JP2007219905A - Automatic vending machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、缶飲料などの商品を加温あるいは冷却して販売する自動販売機において、圧縮機で圧縮された冷媒が凝縮する際に生じる潜熱を利用して加温を行う加温可能な冷凍装置を備えた自動販売機に関するものである。 The present invention relates to a vending machine that warms or cools a product such as a can beverage and sells it by using latent heat generated when the refrigerant compressed by the compressor condenses, and can be heated. The present invention relates to a vending machine equipped with a device.
近年、自動販売機に対する消費電力量削減の要求が高まってきており、消費電力量削減手段として、冷却によって生じる廃熱を利用したものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In recent years, demands for reducing power consumption for vending machines have increased, and as a means for reducing power consumption, one utilizing waste heat generated by cooling has been proposed (for example, see Patent Document 1).
以下、図面を参照しながら従来の自動販売機を説明する。 Hereinafter, a conventional vending machine will be described with reference to the drawings.
図10は従来の自動販売機の冷媒回路図である。 FIG. 10 is a refrigerant circuit diagram of a conventional vending machine.
図10に示すように、従来の自動販売機は、冷却加温切替室1、冷却専用室2、第二の冷却専用室3からなる貯蔵室4を備え、冷却加温切替室1内に設置された室内熱交換器5、冷却専用室2内に設置された蒸発器6、第二の冷却専用室3内に設置された第二の蒸発器7、貯蔵室4の外に設置された室外熱交換器8、圧縮機9で構成された冷却加温サイクル10を有する。
As shown in FIG. 10, the conventional vending machine includes a
また、膨張弁A11、膨張弁B12、膨張弁C13はそれぞれ通過する冷媒の圧力を低下させるとともに閉塞機能を有したものであり、開閉弁A14、開閉弁B15、開閉弁C16、開閉弁D17はそれぞれ冷媒の流れの有無を制御するものである。 The expansion valve A11, the expansion valve B12, and the expansion valve C13 each have a closing function while reducing the pressure of the refrigerant passing therethrough. The on-off valve A14, the on-off valve B15, the on-off valve C16, and the on-off valve D17 are respectively It controls the presence or absence of refrigerant flow.
以上のように構成された自動販売機について、以下その動作を説明する。 The operation of the vending machine configured as described above will be described below.
冷却加温切替室1を冷却する場合、開閉弁A14と開閉弁D17を開とし、開閉弁B15と開閉弁C16を閉として、圧縮機9を駆動する。圧縮機9から吐出された冷媒は、室外熱交換器8で凝縮された後、それぞれ膨張弁A11、膨張弁B12、膨張弁C13で減圧されて、室内熱交換器5、蒸発器6、第二の蒸発器7へ供給される。そして、室内熱交換器5、蒸発器6、第二の蒸発器7で蒸発した冷媒が圧縮機9へ還流する。
When cooling the cooling / warming switching chamber 1, the on-off valve A14 and the on-off valve D17 are opened, the on-off valve B15 and the on-off valve C16 are closed, and the
このとき、冷却加温切替室1、冷却専用室2、第二の冷却専用室3のうち所定の温度に達した貯蔵室4は、当該する膨張弁A11、膨張弁B12、膨張弁C13を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室4が所定の温度に達すると圧縮機9の運転を停止する。
At this time, the
次に、冷却加温切替室1を加温する場合、開閉弁A14と開閉弁D17および膨張弁A11を閉とし、開閉弁B15と開閉弁C16を開として、圧縮機9を駆動する。圧縮機9から吐出された冷媒は、室内熱交換器5で一部が凝縮し、再度室外熱交換器8で凝縮された後、それぞれ膨張弁B12、膨張弁C13で減圧されて、蒸発器6、第二の蒸発器7へ供給される。そして、蒸発器6、第二の蒸発器7で蒸発した冷媒が圧縮機9へ還流する。
Next, when heating the cooling / warming switching chamber 1, the on-off valve A14, the on-off valve D17, and the expansion valve A11 are closed, the on-off valve B15 and the on-off valve C16 are opened, and the
また、冷却専用室2、第二の冷却専用室3のうち所定の温度に達した貯蔵室4は、当該する膨張弁B12、膨張弁C13を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室4が所定の温度に達すると圧縮機9の運転を停止する。
In addition, the
ここで、冷却専用室2および第二の冷却専用室3を冷却する際に生じる冷媒の凝縮廃熱を用いて、冷却加温切替室1を効率よく加温することができるので、電気ヒータなどの別の加熱手段を用いて冷却加温切替室1を加温する場合に比べて、消費電力量を削減することができる。
しかしながら、上記従来の構成では、冷却飲料の温度が約5℃、加温飲料の温度が約55℃の自動販売機において、冷却加温切替室を単一の圧縮機で実現するためには、蒸発温度−40℃〜+10℃でかつ凝縮温度40℃〜70℃の範囲といった厳しい条件の下で使用可能な圧縮機を新たに開発する必要があるという課題を有していた。 However, in the conventional configuration, in the vending machine in which the temperature of the cooling beverage is about 5 ° C. and the temperature of the heating beverage is about 55 ° C., in order to realize the cooling / heating switching chamber with a single compressor, There has been a problem that it is necessary to newly develop a compressor that can be used under severe conditions such as an evaporation temperature of −40 ° C. to + 10 ° C. and a condensation temperature of 40 ° C. to 70 ° C.
また、上記課題に加え、自動販売機という戸外に設置する冷却加温サイクルに搭載する為、十分に信頼性が高く、かつ近年の地球温暖化を抑制する為に省エネルギー化を実現できるよう消費電力を低減した圧縮機および冷凍システムを開発する必要があるという課題を有していた。 In addition to the above issues, the power consumption is so high that it is sufficiently reliable and can save energy in order to suppress global warming in recent years because it is installed in a cooling and heating cycle that is installed outdoors as a vending machine. The problem was that it was necessary to develop a compressor and refrigeration system with reduced noise.
また、従来用いられていた冷媒である低沸点冷媒であるR407CやR290やCO2といった冷媒を用いて単一の圧縮機で冷却加温サイクルを実現しようとすると、加温時の高圧圧力および圧縮機の内部の温度が非常に高くなり、圧縮機内部での耐荷重性や高圧配管の耐久性の低下、または内部部品の温度劣化等が発生しやすくなることから圧縮機の信頼性を確保することが難しかった。こういった信頼性の確保の課題は、特に戸外に設置される為に外気温度の大きな変動下に設置される自動販売機に搭載される場合には、より顕著となる。一方で、高沸点冷媒として冷蔵庫等に一般的に使用されているR134aを用いた場合でも、R600aと比較すると倍程度の高圧圧力となり、圧縮機の内部温度も高くなるものであった。 Further, in order to realize a cooling and heating cycle in a single compressor using refrigerant such as R407C and R290 and CO 2 is a low-boiling refrigerant is refrigerant which has been conventionally used, high pressure and compression during heating The internal temperature of the machine becomes extremely high, and the reliability of the compressor is ensured because the load resistance inside the compressor, the durability of the high-pressure piping is reduced, or the temperature of internal parts is likely to deteriorate. It was difficult. Such a problem of ensuring reliability becomes more conspicuous particularly when installed in a vending machine installed under a large fluctuation of the outside air temperature because it is installed outdoors. On the other hand, even when R134a generally used in refrigerators or the like is used as a high boiling point refrigerant, the pressure was about twice as high as that of R600a, and the internal temperature of the compressor was also high.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷却/加温を同一の圧縮機で実現する為に圧縮機の運転条件に着目して信頼性を向上させ、加温時の消費電力量を削減でき、省エネルギー化を実現する圧縮機および自動販売機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and in order to realize cooling / heating with the same compressor, pays attention to the operating conditions of the compressor, improves reliability, and consumes power during heating. The purpose is to provide a compressor and a vending machine that can reduce energy consumption and realize energy saving.
上記従来の課題を解決するために、本発明の自動販売機は、冷却運転を行う冷却用冷却サイクルと、冷却運転と加温運転を切替可能な冷却加温サイクルと、前記冷却サイクルに備えられた冷却用圧縮機と、前記冷却加温サイクルに備えられた冷温用圧縮機とを備え、前記冷温用圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に備えられた電動圧縮要素とを有するとともに複数の回転数で運転されるインバータ圧縮機であり、前記冷却加温サイクルには冷媒としてR600aが封入されており、前記冷却加温サイクルが加温運転時の最高運転回転数が冷却運転時の最高運転回転数より低いものである。 In order to solve the above-described conventional problems, a vending machine according to the present invention is provided with a cooling cycle for performing a cooling operation, a cooling / heating cycle capable of switching between a cooling operation and a heating operation, and the cooling cycle. A cooling compressor and a cooling / heating compressor provided in the cooling / heating cycle, the cooling / heating compressor having a sealed container and an electric compression element provided in the sealed container. In addition, an inverter compressor that is operated at a plurality of rotational speeds, R600a is enclosed as a refrigerant in the cooling and heating cycle, and the maximum operating rotational speed when the cooling and heating cycle is in the heating operation is the cooling operation. It is lower than the maximum operating speed of
これによって、冷却/加温を単一の圧縮機で実現した場合でも、高圧圧力が非常に小さいR600aを用いることで、圧縮機内部での耐荷重性や高圧配管の耐久性を確保でき、また圧縮機内部の温度上昇も抑えることができる。 As a result, even when cooling / heating is realized with a single compressor, the load resistance inside the compressor and the durability of the high-pressure piping can be secured by using R600a having a very high high-pressure pressure. The temperature rise inside the compressor can also be suppressed.
さらに、冷却加温サイクルの運転条件の中でも最も高圧圧力が高くなる為に圧縮機の信頼性上において厳しい条件となる加温運転時において、インバータ圧縮機の最高運転回転数を、冷却運転時の最高運転回転数より低くすることで、加温運転時における信頼性をより向上させることが可能となる。 In addition, the maximum operating speed of the inverter compressor is reduced during the cooling operation during the heating operation, which is a severe condition in terms of the reliability of the compressor because the highest pressure is the highest among the operating conditions of the cooling / heating cycle. By making it lower than the maximum operation speed, it becomes possible to further improve the reliability during the heating operation.
また、電気ヒータなどの加温効率が1程度の加熱手段に比べて2倍程度の加温効率を実現することができ、さらに冷却運転時および加温運転時のどちらの運転条件においてもインバータ駆動によって圧縮機が運転されることで、高負荷時には高い回転数で運転して冷凍能力の増大を図った上で、低負荷時には低い回転数で連続運転でき、消費電力の大幅な低減を図ることが可能となる。 In addition, it is possible to achieve a heating efficiency that is twice as high as that of a heating means such as an electric heater that has a heating efficiency of about 1. Further, the inverter is driven in both the cooling operation and the heating operation. By operating the compressor with a high load, the compressor can be operated at a high rotation speed to increase the refrigeration capacity, and at a low load, it can be continuously operated at a low rotation speed to greatly reduce power consumption. Is possible.
