JP2019168836A - Merchandise cooling/heating device and beverage vending machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、商品冷却加温装置および飲料自動販売機に関し、特に、ヒートポンプを用いて、飲料などの商品を加温または冷却して販売する商品冷却加温装置および飲料自動販売機に関する。 The present disclosure relates to a product cooling and heating device and a beverage vending machine, and more particularly, to a product cooling and heating device and a beverage vending machine that sells a product such as a beverage by heating or cooling using a heat pump.
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、消費電力量を削減するため、冷却によって生じる廃熱を利用して商品が保管された貯蔵室を加温するものが提案されている。その一例として、従来、排熱していた凝縮器の熱を室内の加熱に利用するヒートポンプ方式の自動販売機が開発されている。 In recent years, there has been an increasing demand for power consumption reduction for vending machines, and in order to reduce power consumption, it has been proposed to use a waste heat generated by cooling to heat a storage room in which products are stored. ing. As an example, a heat pump type vending machine has been developed that uses the heat of a condenser that has been exhausted heat to heat the room.
このような従来の自動販売機として、例えば、CO2を冷媒とするヒートポンプ回路において、加熱用熱交換器の大きさが極度に制限された場合でも、超臨界における高圧を所定の範囲に収めることができて加熱能力も冷却能力も維持できるようにした自動販売機がある。この自動販売機は、ガスクーラによる冷却よりも能力を小さく設定された補助熱交換器を、加熱用交換器とガスクーラとの間に設けてCO2冷媒を冷却するとともに、冷却・加熱同時運転中に、超臨界における高圧を所定の範囲に収めるため、温度センサにて検出される補助熱交換器出口の冷媒温度に応じて、室外ファンの出力を制御する(例えば、特許文献1参照)。 As such a conventional vending machine, for example, in a heat pump circuit using CO 2 as a refrigerant, even if the size of the heat exchanger for heating is extremely limited, the supercritical high pressure is kept within a predetermined range. There are vending machines that can maintain both heating and cooling capacity. In this vending machine, an auxiliary heat exchanger having a capacity smaller than that of cooling by a gas cooler is provided between the heating exchanger and the gas cooler to cool the CO 2 refrigerant, and during the simultaneous cooling and heating operation. In order to keep the supercritical high pressure within a predetermined range, the output of the outdoor fan is controlled in accordance with the refrigerant temperature at the outlet of the auxiliary heat exchanger detected by the temperature sensor (see, for example, Patent Document 1).
飲料自動販売機のヒートポンプ運転における効率は、冷却効率と加熱効率とにより求められる。冷却効率と加熱効率は、室内放熱器の吸込み空気温度により変動し、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差が大きい程、高くなることが分かっている。 The efficiency in the heat pump operation of the beverage vending machine is determined by the cooling efficiency and the heating efficiency. It has been found that the cooling efficiency and the heating efficiency vary depending on the intake air temperature of the indoor radiator, and increase as the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator increases.
特許文献1では、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差を管理していない。そのため、特許文献1では、冷却効率および加熱効率が1を下回る場合があり、圧縮機の消費電力量が大きくなるという問題がある。 In Patent Document 1, the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator is not managed. Therefore, in patent document 1, cooling efficiency and heating efficiency may be less than 1, and there exists a problem that the power consumption of a compressor becomes large.
本開示の非限定的な実施例は、圧縮機の消費電力量を抑制し、省エネルギー運転を行うことのできる商品冷却加温装置および飲料自動販売機の提供に資する。 The non-limiting example of the present disclosure contributes to the provision of a product cooling and heating device and a beverage vending machine capable of suppressing the power consumption of the compressor and performing energy saving operation.
本開示の一態様に係る商品冷却加温装置は、商品収納庫の各室にそれぞれ設けられた冷却用熱交換器と、前記冷却用熱交換器から吐出される冷媒を圧縮する圧縮機と、前記商品収納庫の各室のうち少なくとも一室に設けられた加熱用熱交換器と、前記加熱用熱交換器の下流かつ前記冷却用熱交換器の上流側に配置され、冷媒から放熱させる放熱器と、前記圧縮機から吐出される冷媒を、前記加熱用熱交換器と前記放熱器とのいずれか一方に流す弁と、前記加熱用熱交換器の放熱量に基づいて前記弁を制御する制御部と、を有する。 A product cooling and heating device according to an aspect of the present disclosure includes a cooling heat exchanger provided in each chamber of a product storage, a compressor that compresses refrigerant discharged from the cooling heat exchanger, and Heating heat exchanger provided in at least one of the chambers of the product storage, and heat radiation disposed downstream of the heating heat exchanger and upstream of the cooling heat exchanger to dissipate heat from the refrigerant And a valve that causes the refrigerant discharged from the compressor to flow to one of the heating heat exchanger and the radiator, and the valve is controlled based on the amount of heat released from the heating heat exchanger And a control unit.
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。 Note that these comprehensive or specific aspects may be realized by a system, method, integrated circuit, computer program, or recording medium. Any of the system, apparatus, method, integrated circuit, computer program, and recording medium may be used. It may be realized by various combinations.
本開示の一態様によれば、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差が大きい場合にヒートポンプ運転を行うことで、効率を高くし、消費電力量を抑制できる。 According to one aspect of the present disclosure, when the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator is large, efficiency can be increased and power consumption can be suppressed by performing the heat pump operation.
本開示の一態様における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および/または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、1つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。 Further advantages and effects in one aspect of the present disclosure will become apparent from the specification and drawings. Such advantages and / or effects are provided by some embodiments and features described in the description and drawings, respectively, but all need to be provided in order to obtain one or more identical features. There is no.
