可変流量膨張機構４７の開度を所望の大きさに調整する。これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、図４に示すように循環する。
【００５０】
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。
【００５１】
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、可変流量膨張機構４７で断熱膨張し、断熱膨張した冷媒は、加熱側熱交換器４２に至る。加熱側熱交換器４２に至った冷媒は、周囲空気との間で熱交換を行うことで該加熱側熱交換器４２を通過中に蒸発する。加熱側熱交換器４２で蒸発した冷媒は、第２戻配管５１を経由して第１バイパス配管６１を通過し、アキュムレータ２７を経由して圧縮機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。
【００５２】
次に、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、戻バルブ４４、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及び高圧導入バルブ３２２を開成させる。更に、コントローラ８０の開度調整制御部８１は、外気温度センサＳ１で検出される外気温度と、加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度とが同一となるよう、可変流量膨張機構４７の開度を調整する。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。
【００５３】
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。
【００５４】
左庫内熱交換器２４ｃで凝縮した冷媒（液冷媒）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、可変流量膨張機構４７で断熱膨張して気液２相冷媒となり、加熱側熱交換器４２に至る。
【００５５】
ここで可変流量膨張機構４７の開度は、コントローラ８０の開度調整制御部８１により、外気温度センサＳ１で検出される外気温度と加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度とが同一となる大きさに調整されていることから、加熱側熱交換器４２を通過する冷媒（気液２相冷媒）は外気温度に等しく蒸発等を行わない。つまり、かかる加熱側熱交換器４２を通過する冷媒の過熱度は零となる。
【００５６】
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で断熱膨張して低圧冷媒となって第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。
【００５７】
以上説明したような本実施の形態である冷媒回路装置においては、例えばＨＣＣ運転のような冷却加熱運転を行う場合に、コントローラ８０の開度調整制御部８１が、外気温度センサＳ１で検出される外気温度と、加熱側熱交換器入口温度センサＳ２で検出される冷媒温度とが同一となるよう可変流量膨張機構４７の開度を調整するので、左庫内熱交換器２４ｃで凝縮した液冷媒を断熱膨張させて気液２相冷媒にすることができる。しかも、加熱側熱交換器４２の入口における冷媒温度を外気温度に等しくするので、加熱側熱交換器４２を通過する冷媒（気液２相冷媒）の過熱度を零にすることができる。これにより、可変流量膨張機構４７からキャピラリーチューブ５２に至る経路での冷媒を気液２相の高圧状態にすることができるとともに、加熱側熱交換器４２での放熱ロスを低減させることができる。
【００５８】
このように可変流量膨張機構４７からキャピラリーチューブ５２に至る経路での冷媒を気液２相の高圧状態にすることができるので、冷媒回路１０に封入された冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、冷媒回路１０の圧縮機２１から加熱対象となる室の庫内熱交換器２４（左側庫内熱交換器２４）に至る冷媒量を十分に確保することができ、該庫内熱交換器２４での凝縮温度を上昇させることができる。これにより圧縮機２１の駆動時間を低減させることができる。
【００５９】
従って、本実施の形態１である冷媒回路装置によれば、冷媒回路１０における冷媒量が加熱単独運転の必要量に相当するものであっても、消費電力量の低減化を図りながら冷却加熱運転を良好に行うことができる。
【００６０】
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。
【００６１】
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、第２戻配管５１のキャピラリーチューブ５２は必須の構成要素ではなく、各庫内熱交換器２４の上流側に設けた膨張機構２３１，２３２，２３３で断熱膨張させるようにしても良い。
【００６２】
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。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、本発明に係る冷媒回路装置は、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。
【符号の説明】
【００６４】
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
２６３ｂ 出口側低圧電磁弁
２６３ｃ 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 可変流量膨張機構
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
８１ 開度調整制御部
Ｓ１ 外気温度センサ
Ｓ２ 加熱側熱交換器入口温度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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順次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、
前記主経路及び前記戻経路の少なくとも一方に設けられ、かつ前記庫外熱交換器で凝縮した冷媒及び前記加熱側熱交換器を通過した冷媒のいずれかを断熱膨張させる膨張機構と
を備えた冷媒回路装置において、
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、自身に設けられた流量制御可能な可変流量膨張機構で該冷媒を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、
冷却加熱運転を行う場合において、前記戻バルブを閉成させ、かつ前記加熱側熱交換器の入口側の冷媒温度が外気温度に等しくなるよう前記可変流量膨張機構の開度を調整する制御手段と
を備えたことを特徴とする冷媒回路装置。
【請求項１】
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順次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、
前記主経路及び前記戻経路の少なくとも一方に設けられ、かつ前記庫外熱交換器で凝縮した冷媒及び前記加熱側熱交換器を通過した冷媒のいずれかを断熱膨張させる膨張機構と
を備えた冷媒回路装置において、
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、自身に設けられた流量制御可能な可変流量膨張機構で該冷媒を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、
冷却加熱運転を行う場合において、前記戻バルブを閉成させ、かつ前記加熱側熱交換器の入口側の冷媒温度が外気温度に等しくなるよう前記可変流量膨張機構の開度を調整する制御手段と
を備えたことを特徴とする冷媒回路装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２４２７（Ｐ２０１２−２４２７Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３７５６９（Ｐ２０１０−１３７５６９）
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１６日（２０１０．６．１６）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
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