また、本発明の自動販売機は、冷却運転を行う冷却用冷却サイクルと、冷却運転と加温運転を切替え可能な冷却加温サイクルと、前記冷却サイクルに備えられた冷却用圧縮機と、前記冷却加温サイクルに備えられた冷温用圧縮機とを備え、前記冷却加温サイクルには冷媒としてR600aが封入されており、前記冷温用圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に備えられた電動圧縮要素とを有するとともに複数の回転数で運転されるインバータ圧縮機であって、電動圧縮要素に備えられた吸入リードの板厚を前記冷却用圧縮機の吸入リードの板厚に対して、その比率が1.2以上2.0以下となるように厚くしたものである。 The vending machine of the present invention includes a cooling cycle for performing a cooling operation, a cooling / heating cycle capable of switching between the cooling operation and the heating operation, a cooling compressor provided in the cooling cycle, A cooling / heating compressor provided in the cooling / heating cycle, and R600a is sealed as a refrigerant in the cooling / heating cycle, and the cooling / heating compressor is provided in a sealed container and the sealed container. And an electric compressor element that is operated at a plurality of rotational speeds, wherein the thickness of the suction lead provided in the electric compression element is set to the thickness of the suction lead of the cooling compressor. Thus, the thickness is increased to 1.2 to 2.0.
これによって、冷却用圧縮機と比較して、特に加温運転時に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機において、冷媒循環量の影響が大きい吸入リードの負荷が大きくなる技術課題に着目して、吸入リードの剛性向上による信頼性の向上を図ることで、冷却時に比べて冷媒循環量が増加する加温時においても吸入リードの開度が過大となることを防止できるため、冷温用圧縮機の信頼性の向上を図ることができるので、信頼性をより向上させた自動販売機を提供することができる。 As a result, in comparison with the cooling compressor, especially in the cooling compressor where the refrigerant circulation amount increases during the heating operation, paying attention to the technical problem that the load of the suction lead, which has a large influence of the refrigerant circulation amount, becomes large, the suction By improving the reliability of the lead by improving the rigidity of the reed, it is possible to prevent the intake lead opening from becoming excessive even during heating, where the refrigerant circulation rate increases compared to during cooling. Therefore, it is possible to provide a vending machine with improved reliability.
また、本発明の自動販売機は、冷却運転を行う冷却用冷却サイクルと、冷却運転と加温運転を切替え可能な冷却加温サイクルと、前記冷却サイクルに備えられた冷却用圧縮機と、前記冷却加温サイクルに備えられた冷温用圧縮機とを備え、前記冷却加温サイクルには冷媒としてR600aが封入されており、前記冷温用圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に備えられた電動圧縮要素とを有するとともに複数の回転数で運転されるインバータ圧縮機であって、電動圧縮要素に備えられた吸入リードのバネ定数を前記冷却用圧縮機の吸入リードのバネ定数に対して、その比率が1.5以上3.0以下となるように大きくしたものである。 The vending machine of the present invention includes a cooling cycle for performing a cooling operation, a cooling / heating cycle capable of switching between the cooling operation and the heating operation, a cooling compressor provided in the cooling cycle, A cooling / heating compressor provided in the cooling / heating cycle, and R600a is sealed as a refrigerant in the cooling / heating cycle, and the cooling / heating compressor is provided in a sealed container and the sealed container. And an electric compressor element operated at a plurality of rotational speeds, wherein the spring constant of the suction lead provided in the electric compressor element is set to the spring constant of the suction lead of the cooling compressor. Thus, the ratio is increased to 1.5 or more and 3.0 or less.
これによって、冷却用圧縮機と比較して、特に加温運転時に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機において、冷媒循環量の影響により吐出リードが他部品への衝突する際の衝撃力による吐出リードへの負荷が大きくなる技術課題に着目して、冷却時に比べて冷媒循環量が増加する加温時における吐出リードの耐衝撃強度の向上を図ることで、吐出リードの信頼性を向上させることで冷温用圧縮機の信頼性を向上させることができるので、信頼性をより向上させた自動販売機を提供することができる。 As a result, compared to the cooling compressor, particularly in a cooling compressor where the refrigerant circulation amount increases during the heating operation, the discharge lead due to the impact force when the discharge lead collides with other parts due to the influence of the refrigerant circulation amount. Focusing on technical issues that increase the load on the discharge lead, by improving the impact resistance strength of the discharge lead during heating, when the refrigerant circulation rate increases compared to during cooling, improving the reliability of the discharge lead Since the reliability of the cool / warm compressor can be improved, a vending machine with improved reliability can be provided.
また、本発明の自動販売機は、冷却運転を行う冷却用冷却サイクルと、冷却運転と加温運転を切替え可能な冷却加温サイクルと、前記冷却サイクルに備えられた冷却用圧縮機と、前記冷却加温サイクルに備えられた冷温用圧縮機とを備え、前記冷却加温サイクルには冷媒としてR600aが封入されており、前記冷温用圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に備えられた電動圧縮要素とを有するとともに複数の回転数で運転されるインバータ圧縮機であって、電動圧縮要素に備えられた吐出リードの耐衝撃疲労強度を前記冷却用圧縮機の吐出リードの耐衝撃疲労強度に対して、その比率が1.2以上となるように高めたものである。 The vending machine of the present invention includes a cooling cycle for performing a cooling operation, a cooling / heating cycle capable of switching between the cooling operation and the heating operation, a cooling compressor provided in the cooling cycle, A cooling / heating compressor provided in the cooling / heating cycle, and R600a is sealed as a refrigerant in the cooling / heating cycle, and the cooling / heating compressor is provided in a sealed container and the sealed container. And an electric compressor element that is operated at a plurality of rotation speeds, and the impact fatigue strength of the discharge lead provided in the electric compression element is determined according to the shock resistance of the discharge lead of the cooling compressor. The fatigue strength is increased so that the ratio is 1.2 or more.
これによって、冷却用圧縮機と比較して、特に加温運転時に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機において、冷媒循環量の影響により吐出リードが他部品への衝突する際の衝撃力による吐出リードへの負荷が大きくなる技術課題に着目して、冷却時に比べて冷媒循環量が増加する加温時における吐出リードの耐衝撃強度の向上を図ることで、吐出リードの信頼性を向上させることで冷温用圧縮機の信頼性を向上させることができるので、信頼性をより向上させた自動販売機を提供することができる。 As a result, compared to the cooling compressor, particularly in a cooling compressor where the refrigerant circulation amount increases during the heating operation, the discharge lead due to the impact force when the discharge lead collides with other parts due to the influence of the refrigerant circulation amount. Focusing on technical issues that increase the load on the discharge lead, by improving the impact resistance strength of the discharge lead during heating, when the refrigerant circulation rate increases compared to during cooling, improving the reliability of the discharge lead Since the reliability of the cool / warm compressor can be improved, a vending machine with improved reliability can be provided.
本発明の自動販売機は、冷却/加温を単一の圧縮機で実現した上で、冷温用圧縮機の信頼性を向上させることができ、自動販売機の消費電力量を大幅に低減することができる。 The vending machine of the present invention can improve the reliability of the cooling / cooling compressor while realizing cooling / heating with a single compressor, and greatly reduce the power consumption of the vending machine. be able to.
請求項1に記載の発明は、冷却運転を行う冷却用冷却サイクルと、冷却運転と加温運転を切替え可能な冷却加温サイクルと、前記冷却サイクルに備えられた冷却用圧縮機と、前記冷却加温サイクルに備えられた冷温用圧縮機とを備え、前記冷温用圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に備えられた電動圧縮要素とを有するとともに複数の回転数で運転されるインバータ圧縮機であり、前記冷却加温サイクルには冷媒としてR600aが封入されており、前記冷却加温サイクルが加温運転時の最高運転回転数が冷却運転時の最高運転回転数より低いものである。 The invention according to claim 1 includes a cooling cycle for performing a cooling operation, a cooling / heating cycle capable of switching between the cooling operation and the heating operation, a cooling compressor provided in the cooling cycle, and the cooling A cooling / heating compressor provided in the heating cycle, the cooling / heating compressor having a sealed container and an electric compression element provided in the sealed container and operated at a plurality of rotation speeds. In the inverter compressor, R600a is enclosed as a refrigerant in the cooling and heating cycle, and the cooling and heating cycle is such that the maximum operating speed during the heating operation is lower than the maximum operating speed during the cooling operation. is there.
これによって、冷却/加温を単一の圧縮機で実現した場合でも、高圧圧力が非常に小さいR600aを用いることで、圧縮機内部での耐荷重性や高圧配管の耐久性を確保でき、また圧縮機内部の温度上昇も抑えることができる。 As a result, even when cooling / heating is realized with a single compressor, the load resistance inside the compressor and the durability of the high-pressure piping can be secured by using R600a having a very high high-pressure pressure. The temperature rise inside the compressor can also be suppressed.
さらに、冷却加温サイクルの運転条件の中でも最も高圧圧力が高くなる為に圧縮機の信頼性上において厳しい条件となる加温運転時において、インバータ圧縮機の最高運転回転数を、冷却運転時の最高運転回転数より低くすることで、加温運転時における信頼性をより向上させることが可能となる。 In addition, the maximum operating speed of the inverter compressor is reduced during the cooling operation during the heating operation, which is a severe condition in terms of the reliability of the compressor because the highest pressure is the highest among the operating conditions of the cooling / heating cycle. By making it lower than the maximum operation speed, it becomes possible to further improve the reliability during the heating operation.
また、電気ヒータなどの加温効率が1程度の加熱手段に比べて2倍程度の加温効率を実現することができ、さらに冷却運転時および加温運転時のどちらの運転条件においてもインバータ駆動によって圧縮機が運転されることで、高負荷時には高い回転数で運転して冷凍能力の増大を図った上で、低負荷時には低い回転数で連続運転でき、消費電力の大幅な低減を図ることが可能となる。 In addition, it is possible to achieve a heating efficiency that is twice as high as that of a heating means such as an electric heater that has a heating efficiency of about 1. Further, the inverter is driven in both the cooling operation and the heating operation. By operating the compressor with a high load, the compressor can be operated at a high rotation speed to increase the refrigeration capacity, and at a low load, it can be continuously operated at a low rotation speed to greatly reduce power consumption. Is possible.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、加温運転時の最高運転回転数における冷媒循環量が、冷却運転時の最高運転回転数における冷媒循環量と近似する程度に、加温運転時の最高運転回転数を冷却運転時の最高運転回転数よりも低くしたものである。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the refrigerant circulation amount at the maximum operation speed during the heating operation approximates the refrigerant circulation amount at the maximum operation speed during the cooling operation. The maximum operation speed during the heating operation is lower than the maximum operation speed during the cooling operation.
これによって、蒸発温度が高い加温運転で冷媒循環量が増大して電動圧縮要素に備えられたバルブにかかる応力やバルブの開閉距離が大きくなり、バルブへの負担が増大することに加え、多量の冷媒を圧縮する為に圧縮時の負荷が増大することでクランクシャフトや軸受等の摺動条件が厳しくなることが避けられ、信頼性の高い冷却加温サイクルを提供することができる。 This increases the amount of refrigerant circulating in the heating operation with a high evaporation temperature, increases the stress applied to the valve provided in the electric compression element, increases the opening / closing distance of the valve, and increases the burden on the valve. In order to compress the refrigerant, it is possible to avoid a severe sliding condition such as a crankshaft or a bearing due to an increase in the load during compression, and to provide a highly reliable cooling and heating cycle.