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。 The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
まず、飲料自動販売機のヒートポンプ運転における効率について説明する。上記したように、飲料自動販売機のヒートポンプ運転の効率は、冷却効率と加熱効率とにより求められる。冷却効率は「冷凍効果/圧縮仕事」であり、加熱効率は「加温室への放熱量/圧縮仕事」である。 First, the efficiency in the heat pump operation of a beverage vending machine will be described. As described above, the efficiency of the heat pump operation of the beverage vending machine is determined by the cooling efficiency and the heating efficiency. The cooling efficiency is “refrigeration effect / compression work”, and the heating efficiency is “heat dissipation to the greenhouse / compression work”.
CO2の超臨界ヒートポンプ運転における冷却効率と加熱効率とを具体的に求めると以下のようになる。室内放熱器の温度は、室内放熱器の吸込み空気温度に対して2K高くなるとする。 Specifically, the cooling efficiency and the heating efficiency in the CO 2 supercritical heat pump operation are as follows. The temperature of the indoor radiator is assumed to be 2K higher than the intake air temperature of the indoor radiator.
<例1>
室内放熱器の吸込み空気温度を15℃とする。圧縮機吐出温度を93.5℃とする。室内放熱器の温度17℃における冷却効率は5.06となり、加熱効率は6.06となる。
<Example 1>
The intake air temperature of the indoor radiator is 15 ° C. The compressor discharge temperature is 93.5 ° C. The cooling efficiency of the indoor radiator at a temperature of 17 ° C. is 5.06, and the heating efficiency is 6.06.
<例2>
室内放熱器の吸込み空気温度を48.2℃とする。圧縮機吐出温度を93.5℃とする。室内放熱器の温度50.2℃における冷却効率は1.01となり、加熱効率は2.01となる。
<Example 2>
The intake air temperature of the indoor radiator is set to 48.2 ° C. The compressor discharge temperature is 93.5 ° C. The cooling efficiency of the indoor radiator at a temperature of 50.2 ° C. is 1.01, and the heating efficiency is 2.01.
<例3>
室内放熱器の吸込み空気温度を54℃とする。圧縮機吐出温度を93.5℃とする。室内放熱器の温度56℃における冷却効率は0.59となり、加熱効率は1.59となる。
<Example 3>
The intake air temperature of the indoor radiator is set to 54 ° C. The compressor discharge temperature is 93.5 ° C. The cooling efficiency of the indoor radiator at a temperature of 56 ° C. is 0.59, and the heating efficiency is 1.59.
上記の3つの例に示すように、冷却効率と加熱効率は、室内放熱器の吸込み空気温度により変動し、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差が大きい程、高くなることが分かる。例えば、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差が最も大きい<例1>が、他の例より冷却効率と加熱効率とが高くなっている。 As shown in the above three examples, the cooling efficiency and the heating efficiency vary depending on the intake air temperature of the indoor radiator, and the higher the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator, the higher the efficiency. I understand that For example, <Example 1>, which has the largest temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator, has higher cooling efficiency and heating efficiency than the other examples.
室内放熱器の放熱量は、室内熱交換面積や室内熱交換器ファンの風速が変わらなければ、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差に従って変動する。以下、室内放熱器の放熱量を、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差で判断するものとする。 If the indoor heat exchange area and the wind speed of the indoor heat exchanger fan do not change, the heat radiation amount of the indoor radiator varies according to the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator. Hereinafter, the heat radiation amount of the indoor radiator is determined by the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator.
飲料自動販売機の使用環境での室内放熱器の放熱量は、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差に基づいて変動する。特に、超臨界ヒートポンプ運転を行うCO2冷媒(R744)では、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差に基づく放熱量の変動の影響が大きい。従って、CO2冷媒の超臨界ヒートポンプ運転では、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差を管理することが、省エネルギー化のために重要である。 The heat radiation amount of the indoor radiator in the usage environment of the beverage vending machine varies based on the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator. In particular, in the CO 2 refrigerant (R744) that performs the supercritical heat pump operation, the influence of fluctuations in the heat release amount based on the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator is large. Therefore, in the supercritical heat pump operation of CO 2 refrigerant, it is important for energy saving to manage the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator.
圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差が、例えば、45K以上あれば、冷却効率と加熱効率とがともに「1」を超える。例えば、<例1>では、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差は、「93.5℃−15℃=78.5K」であり、「45K」を超え、冷却効率と加熱効率はともに「1」を超えている。また、<例2>では、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差は、「93.5℃−48.2℃=45.3K」であり、「45K」を超え、冷却効率と加熱効率はともに「1」を超えている。これに対し、<例3>では、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差は、「93.5℃−54℃=39.5K」であり、「45K」を下回り、冷却効率と加熱効率はともに「1」を超えていない。 If the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator is, for example, 45 K or more, both the cooling efficiency and the heating efficiency exceed “1”. For example, in <Example 1>, the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator is “93.5 ° C.−15 ° C. = 78.5 K”, which exceeds “45 K” and is cooled. Efficiency and heating efficiency both exceed "1". In <Example 2>, the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator is “93.5 ° C.−48.2 ° C. = 45.3 K”, which exceeds “45 K”. The cooling efficiency and the heating efficiency both exceed “1”. On the other hand, in <Example 3>, the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator is “93.5 ° C.−54 ° C. = 39.5 K”, which is lower than “45 K”. Both the cooling efficiency and the heating efficiency do not exceed “1”.