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、加温運転時における冷温用圧縮機の電動圧縮要素に備えられたバルブ機構に付加される応力もしくは衝撃を緩和する程度に、前記冷温用圧縮機の加温運転時の最高運転回転数を冷却運転時の最高運転回転数よりも低くしたものである。
The invention according to
これによって、電動圧縮要素に備えられたバルブ機構である吸入リードや吐出リードに付加される応力もしくは衝撃がその耐久信頼性を確保できる程度に緩和され、冷温用圧縮機の信頼性を向上させることができ、信頼性の高い冷却加温サイクルを提供することができる。 As a result, the stress or impact applied to the suction and discharge leads, which are valve mechanisms provided in the electric compression element, is alleviated to the extent that durability and reliability can be ensured, and the reliability of the compressor for cooling and heating is improved. And a highly reliable cooling and heating cycle can be provided.
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明において、冷温用圧縮機の加温運転時の最高運転回転数を、冷却運転時の最高運転回転数に対して、その比率が0.5以上0.9以下となるように低くしたものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the maximum operating rotational speed during the heating operation of the cooling compressor is changed to the maximum operating rotational speed during the cooling operation. On the other hand, the ratio is lowered to 0.5 or more and 0.9 or less.
これによって、請求項1から3のいずれか一項に記載の発明の効果に加えてより安定した範囲で冷温用圧縮機の信頼性を向上させることができ、信頼性の高い冷却加温サイクルを提供することができる。 Thereby, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 3, the reliability of the cooling / cooling compressor can be improved in a more stable range, and a highly reliable cooling / heating cycle can be achieved. Can be provided.
請求項5に記載の発明は、冷却運転を行う冷却用冷却サイクルと、冷却運転と加温運転を切替え可能な冷却加温サイクルと、前記冷却サイクルに備えられた冷却用圧縮機と、前記冷却加温サイクルに備えられた冷温用圧縮機とを備え、前記冷却加温サイクルには冷媒としてR600aが封入されており、前記冷温用圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に備えられた電動圧縮要素とを有するとともに複数の回転数で運転されるインバータ圧縮機であって、電動圧縮要素に備えられた吸入リードの板厚を前記冷却用圧縮機の吸入リードの板厚に対して、その比率が1.2以上2.0以下となるように厚くして、加温運転時の冷媒循環量増大による吸入リードの応力耐性を高めたものである。 The invention according to claim 5 is a cooling cycle for performing a cooling operation, a cooling / heating cycle capable of switching between a cooling operation and a heating operation, a cooling compressor provided in the cooling cycle, and the cooling A cooling compressor provided in the heating cycle, and R600a is enclosed as a refrigerant in the cooling heating cycle, and the cooling compressor is provided in a sealed container and in the sealed container. And an electric compressor element that is operated at a plurality of rotation speeds, and the thickness of the suction lead provided in the electric compression element is set to the thickness of the suction lead of the cooling compressor. The ratio is increased so that the ratio is 1.2 or more and 2.0 or less, and the stress resistance of the suction lead due to the increase in the amount of refrigerant circulation during the heating operation is increased.
これによって、冷却用圧縮機と比較して、特に加温運転に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機において、冷媒循環量の影響が大きい吸入リードの負荷が大きくなる技術課題に着目して、吸入リードの剛性向上による信頼性の向上を図ることで、冷却時に比べて冷媒循環量が増加する加温時においても吸入リードの開度が過大となることを防止できるため、冷温用圧縮機の信頼性の向上を図ることができるので、信頼性をより向上させた自動販売機を提供することができる。 As a result, in comparison with the cooling compressor, especially in the cooling compressor where the refrigerant circulation amount increases in the heating operation, paying attention to the technical problem that the load of the suction lead having a large influence of the refrigerant circulation amount becomes large, By improving the reliability of the lead by improving the rigidity of the reed, it is possible to prevent the intake lead opening from becoming excessive even during heating, where the refrigerant circulation rate increases compared to during cooling. Therefore, it is possible to provide a vending machine with improved reliability.
請求項6に記載の発明は、冷却運転を行う冷却用冷却サイクルと、冷却運転と加温運転を切替え可能な冷却加温サイクルと、前記冷却サイクルに備えられた冷却用圧縮機と、前記冷却加温サイクルに備えられた冷温用圧縮機とを備え、前記冷却加温サイクルには冷媒としてR600aが封入されており、前記冷温用圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に備えられた電動圧縮要素とを有するとともに複数の回転数で運転されるインバータ圧縮機であって、電動圧縮要素に備えられた吸入リードのバネ定数を前記冷却用圧縮機の吸入リードのバネ定数に対して、その比率が1.5以上3.0以下となるように大きくして、加温運転時の冷媒循環量増大による吸入リードの応力耐性を高めたものである。
The invention according to
これによって、冷却用圧縮機と比較して、特に加温運転時に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機において、冷媒循環量の影響が大きい吸入リードの負荷が大きくなる技術課題に着目して、吸入リードの剛性向上による信頼性の向上を図ることで、冷却時に比べて冷媒循環量が増加する加温時においても吸入リードの開度が過大となることを防止できるため、冷温用圧縮機の信頼性の向上を図ることができるので、信頼性をより向上させた自動販売機を提供することができる。 As a result, in comparison with the cooling compressor, especially in the cooling compressor where the refrigerant circulation amount increases during the heating operation, paying attention to the technical problem that the load of the suction lead, which has a large influence of the refrigerant circulation amount, becomes large, the suction By improving the reliability of the lead by improving the rigidity of the reed, it is possible to prevent the intake lead opening from becoming excessive even during heating, where the refrigerant circulation rate increases compared to during cooling. Therefore, it is possible to provide a vending machine with improved reliability.
請求項7に記載の発明は、冷却運転を行う冷却用冷却サイクルと、冷却運転と加温運転を切替え可能な冷却加温サイクルと、前記冷却サイクルに備えられた冷却用圧縮機と、前記冷却加温サイクルに備えられた冷温用圧縮機とを備え、前記冷却加温サイクルには冷媒としてR600aが封入されており、前記冷温用圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器の内部に備えられた電動圧縮要素とを有するとともに複数の回転数で運転されるインバータ圧縮機であって、電動圧縮要素に備えられた吐出リードの耐衝撃疲労強度を前記冷却用圧縮機の吐出リードの耐衝撃疲労強度に対して、その比率が1.2以上となるように高めて、加温運転時の冷媒循環量増大による吐出リードの衝撃耐性を高めたものである。
The invention according to
これによって、冷却用圧縮機と比較して、特に加温運転時に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機において、冷媒循環量の影響により吐出リードが他部品への衝突する際の衝撃力による吐出リードへの負荷が大きくなる技術課題に着目して、冷却時に比べて冷媒循環量が増加する加温時における吐出リードの耐衝撃強度の向上を図ることで、吐出リードの信頼性を向上させることで冷温用圧縮機の信頼性を向上させることができるので、信頼性をより向上させた自動販売機を提供することができる。 As a result, compared to the cooling compressor, particularly in a cooling compressor where the refrigerant circulation amount increases during the heating operation, the discharge lead due to the impact force when the discharge lead collides with other parts due to the influence of the refrigerant circulation amount. Focusing on technical issues that increase the load on the discharge lead, by improving the impact resistance strength of the discharge lead during heating, when the refrigerant circulation rate increases compared to during cooling, improving the reliability of the discharge lead Since the reliability of the cool / warm compressor can be improved, a vending machine with improved reliability can be provided.
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の発明において、冷却用圧縮機の電動圧縮要素に備えられた吐出リードの材料にバルブ鋼を用い、冷温用圧縮機の電動圧縮要素に備えられた吐出リードの材料にステンレスバルブ鋼を用いたものである。
The invention according to
これによって、冷却用圧縮機と比較して、特に加温運転時に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機において、冷媒循環量の影響により吐出リードが他部品への衝突する際の衝撃力による吐出リードへの負荷が大きくなる技術課題に着目して、冷却時に比べて冷媒循環量が増加する加温時における吐出リードの耐衝撃強度の向上を構造面に大きな変更を加えずに材料面より図ることができ、吐出リードの信頼性を向上させることで冷温用圧縮機の信頼性を向上させることができるので、信頼性をより向上させた自動販売機を提供することができる。 As a result, compared to the cooling compressor, particularly in a cooling compressor where the refrigerant circulation amount increases during the heating operation, the discharge lead due to the impact force when the discharge lead collides with other parts due to the influence of the refrigerant circulation amount. Focusing on technical issues that increase the load on the material, the impact resistance strength of the discharge lead during heating is increased when the refrigerant circulation rate is increased compared to during cooling, and the material aspect should be improved without major changes to the structure. In addition, since the reliability of the cooling / warming compressor can be improved by improving the reliability of the discharge lead, a vending machine with improved reliability can be provided.
請求項9に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の発明において、冷温用圧縮機の電動モータが冷却運転時の最高回転数で運転している状態において、前記電動モータのトルクが、少なくとも冷却用圧縮機の電動モータが最高回転数で運転している状態におけるトルクよりも大きくなるように設定することで冷温用圧縮機の加温運転時の冷媒循環量増大による負荷に抗するようにしたものである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the electric motor of the cooling / warming compressor is operated at the maximum rotational speed during the cooling operation. By setting the motor torque so that it is at least larger than the torque in the state where the electric motor of the cooling compressor is operating at the maximum number of revolutions, the amount of refrigerant circulating during the heating operation of the cooling / heating compressor is increased. It is designed to withstand the load.
これによって、冷却用圧縮機と比較して、特に加温運転時に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機において、冷媒循環量の増加に伴って電動モータの負荷が大きくなった場合でも、より高負荷時のトルクが大きくなる電動モータを冷温用圧縮機に備えることで、冷温用圧縮機の信頼性をより向上させることができるので、信頼性をより向上させた自動販売機を提供することができる。 As a result, compared with the cooling compressor, especially in the cooling / warming compressor in which the refrigerant circulation amount increases during the heating operation, even when the load of the electric motor increases with the increase in the refrigerant circulation amount, the load is higher. By providing an electric motor with increased torque at the time of cooling / cooling compressors, the reliability of the cooling / cooling compressors can be further improved, and thus a vending machine with improved reliability can be provided. .
請求項10に記載の発明は、請求項1から9のいずれか一項に記載の発明において、冷却用圧縮機は、機械室ファンによって機械室内の強制冷却を行う風路上に設置されているとともに、冷温用圧縮機は前記風路上以外の場所に設置されているものである。
The invention according to
これによって、特に、冷温用圧縮機が加温運転を行う低外気温時に冷温用圧縮機の吸入ガス温度の低下を防止することができるため、加温運転時の冷却加温サイクルのサイクル効率を高めることができ、自動販売機の消費電力を低減することができる。 As a result, it is possible to prevent a reduction in the intake gas temperature of the cold compressor, particularly at a low outside air temperature at which the cold compressor performs the heating operation, so that the cycle efficiency of the cooling / heating cycle during the warming operation can be reduced. The power consumption of the vending machine can be reduced.