このように、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差が所定以上であれば(例えば、45K以上であれば)、冷却効率と加熱効率がともに「1」を超え、CO2の超臨界ヒートポンプ運転での省エネルギー化を図ることができる。逆に、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸込み空気温度との温度差が所定以上でなければ、冷却効率と加熱効率がともに「1」を下回り、省エネルギー化を図ることができない。 Thus, if the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator is a predetermined value or more (for example, if it is 45K or more), both the cooling efficiency and the heating efficiency exceed “1”, Energy saving can be achieved in the supercritical heat pump operation of CO 2 . Conversely, if the temperature difference between the compressor discharge temperature and the intake air temperature of the indoor radiator is not greater than a predetermined value, both the cooling efficiency and the heating efficiency are less than “1”, and energy saving cannot be achieved.
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1における飲料自動販売機の全体構成を示す概略図である。実施の形態1に係る自動販売機は、例えば、飲料向けの飲料自動販売機1である。図1に示すように、飲料自動販売機1は、商品である飲料を収納する商品収納庫2と、商品収納庫2の下部に配置された機械室3と、を有する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of a beverage vending machine according to the first embodiment. The vending machine according to Embodiment 1 is, for example, a beverage vending machine 1 for beverages. As shown in FIG. 1, the beverage vending machine 1 includes a
商品収納庫2は、収納される商品を冷却または加温する第1の冷却加温室10aと、収納される商品を冷却または加温する第2の冷却加温室10bと、収納される商品を冷却する冷却専用室10cと、に区画されている。商品収納庫2は、断熱外壁5により被覆されている。
The
第1の冷却加温室10aと第2の冷却加温室10bとの間には、断熱バリア6が設置されている。また、第2の冷却加温室10bと冷却専用室10cとの間には、断熱バリア6が設置されている。
The
第1の冷却加温室10a、第1の冷却加温室10b、および冷却専用室10cのそれぞれの商品収納室内には、商品収納棚(図示せず)が上部に吊り下げられており、商品が内部に収納されている。
A product storage shelf (not shown) is suspended above the product storage chambers of the
第1の冷却加温室10aには、第1の冷却加温室10aの室内温度を検出するための室内温度センサ7aが配置されている。第2の冷却加温室10bには、第2の冷却加温室10bの室内温度を検出するための室内温度センサ7bが配置されている。冷却専用室10cには、冷却専用室10cの室内温度を検出するための室内温度センサ7cが配置されている。機械室3には、飲料自動販売機1の周囲温度(外気温度)を検出するための外気温度センサ7dが配置されている。
An
機械室3には、冷却ユニット8と、冷却ユニット8を動かすための制御部9と、が配置されている。
In the
図2は、飲料自動販売機1の冷媒回路を示した図である。冷却ユニット8は、図2に示すように、CO2冷媒(以下、単に冷媒と記載することがある)を超臨界域まで圧縮する圧縮機20と、高温高圧の冷媒を放熱するための室内放熱器40と、圧縮機20から吐出した高温高圧の冷媒の熱エネルギーを室内放熱器40で放熱してヒートポンプ加熱を行うか否かを切り替える三方電磁弁30と、室外放熱器42と、蒸発器41a,41b,41cと、電磁弁50a,50b,50cと、キャピラリチューブ91a,91b,91c,90と、液ガス熱交換器43と、室内ファン60a,60b,60cと、ヒータ80a,80bと、室外ファン61a,61b,61c,61dと、圧縮機吐出温度センサ70と、室外放熱器温度センサ71と、室内放熱器吸込み空気温度センサ72と、を有している。なお、図2の冷媒回路をヒートポンプ回路と呼んでもよい。また、室内放熱器40を加熱用熱交換器と呼んでもよい。また、蒸発器41a,41b,41cを冷却用熱交換器と呼んでもよい。
FIG. 2 is a diagram showing a refrigerant circuit of the beverage vending machine 1. As shown in FIG. 2, the
第1の冷却加温室10a内には、圧縮機20から吐出した高温高圧の冷媒の熱エネルギーを放熱するための室内放熱器40と、冷媒を蒸発させるための蒸発器41aと、冷媒を減圧するためのキャピラリチューブ91aと、通電することで蒸発器41aに冷媒を流す電磁弁50aと、通電することで発熱するヒータ80aと、第1の冷却加温室10a内で空気を循環させるための室内ファン60aと、が配置されている。ヒータ80aは、例えば、電熱ヒータであってもよい。
In the
第1の冷却加温室10aは、加温と冷却との設定が可能である。第1の冷却加温室10aは、加温設定された場合、ヒートポンプ運転による加温と、ヒータ80aによる加温とのいずれか一方による加温が可能である。
The
第2の冷却加温室10b内には、冷媒を蒸発させるための蒸発器41bと、冷媒を減圧するためのキャピラリチューブ91bと、通電することで蒸発器41bに冷媒を流す電磁弁50bと、通電することで発熱するヒータ80bと、第2の冷却加温室10b内で空気を循環させるための室内ファン60bと、が配置されている。ヒータ80bは、例えば、電熱ヒータであってもよい。
In the
第2の冷却加温室10bは、加温と冷却との設定が可能である。第2の冷却加温室10bは、室内放熱器を備えておらず、加温設定された場合、ヒータ80bによる加温を行う。
The
冷却専用室10c内には、冷媒を蒸発させるための蒸発器41cと、冷媒を減圧するためのキャピラリチューブ91cと、通電することで蒸発器41cに冷媒を流す電磁弁50cと、冷却専用室10c内で空気を循環させるための室内ファン60cと、が配置されている。
In the cooling
室外放熱器42においては、冷媒は室外に放熱する。液ガス熱交換器43は、室外放熱器42を出た冷媒と、蒸発器41a、41b、41cを出た冷媒と、を熱交換させる。
In the
室外ファン61a,61b,61c,61dは、室外放熱器42において冷媒を放熱することを促進する。また、室外ファン61a,61b,61c,61dは、圧縮機20を冷やす。
The
キャピラリチューブ90は、室内放熱器40を出た冷媒を減圧させる。
The
三方電磁弁30は、圧縮機20から吐出された高温高圧の冷媒の流れを切り替える。例えば、三方電磁弁30は、通電されているとき、室内放熱器40に冷媒を流す。これにより、ヒートポンプ回路は、ヒートポンプ運転となる。一方、三方電磁弁30は、無通電のとき、室外放熱器42に冷媒を流す。これにより、ヒートポンプ回路は、ヒートポンプ加熱を行わない冷却専用運転となる。
The three-
圧縮機吐出温度センサ70は、圧縮機20とキャピラリチューブ90との間の配管に配置されており、圧縮機吐出温度を検出する。制御部9は、圧縮機吐出温度センサ70によって検出された圧縮機吐出温度によって、ヒートポンプ運転の状態を判定し、または、圧縮機20を保護する。図2では、圧縮機吐出温度センサ70は、圧縮機20と三方電磁弁30との間に配置されているが、この位置に限定されるものではない。
The compressor
室外放熱器温度センサ71は、室外放熱器42と液ガス熱交換器43との間の配管に配置されており、室外放熱器温度を検出する。制御部9は、室外放熱器温度センサ71によって検出された室外放熱器温度によって、冷却能力の状態を判定できる。
The outdoor
室内放熱器吸込み空気温度センサ72は、室内放熱器40に流入する空気温度を検出する。
The indoor radiator intake
次に、第1の冷却加温室10aが加温設定され、第2の冷却加温室10bと冷却専用室10cとが冷却設定された場合の冷媒の流れについて説明する。
Next, the flow of the refrigerant when the
まず、ヒートポンプ回路がヒートポンプ運転する場合の冷媒の流れについて説明する。その後、ヒートポンプ回路が冷却専用運転する場合の冷媒の流れについて説明する。 First, the flow of the refrigerant when the heat pump circuit performs the heat pump operation will be described. Then, the flow of the refrigerant when the heat pump circuit operates exclusively for cooling will be described.
図3は、ヒートポンプ運転時の冷媒回路を示した図である。図3において、図2と同じものには同じ符号が付してある。 FIG. 3 is a diagram showing a refrigerant circuit during heat pump operation. In FIG. 3, the same components as those in FIG.
ヒートポンプ運転では、図3に示すように、圧縮機20から吐出された高温高圧の冷媒は、三方電磁弁30を経由して室内放熱器40に流れる。室内放熱器40に流れた冷媒は、放熱する。これにより、第1の冷却加温室10a内の商品は、加温される。
In the heat pump operation, as shown in FIG. 3, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
室内放熱器40を出た冷媒は、キャピラリチューブ90で減圧された後、室外放熱器42で室外に放熱する。室外放熱器42を出た冷媒は、液ガス熱交換器43および電磁弁50b,50cを通ってキャピラリチューブ91b,91cで減圧され、蒸発器41b,41cで蒸発して商品を冷却する。
The refrigerant exiting the
蒸発器41b,41cを出た冷媒は、液ガス熱交換器43において、室外放熱器42を出た冷媒と熱交換して圧縮機20に戻る。ヒートポンプ運転では、このサイクルが繰り返される。
The refrigerant exiting the
次に、ヒートポンプ回路が冷却専用運転する場合の冷媒の流れについて説明する。 Next, the flow of the refrigerant when the heat pump circuit operates exclusively for cooling will be described.
図4は、冷却専用運転時の冷媒回路を示した図である。図4において、図2と同じものには同じ符号が付してある。 FIG. 4 is a diagram showing a refrigerant circuit during a cooling-only operation. In FIG. 4, the same components as those in FIG.