請求項11に記載の発明は、請求項1から10のいずれか一項に記載の発明において、冷温用圧縮機の密閉容器の外側には、前記密閉容器を覆うカバーが備えられたものである。
The invention according to
これによって、特に、冷温用圧縮機が加温運転を行う低外気温時に冷温用圧縮機の吸入ガス温度の低下を防止することができるため、加温運転時の冷却加温サイクルのサイクル効率を高めることができ、自動販売機の消費電力を低減することができる。 As a result, it is possible to prevent a reduction in the intake gas temperature of the cold compressor, particularly at a low outside air temperature at which the cold compressor performs the heating operation, so that the cycle efficiency of the cooling / heating cycle during the warming operation can be reduced. The power consumption of the vending machine can be reduced.
請求項12に記載の発明は、請求項1から11のいずれか一項に記載の発明において、冷却用冷却サイクルに、冷媒としてR600aが封入されたものである。
The invention according to
これによって、地球温暖化防止に一層寄与する環境対応型の自動販売機を提供することができ、冷却加温サイクルと同冷媒を適用する製造上、サービス上の利点もある。 As a result, it is possible to provide an environment-friendly vending machine that further contributes to the prevention of global warming, and there is also an advantage in terms of manufacturing and service that applies the same refrigerant as the cooling and heating cycle.
また、冷却サイクルと冷却加温サイクルの二つの独立した回路に分離したシステムで自動販売機の冷却加温を行わせるものであるので、万一の可燃性冷媒の漏洩時にも全ての冷媒が漏洩対象とならず、可燃性冷媒を適当した自動販売機の防爆安全性に一定の安全率を見込むこともできる。 In addition, since the vending machine is cooled and heated in a system separated into two independent circuits, a cooling cycle and a cooling and heating cycle, all refrigerant leaks even in the event of a leak of flammable refrigerant A certain safety factor can be expected for the explosion-proof safety of a vending machine suitable for a combustible refrigerant.
請求項13に記載の発明は、請求項1から12のいずれか一項に記載の発明において、冷却用圧縮機および冷温用圧縮機の密閉容器内の圧力を低圧型としたものである。 A thirteenth aspect of the invention is the invention according to any one of the first to twelfth aspects of the invention, wherein the pressure in the sealed container of the cooling compressor and the cooling / warming compressor is a low pressure type.
これによって、密閉容器内が高圧型の場合に比べて冷凍機油への冷媒の溶解量を少なくすることができるので、特に可燃性冷媒であるR600aの冷却サイクルおよび冷却加温サイクルへの封入量を抑制することができるため、万一の冷媒漏洩時の絶対量を低減でき、システム内に保持される可燃性冷媒量も少なくでき、防爆安全性を高めることができる。 As a result, the amount of refrigerant dissolved in refrigerating machine oil can be reduced as compared with the case where the inside of the hermetic container is a high-pressure type. Since it can be suppressed, the absolute amount when a refrigerant leaks can be reduced, the amount of flammable refrigerant held in the system can be reduced, and explosion-proof safety can be improved.
また、冷却サイクルと冷却加温サイクルの二つの独立した回路に分離したシステムで自動販売機の冷却加温を行わせるものであるので、万一の可燃性冷媒の漏洩時にも全ての冷媒が漏洩対象とならず、可燃性冷媒を適当した自動販売機の防爆安全性に一定の安全率を見込むこともできる。 In addition, since the vending machine is cooled and heated in a system separated into two independent circuits, a cooling cycle and a cooling and heating cycle, all refrigerant leaks even in the event of a leak of flammable refrigerant A certain safety factor can be expected for the explosion-proof safety of a vending machine suitable for a combustible refrigerant.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as embodiment in the prior art example or previously demonstrated, and the detailed description is abbreviate | omitted. Further, the present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における自動販売機の冷媒回路図、図2は、同実施の形態における冷凍サイクルを構成する冷凍装置の斜視図、図3は、同実施の形態における自動販売機の上方から見た冷温用圧縮機および冷却用圧縮機の平面断面図、図4は、同実施の形態における冷温用圧縮機の縦断面図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a vending machine according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a refrigeration apparatus constituting a refrigeration cycle in the same embodiment, and FIG. 3 is an automatic in the same embodiment. FIG. 4 is a plan sectional view of the cooling / cooling compressor and the cooling compressor as seen from above the vending machine, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the cooling / heating compressor in the same embodiment.
図1から図4において、本発明の自動販売機は、冷却加温切替室101、冷却専用室102、第二の冷却専用室103からなる貯蔵室104を備え、カバー105内に設置された冷温用圧縮機106、冷却加温切替室101内に設置された室内熱交換器108、貯蔵室104の外に設置された室外熱交換器110、冷却時と加温時に冷媒流路を切り換える四方弁111、膨張機構としての冷却用キャピラリチューブ112、加温用キャピラリチューブ113、ドライヤ114とからなり、冷却加温切替室101の冷却と加温を専用に行う冷却加温サイクル115を備えるとともに、冷却用圧縮機120、冷却専用室102内に設置された蒸発器121、第二の冷却専用室103内に設置された第二の蒸発器122、膨張機構としての膨張弁123、第二の膨張弁124、そして冷却加温サイクル115側と一体に形成された凝縮器125とからなり、冷却専用室102と第二の冷却専用室103とを専用に冷却する冷却サイクル126を備えている。
1 to 4, the vending machine of the present invention includes a
ここで、冷却加温サイクル115および冷却サイクル126には温暖化係数の低い炭化水素系冷媒であるR600aを封入している。
Here, the cooling and
室外熱交換器110および凝縮器125は、2パスのフィンチューブ熱交換器で構成され、一方のパスは冷却加温サイクル115と連結しており、冷却加温サイクル115の加温時は蒸発器として、冷却時は凝縮器として作用し、他方のパスは冷却サイクル126と連結している。
The
また、室内熱交換器108と室外熱交換器110は2本の配管で連結された一体型熱交換器119であり、一方は冷却用キャピラリチューブ112と冷却用逆止弁127、ドライヤ114とが直列に連結され、他方は加温用キャピラリチューブ113と加温用逆止弁129とが直列に連結されている。
The
ここで、冷却用逆止弁127はドライヤ114から冷却用キャピラリチューブ112に冷媒が流れる方向を正方向とし、冷却用キャピラリチューブ112からドライヤ114へ向かう逆方向には冷媒が流れないように設置される。また、加温用逆止弁128は加温用キャピラリチューブ113から室外熱交換器110へ冷媒が流れる方向を正方向とし、室外熱交換器110から加温用キャピラリチューブ113へ向かう逆方向には冷媒が流れないように設置される。
Here, the
また、断熱区画された貯蔵室104の前面には自動販売機への商品の投入時などに開閉を行う扉129を設けている。
In addition, a
次に、冷温用圧縮機106の構成について説明する。
Next, the configuration of the cold /
圧延鋼板を深絞りにより成形してなるすり鉢状の下容器130と逆すり鉢状の上容器131を係合し、係合部分を全周溶接して密閉容器132が形成される。密閉容器132の下部には、冷凍機油134として鉱油を貯留しているとともに、電動圧縮要素140が配置されている。電動圧縮要素140は、密閉容器132の底部にコイルばね142を介して弾性支持されている。
A mortar-shaped
電動圧縮要素140は、ブロック144の下方に固定されインバータ駆動回路(図示せず)とつながっている固定子146と、永久磁石を内蔵し主軸部148の下方に固定された回転子150から構成され、インバータ駆動用の電動モータを形成しており、インバータ駆動回路によって、商用電源周波数で運転される冷却用圧縮機120とは常に異なる運転周波数で駆動される。
The
また、電動圧縮要素140は、シリンダ152を形成するブロック144と、シリンダ152のボア孔153内に往復自在に嵌入されたピストン154と、ブロック144の軸受156に軸支される主軸部148と偏芯軸部158からなるクランクシャフト160と、偏芯軸部158とピストン154を連結するコンロッド162とを備えており、クランクシャフト160の回転運動がピストン154の往復運動に変換される。
The
また、ピストン154とボア孔153内とで形成される圧縮室163の空間体積が、ピストン154の往復運動により増減変化することで、密閉容器132内の内部空間に充満している冷媒は、吸入マフラー164の吸入口165から吸込まれ、圧縮室163内にて吸入、圧縮された後、吐出細管169、密閉容器132に備えられた吐出配管である吐出チューブ170を経て、密閉容器132外に吐出される。
In addition, the space volume of the
さらに、冷却用圧縮機120も冷温用圧縮機106と同様に密閉容器180の下部には冷凍機油(図示せず)として鉱油を貯留しているとともに、電動圧縮要素182が配置されている。電動圧縮要素182は、密閉容器180の底部にコイルばね181を介して弾性支持され、ピストン184がシリンダ186内を往復自在に嵌入された往復動型の構成としている。
Further, the
このように、本実施の形態の冷却用圧縮機120および冷温用圧縮機106は、密閉容器132,180の内部空間が冷却加温サイクル115および冷却サイクル126の低圧側となり、電動圧縮要素によって圧縮が行われた後の冷媒経路が冷却加温サイクル115の高圧側となるような内部低圧型の圧縮機である。
Thus, in the
ここで、冷温用圧縮機106のピストン154往復方向と冷却用圧縮機120のピストン184往復方向は略平行となるようにするとともに、冷温用圧縮機106および冷却用圧縮機120のピストン154、184を自動販売機の背面側に位置するように設置している。
Here, the reciprocating direction of the
よって、冷温用圧縮機106および冷却用圧縮機120および室外熱交換器110からなる一体型熱交換器119に備えられたフィン(図示せず)とはそれぞれ略平行になるように配置されている。
Therefore, the fins (not shown) provided in the
さらに、冷温用圧縮機106および冷却用圧縮機120のピストン154、184往復方向に対して略鉛直方向に室外熱交換器110および凝縮器125からなる一体型熱交換器119の長手方向を位置させている。
Further, the longitudinal direction of the
以上のように構成された自動販売機について、以下その動作を説明する。 The operation of the vending machine configured as described above will be described below.