冷却専用運転では、図4に示すように、圧縮機20から吐出された高温高圧の冷媒は、三方電磁弁30を経由して室外放熱器42に流れる。室外放熱器42に流れた冷媒は、室外放熱器42にて室外に放熱する。室外放熱器42を出た冷媒は、液ガス熱交換器43および電磁弁50b,50cを通ってキャピラリチューブ91b,91cで減圧され、蒸発器41b,41cで蒸発して商品を冷却する。
In the cooling only operation, as shown in FIG. 4, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
蒸発器41b,41cを出た冷媒は、液ガス熱交換器43において、室外放熱器42を出た冷媒と熱交換されて圧縮機20に戻る。冷却専用運転では、このサイクルが繰り返される。なお、冷却専用運転では、ヒートポンプ回路は、室内放熱器40によって、第1の冷却加温室10aの商品を加温していない。第1の冷却加温室10aは、ヒータ80aで商品を加温する。
The refrigerant that has exited the
第1の冷却加温室10a内の暖気の流れについて説明する。
The flow of warm air in the first cooled
図5は、飲料自動販売機1の第1の冷却加温室10aの概略側面図である。図5において、図1および図2と同じものには同じ符号が付してある。
FIG. 5 is a schematic side view of the first cooled
図5に示すように、第1の冷却加温室10aには、商品収納棚11aと、暖気を吸い込む背面ダクト12aと、室内放熱器40と、蒸発器41aと、室内ファン60aと、ヒータ80aと、第1の冷却加温室10aの室内温度を検出する室内温度センサ7aと、室内放熱器吸込み空気温度センサ72と、が配置されている。
As shown in FIG. 5, the
室内放熱器吸込み空気温度センサ72は、室内放熱器40の吸込み側に配置されている。室内放熱器吸込み空気温度センサ72の設置位置は、図5の室内放熱器40の近傍に限定されるものではなく、背面ダクト12aの吸込み口などでもよい。
The indoor radiator intake
背面ダクト12aに吸い込まれた空気は、室内放熱器40において、冷媒から熱を受け取って高温になり、室内ファン60aによって商品収納棚11aに吹き出される。商品収納棚11aに吹き出される高温の空気は、商品に熱を放出し、商品を加温する。商品に熱を放出した後の空気は、吹き出されたときより温度が低くなって、再び背面ダクト12aに吸い込まれる。
The air sucked into the
図6Aは、飲料自動販売機1の制御ブロック構成例を示した図である。図6Aにおいて、図1および図2と同じものには同じ符号が付してある。 FIG. 6A is a diagram showing a control block configuration example of the beverage vending machine 1. In FIG. 6A, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
図6Aに示すように、飲料自動販売機1は、圧縮機20と、三方電磁弁30と、電磁弁50a,50b,50cと、室内ファン60a,60b,60cと、室外ファン61a,61b,61c,61dと、制御部9aと、を備えている。制御部9aは、図1に示した制御部9に対応する。
As shown in FIG. 6A, the beverage vending machine 1 includes a
制御部9aは、飲料自動販売機1の全体を制御する。制御部9aは、例えば、CPU(Central Processing Unit)と、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random access memory)等の記憶装置と、周辺回路と、によって構成される。記憶装置には、CPUが実行するプログラムおよび所定のデータ等が記憶されている。プログラムおよび所定のデータ等の全部または一部は、記憶部100に記憶されてもよい。
The
制御部9aには、室内温度センサ7a,7b,7cと、外気温度センサ7dと、圧縮機吐出温度センサ70と、室外放熱器温度センサ71と、室内放熱器吸込み空気温度センサ72と、が接続されている。制御部9aには、各種温度センサが検出した検出信号(温度データ)が入力される。
Connected to the
制御部9aは、圧縮機吐出温度センサ70が検出した圧縮機20の吐出温度と、室内放熱器吸込み空気温度センサ72が検出した室内放熱器40の吸い込み空気温度とに基づいて、「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差ΔTを算出する。例えば、制御部9aは、圧縮機吐出温度センサ70が検出した温度から、室内放熱器吸込み空気温度センサ72が検出した温度を減算し、「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差ΔTを算出する。
Based on the discharge temperature of the
制御部9aは、算出した温度差ΔTが所定の閾値以上である場合(例えば、45K以上の場合)、ヒートポンプ運転を行う。例えば、制御部9aは、図3に示した冷媒回路のように冷媒が流れるよう、三方電磁弁30と、電磁弁50a、50b、50cとを制御する。なお、制御部9aは、第1の冷却加温室10aの商品をヒートポンプにより加温するので、ヒータ80aをオフする。また、第2の冷却加温室10bは、上記したように、冷却設定されているので、制御部9aは、ヒータ80bをオフする。
When the calculated temperature difference ΔT is greater than or equal to a predetermined threshold (for example, greater than or equal to 45K), the
一方、制御部9aは、算出した温度差ΔTが所定の閾値以上でない場合(例えば、45K未満の場合)、冷却専用運転を行う。例えば、制御部9aは、図4に示した冷媒回路のように冷媒が流れるよう、三方電磁弁30と、電磁弁50a、50b、50cとを制御する。また、制御部9aは、加温設定されている第1の冷却加温室10aを、ヒータ80aで加温する。なお、第2の冷却加温室10bは、上記したように、冷却設定されているので、制御部9aは、ヒータ80bをオフする。
On the other hand, when the calculated temperature difference ΔT is not equal to or greater than a predetermined threshold (for example, less than 45K), the
図6Bは、記憶部100のデータ構成例を示した図である。記憶部100には、図6Bに示すように、「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差ΔTと、運転モードとが対応付けられて記憶されている。制御部9aは、記憶部100を参照し、温度差Δが45K以上ならば、ヒートポンプ運転を行う。制御部9aは、記憶部100を参照し、温度差Δが45K以上でなければ、冷却専用運転を行う。
FIG. 6B is a diagram illustrating a data configuration example of the
温度差ΔTの閾値は、45Kに限定されるものではない。温度差ΔTの閾値は、例えば、冷却効率および加熱効率が1を超える値であればよい。 The threshold value of the temperature difference ΔT is not limited to 45K. The threshold value of the temperature difference ΔT may be a value at which the cooling efficiency and the heating efficiency exceed 1, for example.