冷却加温切替室101を冷却する場合、図1において点線矢印で示すように、冷温用圧縮機106から吐出された冷媒は、四方弁111を通り、室外熱交換器110で凝縮液化する。室外熱交換器110から出た液冷媒はドライヤ114、冷却用逆止弁127を経て冷却用キャピラリチューブ112で減圧されて、室内熱交換器108へ供給される。そして、室内熱交換器108で蒸発した冷媒が四方弁111を通り、冷温用圧縮機106へ還流する。
When the cooling /
このとき、例えば外気温度30℃でプルダウンする場合は、通常300W程度で冷却する必要がある。この場合、冷温用圧縮機106は蒸発温度−30℃程度、凝縮温度50℃程度の圧力条件において高回転で連続運転するように制御される。そして冷却加温切替室101内の温度が下降するに伴って、冷温用圧縮機106の回転数を順次低下させて能力調整を行う。
At this time, for example, when pulling down at an outside air temperature of 30 ° C., it is usually necessary to cool at about 300 W. In this case, the
次に、冷却加温切替室101を加温する場合、図1において実線矢印で示すように、冷温用圧縮機106から吐出された冷媒は、四方弁111で流路を切り換えて室内熱交換器108で凝縮液化する。室内熱交換器108から出た液冷媒は加温用キャピラリチューブ113で減圧されて、加温用逆止弁128を経て室外熱交換器110へ供給される。そして、室外熱交換器110で蒸発した冷媒が四方弁111で流路を切り換えて冷温用圧縮機106へ還流する。
Next, when the cooling /
このとき、例えば外気温度15℃でプルアップする場合は、通常400W程度で加温する必要がある。この場合、冷温用圧縮機106は蒸発温度5℃程度、凝縮温度65℃程度の圧力条件において連続運転するように制御される。そして冷却加温切替室101内の温度が上昇するに伴って、冷温用圧縮機106の回転数を順次低下させて能力調整を行う。
At this time, for example, when pulling up at an outside air temperature of 15 ° C., it is usually necessary to heat at about 400 W. In this case, the
一方冷却サイクル126においては、冷却用圧縮機120から吐出された冷媒は、凝縮器125で凝縮液化する。凝縮器125から出た液冷媒はそれぞれ膨張弁123、第二の膨張弁124で減圧されて蒸発器121、第二の蒸発器122へ供給される。そして、蒸発器121、第二の蒸発器122で蒸発した冷媒が冷却用圧縮機120へ還流する。
On the other hand, in the
このとき、冷却専用室102、第二の冷却専用室103のうち所定の温度に達した貯蔵室104は、当該する膨張弁123、第二の膨張弁124を閉塞して冷媒の供給を停止する。さらに、すべての貯蔵室4が所定の温度に達すると冷却用圧縮機120の運転を停止する。
At this time, the
ここで、冷温用圧縮機106とともに冷却用圧縮機120が稼動すると、冷却サイクル126と連結しているパス周辺のフィン温度は高温になる。そのため、冷却加温サイクル115の加温時と冷却サイクル126が同時に稼動した場合には、室外熱交換器110および凝縮器125のフィンを介してカスケード熱交換することができるとともに、凝縮器125により暖められた大気を蒸発器として作用する室外熱交換器110に吸い込ませることができ、0℃〜10℃程度の高蒸発温度で冷却加温サイクル115を稼動することが可能となる。これにより冷却加温サイクル115の圧縮比を低減でき、冷温用圧縮機106の効率向上が図れ、消費電力量を削減することができる。
Here, when the
このように、冷却加温切替室101を加温する場合は、冷却加温切替室101を冷却する場合に比べて蒸発温度が高いため、冷媒の密度も高くなり冷却加温サイクル115中の冷媒循環量が増大する。このように冷媒循環量が増大すると、例えば冷温用圧縮機106内の冷媒流路に備えられた吸入側のバルブである吸入リードや吐出側のバルブである吐出リードなどのバルブ機構(図示せず)にかかる応力や衝撃、バルブの開閉距離も大きくなり、バルブへの負担が増大することに加え、多量の冷媒を圧縮する為に圧縮時の負荷が増大することでクランクシャフト150や軸受146等の摺動条件が厳しくなり、より信頼性の低下が懸念される。
Thus, when the cooling /
しかしながら本実施の形態においては、高圧圧力が大幅に低減できるR600a冷媒を用いた上で、さらに冷温用圧縮機106の冷却運転時の最高運転回転数に対する加温運転時の最高運転回転数を低く設定し、さらにこれらの比率を冷媒循環量の増加の比率に合わせて0.7から0.9の範囲とし、冷却加温サイクル115中の冷媒循環量の過大化を防ぐことで、シリンダヘッド154の内部に設けられたバルブ等の摺動部品の破損を防止して冷温用圧縮機106の信頼性を向上させることができる。
However, in the present embodiment, the R600a refrigerant capable of greatly reducing the high pressure is used, and the maximum operating speed during the heating operation is further reduced with respect to the maximum operating speed during the cooling operation of the
具体的には、例えば冷却運転時の回転周波数が最高回転数で72rpsとした場合でも、加温運転時の最高回転周波数は冷却運転時の最高回転数72rpsの80%(冷却運転時の最高回転数に対する加温運転時の最高回転数の比率は0.8)である60rps以下である例えば54rps程度としたことで、冷媒循環量の過大化を防ぐことが可能である。この場合望ましくは、加温運転時の最高回転周波数は冷却運転時の最高回転数の80%以下とした方が信頼性上好ましいが、設計上の条件等で、冷却運転時の最高回転数も抑えた場合等では90%(冷却運転時の最高回転数に対する加温運転時の最高回転数の比率は0.9)以下でも信頼性の確保ができる。 Specifically, for example, even when the rotation frequency during the cooling operation is 72 rps at the maximum speed, the maximum rotation frequency during the heating operation is 80% of the maximum rotation speed 72 rps during the cooling operation (the maximum rotation during the cooling operation). The ratio of the maximum number of revolutions during the heating operation with respect to the number is set to, for example, about 54 rps, which is equal to or less than 60 rps, which is 0.8), so that it is possible to prevent an excessive amount of refrigerant circulation. In this case, preferably, the maximum rotation frequency during the heating operation is preferably 80% or less of the maximum rotation number during the cooling operation. However, the maximum rotation frequency during the cooling operation may be reduced depending on design conditions. In the case where it is suppressed, the reliability can be ensured even if it is 90% or less (the ratio of the maximum rotational speed during the heating operation to the maximum rotational speed during the cooling operation is 0.9).
また、冷媒循環量があまりにも少なくなると、加温時の高負荷条件における冷凍能力が確保できなくなり、加温運転時に十分な加温ができなくなるのを避けるため、冷却運転時の最高回転数に対する加温運転時の最高回転数の比率の下限は0.7程度にすることが望ましく、少なくとも0.5以上は確保する必要がある。 Also, if the refrigerant circulation rate is too small, it will not be possible to secure the refrigeration capacity under high load conditions during heating, and it will not be possible to sufficiently heat during heating operation. The lower limit of the maximum rotational speed ratio during the heating operation is desirably about 0.7, and it is necessary to secure at least 0.5 or more.
また、加温時の最低回転数に対する最高回転数の比率は2.0以下にすることが望ましく、例えば本実施の形態のように加温時の最低回転数を29rpsとした場合には、最高回転数は最低回転数の2倍の58rps以下で運転することが望ましい。 Further, the ratio of the maximum rotational speed to the minimum rotational speed during heating is desirably 2.0 or less. For example, when the minimum rotational speed during heating is 29 rps as in the present embodiment, the maximum It is desirable to operate at a rotational speed of 58 rps or less, which is twice the minimum rotational speed.
なお、加温運転時の最高運転回転数の設定に関して、加温運転時の最高運転回転数における冷媒循環量が、冷却運転時の最高運転回転数における冷媒循環量に近くなるように、加温運転時の最高運転回転数を冷却運転時の最高運転回転数よりも低くしていくと、蒸発温度が高い加温運転により冷媒循環量が増大して電動圧縮要素に備えられたバルブにかかる応力、衝撃やバルブの開閉距離が大きくなり、バルブへの負担が増大することに加え、多量の冷媒を圧縮する為に圧縮時の負荷が増大することでクランクシャフトや軸受等の摺動条件が厳しくなることが回避され、信頼性の高い冷却加温サイクルを提供することができる。 Regarding the setting of the maximum operation speed during the heating operation, the heating operation is performed so that the refrigerant circulation rate at the maximum operation rotation rate during the heating operation is close to the refrigerant circulation rate at the maximum operation rotation number during the cooling operation. If the maximum operation speed during operation is lower than the maximum operation speed during cooling operation, the amount of refrigerant circulation increases due to the heating operation with a high evaporation temperature, and the stress applied to the valve provided in the electric compression element In addition to increasing the impact and valve opening / closing distance and increasing the load on the valve, the load on compression increases due to the compression of a large amount of refrigerant, resulting in severe sliding conditions such as crankshafts and bearings. It is possible to provide a reliable cooling and heating cycle.
このように、必ずしも加温運転時の最高運転回転数における冷媒循環量と冷却運転時の最高運転回転数における冷媒循環量を設計上近似範囲に調整する必要はないが、理論的には冷媒循環量をほぼ同等となる範囲に維持できるのであれば、加温運転時の負荷増大に備えて予め圧縮機内部のバルブ機構や摺動機構の負荷耐性の高い設計にする配慮が不要となって、コスト面でも設計の標準化面でも好都合となる。 As described above, it is not always necessary to adjust the refrigerant circulation amount at the maximum operation rotation speed during the heating operation and the refrigerant circulation amount at the maximum operation rotation speed during the cooling operation to an approximate range by design. If the amount can be maintained in an approximately equivalent range, there is no need to consider the design of the valve mechanism and sliding mechanism with high load resistance in advance in preparation for an increase in load during heating operation. This is advantageous both in terms of cost and design standardization.
冷媒循環量を近似させる程度については、加温運転時の最高運転回転数における冷媒循環量と冷却運転時の最高運転回転数における冷媒循環量との差が、冷却運転時の最高運転回転数における冷媒循環量の±10%の範囲内であれば、上述の信頼性と加温能力のバランスを良好に維持する観点からは好都合である。 The degree to which the refrigerant circulation amount is approximated is that the difference between the refrigerant circulation amount at the maximum operation speed during the heating operation and the refrigerant circulation amount at the maximum operation speed during the cooling operation is the maximum operation speed during the cooling operation. Within the range of ± 10% of the refrigerant circulation amount, it is advantageous from the viewpoint of maintaining a good balance between the above-described reliability and heating capability.
以上のように、本実施の形態においては、冷却と加温を単一の冷温用圧縮機106で実現した場合でも、高圧圧力が非常に小さいR600aを用いることで、冷温用圧縮機106の内部での耐荷重性や高圧配管の耐久性を確保でき、また冷温用圧縮機106内部の温度上昇も抑えることができる。
As described above, in the present embodiment, even when cooling and heating are realized by a single
さらに、冷却加温サイクル115の運転条件の中でも最も高圧圧力が高くなる為に冷温用圧縮機106の信頼性上において厳しい条件となる加温運転時において、インバータ駆動によって、冷温用圧縮機106の最高運転回転数を、冷却運転時の最高運転回転数より低くすることで、加温運転時における信頼性をより向上させることが可能となる。
Further, in the heating operation, which is a severe condition in terms of reliability of the cooling /
また、電気ヒータなどの加温効率が1程度の加熱手段に比べて2倍程度の加温効率を実現することができ、さらに冷却運転時および加温運転時のどちらの運転条件においてもインバータ駆動によって冷温用圧縮機106が運転されることで、高負荷時には高い回転数で運転して冷凍能力の増大を図った上で、低負荷時には低い回転数で連続運転でき、消費電力の大幅な低減を図ることが可能となる。
In addition, it is possible to achieve a heating efficiency that is twice as high as that of a heating means such as an electric heater that has a heating efficiency of about 1. Further, the inverter is driven in both the cooling operation and the heating operation. By operating the cold-
また本実施の形態においては、冷温用圧縮機106をカバー105内に設置しているため、低外気温時に冷温用圧縮機106全体の温度低下を防止することができる。従って、冷温用圧縮機106の吸入ガス温度の低下を防ぐことができるため、冷温用圧縮機106の効率低下を防止して冷却加温サイクル115の高いサイクル効率を維持することができる。
Further, in the present embodiment, since the cool /
さらに本実施の形態では、図3に実線矢印で示すような風路を形成して凝縮器125から放熱するようにしているが、冷温用圧縮機106はカバー105内に設置されているため、風路の影響を受けず全体の温度低下が抑制され、さらに高いサイクル効率を維持することができる。
Further, in the present embodiment, an air path as shown by a solid arrow in FIG. 3 is formed so as to dissipate heat from the
また、2パスのフィンチューブ熱交換器で構成されている室外熱交換器110および凝縮器125は、フィンを介して一体化しているため、冷却加温サイクル115および冷却サイクル126とそれぞれの配管からの振動の影響を受ける。
Moreover, since the
特に、従来の自動販売機において一般的に搭載されていたロータリ型やスクロール型といった内部高圧型の圧縮機では、電動圧縮要素が密閉容器に直接固着されるため、圧縮に伴う振動が密閉容器へ直接伝達するため、振動が大きくなり、配管の振動も大きくなる傾向がある為、2台の圧縮機を1つの熱交換器で共用する場合には、これらの振動に起因する配管の折損が懸念されていた。 In particular, in an internal high-pressure type compressor such as a rotary type and a scroll type that are generally installed in conventional vending machines, the electric compression element is directly fixed to the sealed container, so that vibration due to compression is transferred to the sealed container. Since the vibration is directly transmitted and the vibration of the pipe tends to increase. When two compressors are shared by one heat exchanger, there is a concern about the breakage of the pipe caused by these vibrations. It had been.