図7は、飲料自動販売機1の制御動作例を示したフローチャートである。第1の冷却加温室10aが加温設定され、第2の冷却加温室10bが冷却設定され、冷却専用室10cが冷却設定された場合の飲料自動販売機1の制御動作例について説明する。制御部9aは、図7に示すフローチャートの処理を周期的に実行してもよい。
FIG. 7 is a flowchart showing an example of the control operation of the beverage vending machine 1. A control operation example of the beverage vending machine 1 when the
制御部9aは、室内温度センサ7a,7b,7cから、第1の冷却加温室10a、第2の冷却加温室10b、および冷却専用室10cの温度を取得する。制御部9aは、取得した室内温度に基づいて、加温動作や冷却動作が必要か否かを判定する。制御部9aは、第1の冷却加温室10aの加温が必要であり、また、第2の冷却加温室10bと冷却専用室10cとの冷却が必要であると判定した場合、圧縮機20の運転を開始する(ステップS101)。
制御部9aは、圧縮機吐出温度センサ70から「圧縮機吐出温度」を取得し、室内放熱器吸込み空気温度センサ72から「室内放熱器の吸込み空気温度」を取得する(ステップS102)。
The
制御部9aは、ステップS102にて取得した「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差ΔTを算出する(ステップS103)。
The
制御部9aは、ステップS103にて算出した温度差ΔTが45K以上の場合(S104の「YES」)、ヒートポンプ運転を行う(ステップS105)。
When the temperature difference ΔT calculated in step S103 is 45K or more (“YES” in S104), the
ヒートポンプ運転では、圧縮機20から吐出した高温高圧冷媒が、三方電磁弁30を経由して室内放熱器40に流れ、放熱して商品を加温する。そして、室内放熱器40を出た冷媒は、キャピラリチューブ90で減圧されて、室外放熱器42で室外に放熱する。その後、冷媒は、電磁弁50b、50cを通ってキャピラリチューブ91b,91cで減圧されて蒸発器41b,41cに流れ、蒸発器41b,41cで蒸発して商品を冷却する。なお、ヒートポンプ運転では、ヒータ80aは、オフしている。
In the heat pump operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
一方、制御部9aは、ステップS103にて算出した温度差ΔTが45Kに満たない場合(S104の「NO」)、冷却専用運転を行う(ステップS106)。
On the other hand, if the temperature difference ΔT calculated in step S103 is less than 45K (“NO” in S104), the
冷却専用運転では、圧縮機20から吐出した高温高圧の冷媒が、三方電磁弁30を経由して室外放熱器42に流れ、室外に放熱する。室外放熱器42を出た冷媒は、電磁弁50b,50cを通ってキャピラリチューブ91b,91cで減圧されて蒸発器41b,41cで蒸発して商品を冷却する。また、制御部9aは、第1の冷却加温室10aの商品をヒータ80aで加温する。
In the cooling only operation, the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
図8は、CO2ヒートポンプ運転のモリエル線図である。制御部9aは、圧縮機吐出温度センサ70が検出した温度と、室内放熱器吸込み空気温度センサ72が検出した温度とから、「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差ΔTを算出する。制御部9aは、算出した温度差ΔTが45K以上であれば、ヒートポンプ運転を行う。これにより、飲料自動販売機1は、図8の点線領域に示すように、冷却効率が1.01以上かつ加熱効率が2.01以上を実現でき、ヒータ運転よりも省エネルギーを実現できる。
FIG. 8 is a Mollier diagram of the CO 2 heat pump operation. The
以上説明したように、飲料自動販売機1は、第1の冷却加温室10aに設けられた室内放熱器40と、第1の冷却加温室10a、第2の冷却加温室10b、および冷却専用室10cのそれぞれに設けられた蒸発器41a,41b,41cと、蒸発器41a,41b,41cから吐出される冷媒を圧縮する圧縮機20と、室内放熱器40から吐出される冷媒を放熱し、蒸発器41a,41b,41cに吐出する室外放熱器42と、圧縮機20から吐出される冷媒を、室内放熱器40と室外放熱器42とのいずれか一方に流す三方電磁弁30と、室内放熱器40の放熱量に基づいて三方電磁弁を制御する制御部9aと、を有する。制御部9aは、例えば、圧縮機吐出温度と、室内放熱器の吸い込み空気温度との差が所定値以上の場合、圧縮機20から吐出される冷媒を、室内放熱器40に流すように三方電磁弁30を制御し、圧縮機吐出温度と、室内放熱器吸い込み空気温度との差が所定値以上でない場合、圧縮機20から吐出される冷媒を、室外放熱器42に流すように三方電磁弁30を制御する。
As described above, the beverage vending machine 1 includes the
これにより、飲料自動販売機1は、ヒートポンプ運転における圧縮機20の消費電力量を抑え、省エネルギー化を図ることができる。例えば、飲料自動販売機1は、図8に示すように、冷却効率が1.01以上かつ加熱効率が2.01以上の効率を実現できる。
Thereby, the drink vending machine 1 can suppress the power consumption of the
(実施の形態2)
実施の形態1では、「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差に基づいて、ヒートポンプ運転を行うか、または冷却専用運転を行うかを判定した。実施の形態2では、外気温度ごとに、ヒートポンプ運転と冷却専用運転とを切り替える室内温度閾値を設定し、室内温度が、設定された室内温度閾値以下であるか否かによって、ヒートポンプ運転を行うか、または冷却運転を行うかを判定する。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, whether the heat pump operation or the cooling only operation is performed is determined based on the temperature difference between the “compressor discharge temperature” and the “intake air temperature of the indoor radiator”. In the second embodiment, for each outside air temperature, an indoor temperature threshold value for switching between the heat pump operation and the cooling-only operation is set, and whether the heat pump operation is performed depending on whether the indoor temperature is equal to or lower than the set indoor temperature threshold value. Whether to perform cooling operation or not.