特に、圧縮負荷が非常に大きくなる加温条件では、圧縮に伴う振動がより増大するため、さらに振動に起因する信頼性の低下が問題となる。 In particular, under a heating condition in which the compression load becomes very large, vibration due to compression further increases, and further deterioration in reliability due to vibration becomes a problem.
しかしながら本実施の形態によれば、冷温用圧縮機106および冷却用圧縮機120は内部低圧型で、電動圧縮要素140,182が密閉容器132,180に対してコイルばね142,181等の弾性部材によって弾性支持されている往復動型圧縮機としたものであり、それぞれのピストン154、184の往復運動により発生する電動圧縮要素130、182の振動が密閉容器132、180へ直接伝播せず、コイルばね132により低減できるため、配管への振動伝達を低減できることとなり、2台の圧縮機の配管が一つの室外熱交換器110および凝縮器125と連結している場合であっても、配管の振動を抑制して配管の折損を防止できるため、振動に起因する信頼性の低下を防ぐことができ、この室外熱交換器110および凝縮器125からなる一体型凝縮器の高効率面のメリットを十分に生かすことができる。
However, according to the present embodiment, the
さらに、本実施の形態の冷温用圧縮機106および冷却用圧縮機120は電動圧縮要素の中でも電動モータが下部で、冷媒の圧縮を行う為に振動が大きくなるピストン154、184および圧縮室163,187が上部に配置されているため、圧縮機の振動源である圧縮室163,187が電動圧縮要素130を密閉容器へ弾性支持するコイルばねからより離れており、さらに振動の低減を図ることが可能となる。
Furthermore, the
よって、振動に起因する信頼性の低下を防ぎ信頼性が高い自動販売機を提供することができるとともに、高い熱交換能力を実現した高品位の自動販売機を提供することができる。 Therefore, it is possible to provide a highly reliable vending machine that prevents a decrease in reliability due to vibrations and that has a high heat exchange capability.
さらに冷温用圧縮機106と冷却用圧縮機120はそれぞれのピストン154、184往復方向を略平行となるようにすることで、2台の圧縮機の往復動方向が同一延長線上に位置しない為、振動発生源であるピストン154の往復運動に起因する振動が2つの圧縮機で共振もしくは増幅されることを防ぎ、複数の往復動型圧縮機を近傍に配置する場合の異常振動による配管折れ等の信頼性低下を防ぐことができる。
Furthermore, since the reciprocating directions of the two compressors are not located on the same extension line by making the reciprocating directions of the
また、冷温用圧縮機106と冷却用圧縮機120のそれぞれのピストン154、184を自動販売機の背面側に位置するように設置するとともに、ピストン154、184往復方向に対して略鉛直方向に室外熱交換器110および凝縮器125の長手方向を位置させていることで、冷温用圧縮機106および冷却用圧縮機120および室外熱交換器110からなる一体型熱交換器119に備えられたフィン119aとはそれぞれ略平行になるように配置されているため、図3の矢印に示した風路のように自動販売機の背面側から扉129側への風路が形成しやすく、かつ冷温用圧縮機106や冷却用圧縮機120の振動のうち往復動方向の振動が伝達された場合でも、フィン119aの配置方向と略平行方向で振動する為、フィン119aが振動に伴う周辺の空気抵抗を受けにくく、フィン119aからの振動や騒音を低減することができる。
In addition, the
また、冷媒が圧縮される際に発生する振動が2つのパスを介して室外熱交換器110および凝縮器125からなる一体型熱交換器119のフィン119aへ伝達し、フィン119aの振動に起因する異常音の発生を防止できるので、低騒音、低振動の自動販売機を提供することができる。
In addition, vibration generated when the refrigerant is compressed is transmitted to the fin 119a of the
加えて、冷温用圧縮機106と冷却用圧縮機120は常に異なる運転周波数にて運転されるため、常に圧力脈動の主成分となる周波数も異なることになる。従って、冷却加温サイクル115と冷却サイクル126における配管振動が共振して振動が増大することを防ぐことができ、自動販売機の振動伝達を低減することができる。
In addition, since the
さらに、本実施の形態の冷温用圧縮機106の脚172と弾性部材174との当接面Aは密閉容器132の下端面132aよりも上方に位置しているため、冷温用圧縮機106の上下方向の重心Bと、冷温用圧縮機106の脚172と脚172を弾性支持する弾性部材174との当接面Aとの距離Cは、冷温用圧縮機106の上下方向の重心Bと密閉容器132の下端面132aとの距離Dよりも短くなっている。
Furthermore, since the contact surface A between the
これによって、冷温用圧縮機106の振動の振幅は、重心B付近が最も小さく重心Bから離れるにつれて振動が大きくなることから、冷温用圧縮機106のより重心Bに近い部分に脚172と弾性部材174との当接面Aを位置させることにより、冷温用圧縮機106全体の振動を低減することができるので、さらに、自動販売機への振動伝達を低減できることとなり、不快な振動や、振動に起因する騒音発生の無い高品位の自動販売機を提供することできる。
As a result, the vibration amplitude of the cooling /
なお、本実施の形態においては圧縮機の重心と、脚と弾性部材との当接面との位置関係を冷温用圧縮機106について規定したが、冷却用圧縮機120について同様に規定してもよい。
In the present embodiment, the positional relationship between the center of gravity of the compressor and the contact surface between the leg and the elastic member is defined for the cooling /
また、本実施の形態では、冷温用圧縮機106の密閉容器132内の圧力が冷却加温サイクル115の低圧圧力と同等である内部低圧型としたものであり、密閉容器132の内部が高圧型の場合に比べて冷凍機油134への冷媒の溶解量を少なくすることができるので、可燃性冷媒であるR600aの冷却加温サイクル115への封入量を抑制することができるため、万一の冷媒漏洩時の絶対量を低減でき、システム内に保持される可燃性冷媒量も少なくできるため、防爆安全性を高めることができる。
Further, in the present embodiment, the internal low pressure type in which the pressure in the sealed
さらに、本実施の形態では、冷却用圧縮機120も冷温用圧縮機106と同様に内部低圧型としたものであり、冷却サイクル126へのR600aの封入量を冷却加温サイクル115と同様に抑制できるので、より安全性を高めることができることは言うまでもない。
Further, in the present embodiment, the
なお、冷却サイクル126にも可燃性冷媒であるR600aを封入すれば、地球温暖化防止に一層寄与する環境対応型の自動販売機を提供することができ、冷却加温サイクル115と同冷媒を適用する製造上、サービス上の利点もある。
In addition, if R600a, which is a flammable refrigerant, is also enclosed in the
また、冷却サイクル126と冷却加温サイクル115の二つの独立した回路に分離したシステムで自動販売機の冷却加温を行わせるものであるので、万一の可燃性冷媒の漏洩時にも全ての冷媒が漏洩対象とならず、可燃性冷媒を適当した自動販売機の防爆安全性に一定の安全率を見込むこともできる。
In addition, since the vending machine is cooled and heated by a system separated into two independent circuits of the
以上のように、本実施の形態では、適用製品として冷却または加温可能な自動販売機を対象としたが、特徴となる主要構成は加温可能な冷凍装置としての形態であればよく、したがって適用製品も自動販売機に限定されない。さらには、特定の構成と条件を限定すれば圧縮機としても特徴を有するものとなる。 As described above, in the present embodiment, the application product is a vending machine that can be cooled or heated, but the main configuration that is characteristic only needs to be in the form of a refrigerating apparatus that can be heated. Applicable products are not limited to vending machines. Furthermore, if a specific configuration and conditions are limited, the compressor can be characterized.
なお、本実施の形態において、冷却加温サイクルという表現は冷却/加温サイクルもしくは冷却・加温サイクルの意味であり、冷却加温切替室という表現は冷却/加温切替室もしくは冷却・加温切替室の意味であり、また、冷温用圧縮機という表現は冷却/加温用圧縮機もしくは冷却・加温用圧縮機という意味である。 In the present embodiment, the expression “cooling / heating cycle” means the cooling / heating cycle or the cooling / heating cycle, and the expression “cooling / heating switching room” is the cooling / heating switching room or the cooling / heating cycle. It means the switching chamber, and the expression “cooling / heating compressor” means a cooling / heating compressor or a cooling / heating compressor.
(実施の形態2)
図5は本発明の実施の形態2における冷却用圧縮機の縦断面図であり、図6は同実施の形態の冷温用圧縮機の縦断面図であり、図7は同実施の形態の冷温用圧縮機の吸入リードおよび吐出リード周辺の分解斜視図であり、図8は同実施の形態の吸入リードの板厚と応力の相関関係を示す図であり、図9は同実施の形態の吐出リードの耐衝撃疲労強度の比較を示す図である。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a cooling compressor according to
なお、本実施の形態では実施の形態1で説明した冷却サイクル126および冷却加温サイクル115に備えられた冷却用圧縮機および冷温用圧縮機の内部構造を詳細に説明するので、実施の形態1と重複する内容については詳細な説明を省略する。
In the present embodiment, the cooling compressor and the internal structure of the cooling / heating compressor provided in the
図において、冷却用圧縮機120は密閉容器180の下部には冷凍機油(図示せず)として鉱油を貯留しているとともに、内部空間180aには冷媒としてR600aが封入されており、密閉容器180に対して弾性的に電動圧縮要素182が配置されている。電動圧縮要素182は、密閉容器180の底部にコイルばね181を介して弾性支持され、ピストン184がシリンダ186内を往復自在に嵌入された往復動型の構成としている。
In the figure, the
また、電動圧縮要素182は、ブロック190の下方に固定された固定子192と、主軸部193aの下方に固定された回転子194から構成され、一定速で駆動するインダクション用の電動モータを形成しており、商用電源周波数と同一の運転周波数で運転される。
The
また、電動圧縮要素182は、シリンダ186を形成するブロック190と、シリンダ186のボア孔186a内に往復自在に嵌入されたピストン184と、ブロック190の軸受195に軸支される主軸部193aと偏芯軸部193bからなるクランクシャフト193と、偏芯軸部193bとピストン184を連結するコンロッド185とを備えており、クランクシャフト193の回転運動がピストン184の往復運動に変換される。
The
また、ピストン184とボア孔186a内とで形成される圧縮室187の空間体積が、ピストン184の往復運動により増減変化することで、密閉容器180内の内部空間180aに充満している冷媒は、吸入マフラー196の吸入口(図示せず)から吸込まれ、吸入バルブ197を経て圧縮室187内にて吸入、圧縮された後、吐出バルブ198を経て、吐出細管199、密閉容器180に備えられた吐出配管である吐出チューブ200を経て、密閉容器132外に吐出される。
Further, the space volume of the
このように、本実施の形態の冷却用圧縮機120は、密閉容器180の内部空間180aが冷却サイクル126の低圧側となり、電動圧縮要素182によって圧縮が行われた後の冷媒経路が冷却サイクル126の高圧側となるような内部低圧型の圧縮機である。
As described above, in the
次に、冷温用圧縮機106の構成について説明する。
Next, the configuration of the cold /
圧延鋼板を深絞りにより成形してなるすり鉢状の下容器130と逆すり鉢状の上容器131を係合し、係合部分を全周溶接して密閉容器132が形成される。密閉容器132の下部には、冷凍機油134として鉱油を貯留しているとともに、内部空間132bには冷媒としてR600aが封入されており、密閉容器132に対して弾性的に電動圧縮要素140が配置されている。電動圧縮要素140は、密閉容器132の底部にコイルばね142を介して弾性支持されている。
A mortar-shaped
電動圧縮要素140は、ブロック144の下方に固定されインバータ駆動回路(図示せず)とつながっている固定子146と、永久磁石を内蔵し主軸部148の下方に固定された回転子150から構成され、インバータ駆動用の電動モータを形成しており、インバータ駆動回路によって、商用電源周波数を上回る運転周波数を含む複数の運転周波数で駆動される。
The
また、電動圧縮要素140は、シリンダ152を形成するブロック144と、シリンダ152のボア孔153内に往復自在に嵌入されたピストン154と、ブロック144の軸受156に軸支される主軸部148と偏芯軸部158からなるクランクシャフト160と、偏芯軸部158とピストン154を連結するコンロッド162とを備えており、クランクシャフト160の回転運動がピストン154の往復運動に変換される。
The
また、ピストン154とボア孔153内とで形成される圧縮室163の空間体積が、ピストン154の往復運動により増減変化することで、密閉容器132内の冷媒は、吸入マフラー164の吸入口165から吸込まれ、バルブプレート201の吸入穴202を経て吸入リード167を介して圧縮室163内にて吸入され、ピストン154の往復運動によって圧縮された後、バルブプレート201の吐出穴203を経て吐出リード168を介して吐出細管169、密閉容器132に備えられた吐出配管である吐出チューブ170を経て、密閉容器132外に吐出される。
Further, the space volume of the
ここで、冷温用圧縮機106の吸入リード167の板厚は0.254mmとし、冷却用圧縮機120の吸入リード197の板厚0.203mmに対する比率は1.25としている。また、この時、冷却用圧縮機120の吸入リード197のバネ定数が約290N/mであるのに対して冷温用圧縮機106の吸入リードのバネ定数は約570N/mであって、おおよそ2.0倍程度としている。
Here, the plate thickness of the
また、吐出リード168は、吐出リード168の開き量を規制する弾性を有するスプリングリード204および弾性を有さず高い剛性を有したストッパ205と共にバルブプレート201にカシメピン206によって固着されるとともに、バルブプレート201の吐出穴203周りに形成された吐出弁座208と当接してシールしている。さらに、この冷温用圧縮機106の吐出リード168は、冷却用圧縮機120の吐出リード198よりも耐衝撃疲労強度を高めており、本実施の形態においては、冷却用圧縮機120の吐出リード198の材料はバルブ鋼を使用しているのに対して冷温用圧縮機106の吐出リード168はステンレスバルブ鋼を用いることで、冷温用圧縮機106の吐出リード168の耐衝撃疲労強度は、冷却用圧縮機120の吐出リード198と比較しておよそ25%程度向上させている。
The
このバルブ鋼とステンレスバルブ鋼の組成については(表1)に示している。 The composition of the valve steel and stainless valve steel is shown in (Table 1).
(表1)に示すように、ステンレスバルブ鋼は、バルブ鋼が含有していないクロムとモリブデンを含有していることが最大の特徴であり、この材料の違いによる引っ張り強さについては、ほぼ同等であるが、図9に示すように疲労破壊に対する衝撃速度すなわち耐衝撃疲労強度がステンレスバルブ鋼の方がおよそ25%程度高い。 As shown in (Table 1), the biggest feature of stainless valve steel is that it contains chromium and molybdenum, which valve steel does not contain, and the tensile strength due to this material difference is almost the same. However, as shown in FIG. 9, the impact speed against fatigue fracture, that is, the impact fatigue strength, is about 25% higher in the stainless steel valve steel.
このように、本実施の形態の圧縮機では、加温運転を行う際の吐出リード168の信頼性向上を図る為に考えられる複数の項目の中でも耐衝撃疲労強度に着目し、耐衝撃疲労強度を高めるような材料を冷温用圧縮機106の吐出リード168に用いている。
As described above, in the compressor according to the present embodiment, attention is paid to the impact fatigue strength among a plurality of items considered to improve the reliability of the
以上のように構成された自動販売機について、以下その動作を説明する。本実施の形態においては、冷却サイクル126による冷却運転と、冷却加温サイクル115による加温運転とが同時に可動した場合を一例として説明する。
The operation of the vending machine configured as described above will be described below. In the present embodiment, a case where the cooling operation by the
冷温用圧縮機106とともに冷却用圧縮機120が稼動すると、冷却サイクル126と連結している室外熱交換器110のパスは凝縮器として作用し、パス周辺のフィン温度は高温になる。そのため、冷却加温サイクル115の加温時と冷却サイクル126が同時に稼動した場合には、室外熱交換器110のフィンを介してカスケード熱交換することができるとともに、凝縮器により暖められた大気を蒸発器に吸い込ませることができ、0℃〜10℃程度の高蒸発温度で冷却加温サイクル115を稼動することが可能となる。これにより冷却加温サイクル115の圧縮比を低減でき、冷温用圧縮機106の効率向上が図れ、消費電力量を削減することができる。
When the
また、冷却加温切替室101を加温する場合は、冷却加温切替室101を冷却する場合に比べて蒸発温度が高いため、冷媒の密度も高くなり冷却加温サイクル115中の冷媒循環量が増大する。さらに、冷温用圧縮機106は商用電源を上回る高運転周波数においても駆動されるため、冷却加温サイクル115中の冷媒循環量が増大する。
Further, when the cooling /
このように、冷媒循環量が増大すると、圧縮室163に冷媒が吸い込まれる際に吸入リード167の開き量が大幅に増加し、吸入リード167にかかる応力が増大し、吸入リード167の信頼性が低下するが、本実施の形態においては、冷媒循環量の影響が大きい吸入リードの負荷が大きくなる技術課題に着目して、冷温用圧縮機106の吸入リード167の板厚の冷却用圧縮機120の吸入リード197の板厚に対する比率を1.25としている。
As described above, when the refrigerant circulation amount increases, the opening amount of the
これによって、図8に示すように、冷却用圧縮機120で用いている吸入リード197の板厚0.203mmの冷却時の最大応力を1.0(「冷却用冷却時/冷温用冷却時/リードt0.203」の部分の最上部の箇所)とした場合に、同じ0.203mmの板厚のリードで加温運転に用いると、図8の「冷温用加温時リード/t0.203」に示すように吸入リードにかかる最大応力が1.2倍程度まで増大し、吸入リードの信頼性が低下する。
As a result, as shown in FIG. 8, the maximum stress during cooling of the
これに対して、吸入リードの板厚を0.254mmとした本実施の形態の冷温用圧縮機106の吸入リード167では、図8の右下部の「冷温用加温時/リードt0.254」のように加温時の最大応力を冷却時の最大応力よりも低減することができる。
On the other hand, in the
このように、本実施の形態では冷温用圧縮機106の吸入リード167の板厚は0.254mmとし、冷却用圧縮機120の吸入リード197の板厚0.203mmに対する比率は1.25としており、また、この時、冷却用圧縮機120の吸入リード197のバネ定数が約290N/mであるのに対して冷温用圧縮機106の吸入リードのバネ定数は約570N/mであって、おおよそ2.0倍程度としていることで、冷却運転よりも冷媒循環量が増大する為に、吸入リードへの負荷が増大する加温運転時であっても、吸入リード167に発生する最大応力を低減し、吸入リード167の折損を防止して冷温用圧縮機106の信頼性を向上させることができる。
Thus, in this embodiment, the plate thickness of the
なお、本実施の形態においては、冷却用圧縮機120の吸入リード197の板厚に対する冷温用圧縮機106の吸入リード167の板厚は比率は1.25としたが、吸入リードへの負荷の増大を考慮すると、冷却用圧縮機120に対して少なくとも1.20倍とすることで、吸入リード167の信頼性を確保することができる。ただし、板厚を厚くすることに伴って、吸入リード167の応答性は低下する傾向があり、このように応答性が低下したいわゆる開き難い吸入リード167では、冷媒の吸入効率が低下し、圧縮機の能力が低下する懸念があるので、冷温用圧縮機106の吸入リード167の板厚は、冷却用圧縮機120の吸入リード197に対して少なくとも2.0倍以下とすれば応答追随性に致命的な影響を与えることが避けられて所期の目的が達成でき、さらに、応力耐性と応答追随性とをバランスを保ちながら両立させようとすれば1.5倍以下とすることがより望ましいことを確認している。
In the present embodiment, the ratio of the plate thickness of the
なお、冷却用圧縮機120の吸入リード197のバネ定数に対する冷温用圧縮機106の吸入リード167のバネ定数の比率はおおよそ2.0倍程度としたが、吸入リードへの負荷の増大を考慮すると、冷却用圧縮機120に対して少なくとも1.5倍とすることで、吸入リード167の信頼性を確保することができる。また、このバネ定数の上限に関しては、上述の板厚と同様の考え方で、バネ定数が大きくなるに従って吸入リード167の応答性は低下する傾向があり、このように応答性が低下したいわゆる開き難い吸入リード167では、冷媒の吸入効率が低下し、圧縮機の能力が低下する懸念があるので、冷温用圧縮機106の吸入リード167の板厚は、冷却用圧縮機120の吸入リード197に対して少なくとも3.0倍以下とすれば応答追随性に致命的な影響を与えることが避けられて所期の目的が達成でき、さらに、応力耐性と応答追随性とをバランスを保ちながら両立させようとすれば2.5倍以下とすることがより望ましいことを確認している。
The ratio of the spring constant of the
また、このバネ定数に関しては、板厚を厚くすることで、バネ定数を増加させることも可能であるし、吸入リード167の形状を工夫することで、バネ定数を増加させることも可能である。
Further, regarding this spring constant, it is possible to increase the spring constant by increasing the plate thickness, and it is also possible to increase the spring constant by devising the shape of the
また、吐出リード168は、開き量の規制がない吸入リード167とは異なり、スプリングリード204およびストッパ205によって、開き量が規制されている。
Further, the opening amount of the
よって、加温運転時に冷媒循環量が増大すると、単位時間辺りに吐出穴203を通過する冷媒の量が増える為、吐出リード168がスプリングリード204および開き量を規制するストッパ205に衝突する衝撃力および吐出リード168が閉じる際に吐出弁座208に衝突する衝撃力が大きくなるが、本実施の形態においては、この冷温用圧縮機106の吐出リード168は、冷却用圧縮機120の吐出リード198よりも耐衝撃疲労強度を高めており、冷却用圧縮機120の吐出リード198の材料はバルブ鋼を使用しているのに対して冷温用圧縮機106の吐出リード168はステンレスバルブ鋼を用いることで、冷温用圧縮機106の吐出リード168の耐衝撃疲労強度は、冷却用圧縮機120の吐出リード198と比較しておよそ25%程度向上させている。
Therefore, if the refrigerant circulation amount increases during the heating operation, the amount of refrigerant passing through the
よって、冷媒循環量の増大にともなう吐出リード168の開き量規制手段であるスプリングリード204およびストッパ205に衝突する衝撃力および吐出リード168が閉じる際に吐出弁座208に衝突する衝撃力が大きくなった場合でも、吐出リード168の信頼性を確保することができる。