図9Aは、実施の形態2における飲料自動販売機1の制御ブロック構成例を示した図である。図9Aにおいて、図6と同じものには同じ符号が付してある。 FIG. 9A is a diagram showing a control block configuration example of the beverage vending machine 1 according to the second embodiment. 9A, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
図9Aでは、飲料自動販売機1は、室内放熱器吸込み空気温度センサ72を備えていない。制御部9bは、室内放熱器40での放熱量を、第1の冷却加温室10aの室内温度から推定する点で、実施の形態1と異なる。飲料自動販売機1は、記憶部200を有している。制御部9bは、図1に示した制御部9に対応する。
In FIG. 9A, the beverage vending machine 1 does not include the indoor radiator intake
制御部9bは、室内温度判定部201を有している。室内温度判定部201は、例えば、制御部9bがプログラムを実行することによって、その機能が実現される。
The
図9Bは、記憶部200のデータ構成例を示した図である。記憶部200には、図9Bに示すように、「外気温度」と、ヒートポンプ運転と冷却専用運転と切り替えるための「運転切り替え室内温度閾値」とが対応付けられて記憶されている。
FIG. 9B is a diagram illustrating a data configuration example of the
外気温度が10℃であるとする。この場合、運転切り替え室内温度閾値は、記憶部200より45℃である。従って、制御部9bは、第1の冷却加温室10aの室内温度が45℃以下であれば、ヒートポンプ運転を行う。一方、制御部9bは、第1の冷却加温室10aの室内温度が45℃以上でなければ、冷却専用運転を行う。つまり、制御部9bは、ヒータ80aで第1の冷却加温室の商品を加温する。
Assume that the outside air temperature is 10 ° C. In this case, the operation switching room temperature threshold is 45 ° C. from the
外気温度が15℃であるとする。この場合、運転切り替え室内温度閾値は、記憶部200より45℃である。従って、制御部9bは、第1の冷却加温室10aの室内温度が50℃以下であれば、ヒートポンプ運転を行う。一方、制御部9bは、第1の冷却加温室10aの室内温度が50℃以上でなければ、冷却専用運転を行う。つまり、制御部9bは、ヒータ80aで第1の冷却加温室の商品を加温する。
Assume that the outside air temperature is 15 ° C. In this case, the operation switching room temperature threshold is 45 ° C. from the
ここで、室内放熱器40に吸い込まれた空気は、室内放熱器40において、圧縮機20から吐出された高温高圧の冷媒の熱エネルギーを受け取ることで温度上昇し、室内放熱器40から吹き出される。従って、室内放熱器40から吹き出される空気温度が分かれば、「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差ΔTを推定できる。
Here, the air sucked into the
第1の冷却加温室10aの室内温度を検出する室内温度センサ7aは、室内放熱器40の吹き出し側に配置されている。従って、室内温度センサ7aが検出する温度から、「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差ΔTを推定することができる。「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差ΔTが、所定の温度差以上(例えば、45K以上)となる室内温度を、図9Bに示す「運転切り替え室内温度閾値」とする。
The
外気温度が高くなれば、大気や冷却する商品から奪う熱量が増え、圧縮機20から吐出する高温高圧の冷媒の熱エネルギーも増える。このため、圧縮機吐出温度センサ70の温度(圧縮機吐出温度)は高くなる。
As the outside air temperature rises, the amount of heat taken from the air and the product to be cooled increases, and the thermal energy of the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the
圧縮機吐出温度センサ70の温度が高くなると、「圧縮機吐出温度」と「室内放熱器の吸込み空気温度」との温度差ΔTが所定の温度差になるまでの時間が長くなる。このため、温度差ΔTが所定の温度差に到達するころには、室内温度を検知する室内温度センサ7aの温度も高くなる。
When the temperature of the compressor
一方、外気温度が低くなる場合は、外気温度が高くなる場合の逆となる。温度差ΔTが所定の温度差に到達するころには、室内温度を検知する室内温度センサ7aの温度も低くなる。
On the other hand, when the outside air temperature is low, the reverse of the case where the outside air temperature is high is performed. When the temperature difference ΔT reaches a predetermined temperature difference, the temperature of the
このように、外気温度に従って、ヒートポンプ運転を行うか、または冷却専用運転を行うかの室内温度は変動する。このため、記憶部200には、外気温度ごとに、運転切り替え室内温度閾値を記憶する。そして、制御部9bは、室内温度センサ7aの室内温度が、記憶部200の運転切り替え室内温度閾値より大きいか否かで、ヒートポンプ運転を行うか、または冷却専用運転を行うかを判定する。言い換えれば、制御部9bは、室内温度センサ7aの室内温度が、運転切り替え室内温度閾値に到達しているか否かで、室内放熱器40の放熱量を判定している。
As described above, the indoor temperature of whether the heat pump operation or the cooling only operation is performed varies according to the outside air temperature. For this reason, the
なお、制御部9bは、補間処理によって、記憶部200に記憶されていない外気温度に対する、運転切り替え室内温度閾値を算出してもよい。また、運転切り替え室内温度閾値は、45℃および50℃に限定されない。また、記憶部200には、外気温度10℃および15℃以外の外気温度に対応する、運転切り替え室内温度閾値も記憶してもよい。
In addition, the