Therefore, the impact force that collides with the
なお、実質的には、ステンレスバルブ鋼の材料組成であるクロム,モリブデンの含有量を調整するなどして耐衝撃疲労強度を冷却用圧縮機120の吐出リードのそれと比較して概ね20%以上向上させることによって所期の効果が得られる。
In addition, the impact fatigue strength is improved by approximately 20% or more compared to that of the discharge lead of the
このように、特に加温運転に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機106において、冷媒循環量の影響により吐出リード168が他部品への衝突する際の衝撃力による吐出リード168への負荷が大きくなるといった技術課題に着目して、冷却時に比べて冷媒循環量が増加する加温時における吐出リード168の耐衝撃強度の向上を図ることで、吐出リード168の信頼性を向上させることで冷温用圧縮機106の信頼性を向上させることができる。
In this way, particularly in the
なお、本実施の形態では、吐出リード168の開き量規制手段として、弾性を有するスプリングリード204および弾性を有さないストッパ205の2つを用いたが、スプリングリード204は吐出リード168のストッパ205への衝撃力を緩和するとともに吐出リード168の閉じ遅れを改善し応答性を向上させる為に備えているので、必ずしも必要とはしない。吐出リード168の開き量規制手段としては、ストッパ205だけでも行うことが可能である。
In the present embodiment, the
冷却用圧縮機120,冷温用圧縮機106ともにスプリングリード204を採用しない組み合わせであれば、スプリングリード204の吐出リード168の衝撃力を緩和する働きが期待できないため、実質的には20%を相当上回る耐衝撃疲労強度の向上策が要求されることとなる。
If the combination of the
以上のように、本実施の形態では、冷温用圧縮機106に設けられた吸入リード167および吐出リード168等のバルブ機構まわりの応力耐性や耐衝撃疲労強度を高めて摺動部品の破損を防止し、冷温用圧縮機106の信頼性を向上させることができる。
As described above, in the present embodiment, the stress resistance and shock fatigue strength around the valve mechanism such as the
また、さらにこの加温運転時の冷媒循環量の増加に伴う吸入リード167および吐出リード168の信頼性の低下を防ぐ為に、冷温用圧縮機106においては、冷却運転時の最高回転数よりも加温運転時の最高運転回転数を低く設定することも有効な手段である。
Further, in order to prevent a decrease in the reliability of the
具体的には、例えば冷却運転時の回転周波数が最高回転数で72rpsとした場合でも、加温運転時の最高回転周波数は冷却運転時の最高回転数72rpsの80%(冷却運転時の最高回転数に対する加温運転時の最高回転数の比率は0.8)である60rps以下である例えば54rps程度のとしたことで、冷媒循環量の過大化を防ぐことが可能である。この場合望ましくは、加温運転時の最高回転周波数は冷却運転時の最高回転数の80%以下とした方が信頼性上好ましいが、設計上の条件等で、冷却運転時の最高回転数も抑えた場合等では90%(冷却運転時の最高回転数に対する加温運転時の最高回転数の比率は0.9)以下でも信頼性の確保ができる。 Specifically, for example, even when the rotation frequency during the cooling operation is 72 rps at the maximum speed, the maximum rotation frequency during the heating operation is 80% of the maximum rotation speed 72 rps during the cooling operation (the maximum rotation during the cooling operation). The ratio of the maximum rotational speed during the heating operation to the number is 0.8), which is 60 rps or less, for example, about 54 rps, so that it is possible to prevent the refrigerant circulation amount from being excessive. In this case, preferably, the maximum rotation frequency during the heating operation is preferably 80% or less of the maximum rotation number during the cooling operation. However, the maximum rotation frequency during the cooling operation may be reduced depending on design conditions. In the case where it is suppressed, the reliability can be ensured even if it is 90% or less (the ratio of the maximum rotational speed during the heating operation to the maximum rotational speed during the cooling operation is 0.9).
また、冷媒循環量があまりにも少なくなると、加温時の高負荷条件における冷凍能力が確保できなくなり、加温運転時に十分な加温ができなくなるのを避けるため、冷却運転時の最高回転数に対する加温運転時の最高回転数の比率の下限は0.7程度にすることが望ましく、少なくとも0.5以上は確保する必要がある。 Also, if the refrigerant circulation rate is too small, it will not be possible to secure the refrigeration capacity under high load conditions during heating, and it will not be possible to sufficiently heat during heating operation. The lower limit of the maximum rotational speed ratio during the heating operation is desirably about 0.7, and it is necessary to secure at least 0.5 or more.
また、加温時の最低回転数に対する最高回転数の比率は2.0以下にすることが望ましく、例えば本実施の形態のように加温時の最低回転数を29rpsとした場合には、最高回転数は最低回転数の2倍の58rps以下で運転することが望ましい。 Further, the ratio of the maximum rotational speed to the minimum rotational speed during heating is desirably 2.0 or less. For example, when the minimum rotational speed during heating is 29 rps as in the present embodiment, the maximum It is desirable to operate at a rotational speed of 58 rps or less, which is twice the minimum rotational speed.
また、本実施の形態においては、冷却用圧縮機120は、機械室ファン210によって機械室内の強制冷却を行う風路(図3の実線矢印で示している風路)上に設置されているとともに、冷温用圧縮機106はこの風路上以外の場所に設置されているので、特に、冷温用圧縮機106が加温運転を行う低外気温時に冷温用圧縮機106の吸入ガス温度の低下を防止することができるため、加温運転時の冷却加温サイクルのサイクル効率を高めることができ、自動販売機の消費電力を低減することができる。
Further, in the present embodiment,
さらに本実施の形態においては、冷温用圧縮機106をカバー105内に設置しているため、低外気温時に冷温用圧縮機106全体の温度低下を防止することができる。従って、冷温用圧縮機106の吸入ガス温度の低下を防ぐことができるため、冷温用圧縮機106の効率低下を防止して冷却加温サイクル115の高いサイクル効率を維持することができる。
Furthermore, in the present embodiment, since the cool /
なお、本実施の形態では、冷温用圧縮機106を覆うカバー105の材料は特に限定しなかったが、このカバー105を断熱性を有する断熱カバーとすることで、低外気温時に冷温用圧縮機106全体の温度低下をより高度に防止することができる。従って、冷温用圧縮機106の吸入ガス温度の低下を防ぐことができるため、冷温用圧縮機106の効率低下を防止して冷却加温サイクル115の効率をより向上させることができる。
In the present embodiment, the material of the
また、本実施の形態においては、冷温用圧縮機106が冷却運転時の最高回転数で運転している状態において、冷温用圧縮機106に備えられたインバータ用の電動モータのトルクは、冷却用圧縮機120が最高回転数で運転している状態において、冷却用圧縮機120に備えられたインダクション用の電動モータのトルクよりも大きくしたことよって、冷却用圧縮機120と比較して、特に加温運転に冷媒循環量が増える冷温用圧縮機106において、冷媒循環量の増加に伴って電動モータの負荷が大きくなった場合でも、より高負荷時のトルクが大きくなる電動モータを冷温用圧縮機106に備えることで、冷温用圧縮機106の信頼性をより向上させることができるので、信頼性をより向上させた自動販売機を提供することができる。
In the present embodiment, the torque of the electric motor for the inverter provided in the cool /
なお、このような冷温用圧縮機106のトルクを上げる手段として、固定子の巻線を流れる電流値を上げる為に、例えば固定子の巻線長さを短くすることで電流値を上げ、トルクを増大させる方法が一般的であるが、巻線長さを短くすると電動モータの効率が低下してしまう傾向がある為、本実施の形態では、インバータ運転において高負荷時にのみより大きい電流を流すように制御することでトルクの増大を行っている。
In order to increase the current value flowing through the stator winding, as a means for increasing the torque of the cold-
以上のように、本実施の形態では、適用製品として冷却または加温可能な自動販売機を対象としたが、特徴となる主要構成は加温可能な冷凍装置としての形態であればよく、したがって適用製品も自動販売機に限定されない。さらには、特定の構成と条件を限定すれば圧縮機としても特徴を有するものとなる。 As described above, in the present embodiment, the application product is a vending machine that can be cooled or heated, but the main configuration that is characteristic only needs to be in the form of a refrigerating apparatus that can be heated. Applicable products are not limited to vending machines. Furthermore, if a specific configuration and conditions are limited, the compressor can be characterized.
なお、本実施の形態において、冷却加温サイクルという表現は冷却/加温サイクルもしくは冷却・加温サイクルの意味であり、冷却加温切替室という表現は冷却/加温切替室もしくは冷却・加温切替室の意味であり、また、冷温用圧縮機という表現は冷却/加温用圧縮機もしくは冷却・加温用圧縮機という意味である。 In the present embodiment, the expression “cooling / heating cycle” means the cooling / heating cycle or the cooling / heating cycle, and the expression “cooling / heating switching room” is the cooling / heating switching room or the cooling / heating cycle. It means the switching chamber, and the expression “cooling / heating compressor” means a cooling / heating compressor or a cooling / heating compressor.
以上のように、本発明にかかる自動販売機は、大幅な消費電力低減が図れ、かつ信頼性が高いので、ショーケースやカップ自販機等の加温可能な冷凍装置を有する機器に適用できる。 As described above, since the vending machine according to the present invention can greatly reduce power consumption and has high reliability, the vending machine can be applied to equipment having a refrigeration apparatus that can be heated, such as a showcase or a cup vending machine.
105 カバー
106 冷温用圧縮機
115 冷却加温サイクル
120 冷却用圧縮機
126 冷却サイクル
132,180 密閉容器
167,197 吸入リード
168,198 吐出リード
140,182 電動圧縮要素
210 機械室ファン
105
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006040583A JP2007219905A (en) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Automatic vending machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006040583A JP2007219905A (en) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Automatic vending machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007219905A true JP2007219905A (en) | 2007-08-30 |
Family
ID=38497128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006040583A Pending JP2007219905A (en) | 2006-02-17 | 2006-02-17 | Automatic vending machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007219905A (en) |
-
2006
- 2006-02-17 JP JP2006040583A patent/JP2007219905A/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070904 |