図10は、飲料自動販売機1の制御動作例を示したフローチャートである。第1の冷却加温室10aが加温設定され、第2の冷却加温室10bが冷却設定され、冷却専用室10cが冷却設定された場合の飲料自動販売機1の制御動作例について説明する。制御部9bは、図10に示すフローチャートの処理を周期的に実行してもよい。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of the control operation of the beverage vending machine 1. A control operation example of the beverage vending machine 1 when the
制御部9bは、室内温度センサ7a,7b,7cから、第1の冷却加温室10a、第2の冷却加温室10b、および冷却専用室10cの温度を取得する。制御部9bは、取得した室内温度に基づいて、加温動作や冷却動作が必要か否かを判定する。制御部9bは、第1の冷却加温室10aの加温が必要であり、また、第2の冷却加温室10bと冷却専用室10cとの冷却が必要であると判定した場合、圧縮機20の運転を開始する(ステップS201)。
制御部9bは、室内温度センサ7aから、第1の冷却加温室10aの室内温度を取得し、また、外気温度センサ7dから、飲料自動販売機1の周囲の温度(外気温度)を取得する(ステップS202)。
The
制御部9bの室内温度判定部201は、ステップS202にて取得された外気温度に基づいて、記憶部200を参照し、運転切り替え室内温度閾値を取得する(ステップS203)。例えば、室内温度判定部201は、外気温度が10℃であった場合、図9Bの例より、運転切り替え室内温度閾値「45℃」を取得する。
The indoor
室内温度判定部201は、ステップS202にて取得した第1の冷却加温室10aの室内温度が、ステップS203にて取得した運転切り替え室内温度閾値にあるか否か判定する(ステップS204)。
The room
制御部9bは、第1の冷却加温室10aの室内温度が、運転切り替え室内温度閾値以下の場合(S204の「YES」)、ヒートポンプ運転を行う(ステップS205)。例えば、制御部9bは、第1の冷却加温室10aの室内温度が45℃以下の場合、ヒートポンプ運転を行う。ヒートポンプ運転は、図7のステップS105で説明したヒートポンプ運転と同様であり、その説明を省略する。
When the room temperature of the
一方、制御部9bは、第1の冷却加温室10aの室内温度が、運転切り替え室内温度閾値以下でない場合(S204の「NO」)、冷却専用運転を行う(ステップS206)。例えば、制御部9bは、第1の冷却加温室10aの室内温度が45℃以下でない場合、冷却専用運転を行う。冷却専用運転は、図7のステップS106で説明した冷却専用運転と同様であり、その説明を省略する。
On the other hand, when the room temperature of the
以上説明したように、飲料自動販売機1は、室内放熱器40が加温する室内の室内温度を検出する室内温度センサ7aと、外気温度を検出する外気温度センサ7dと、室内放熱器40による商品の加温を行うか否かを判定するための室内温度閾値を、外気温度ごとに記憶した記憶部200と、を有する。そして、制御部9bは、記憶部200を参照して、外気温度センサ7dが検出した外気温度に対応する室内温度閾値を取得し、室内温度センサ7aが検出した室内温度が、記憶部200から取得した室内温度閾値以下の場合、圧縮機20から吐出される冷媒を、室内放熱器40に流すように三方電磁弁30を制御し、室内温度センサ7aが検出した室内温度が、記憶部200から取得した室内温度閾値以下でない場合、圧縮機20から吐出される冷媒を、室外放熱器42に流すように三方電磁弁30を制御する。
As described above, the beverage vending machine 1 includes the
これにより、飲料自動販売機1は、ヒートポンプ運転における圧縮機20の消費電力量を抑え、省エネルギー化を図ることができる。例えば、飲料自動販売機1は、図8に示すように、冷却効率が1.01以上かつ加熱効率が2.01以上の効率を実現できる。また、室内放熱器吸込み空気温度センサ72を設けずに済み、コストダウンを図ることができる。
Thereby, the drink vending machine 1 can suppress the power consumption of the
なお、上記では、飲料自動販売機1は、室内温度センサ7aと外気温度センサ7dとの2つの温度センサから、ヒートポンプ運転を行うか、または冷却専用運転を行うかを判定したが、1つの室内温度センサ71aから、ヒートポンプ運転を行うか、または冷却専用運転を行うかを判定してもよい。この場合、記憶部200の運転切り替え室内温度閾値には、例えば、飲料自動販売機1が設置される場所の取りうる温度(変化しうる温度)に対応した運転切り替え室内温度閾値を記憶してもよい。
In the above description, the beverage vending machine 1 determines whether to perform the heat pump operation or the cooling-only operation from the two temperature sensors of the
(実施の形態3)
実施の形態3では、外気温度ごとに、運転切り替え室内温度閾値を設定し、室内温度が、設定された運転切り替え室内温度閾値に達するまでの時間を算出する。そして、算出した時間の間、ヒートポンプ運転を行う。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, an operation switching room temperature threshold is set for each outside air temperature, and a time until the room temperature reaches the set operation switching room temperature threshold is calculated. Then, the heat pump operation is performed for the calculated time.
図11Aは、実施の形態3における飲料自動販売機1の制御ブロック構成例を示した図である。図11Aにおいて、図6と同じものには同じ符号が付してある。 FIG. 11A is a diagram illustrating a control block configuration example of the beverage vending machine 1 according to the third embodiment. In FIG. 11A, the same components as those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals.
図11Aでは、飲料自動販売機1は、室内放熱器吸込み空気温度センサ72を備えていない。制御部9cは、室内放熱器40での放熱量をプルアップ時間から推定する点で、実施の形態1の制御部9aおよび実施の形態2の制御部9bと異なっている。飲料自動販売機1は、図9Aで説明した記憶部200を有している。制御部9cは、図1に示した制御部9に対応する。
In FIG. 11A, the beverage vending machine 1 does not include the indoor radiator intake
図11Bは、記憶部200のデータ構成例を示した図である。図11Bに示すように、記憶部200には、外気温度と、運転切り替え室内温度閾値とが、対応付けられて記憶されている。外気温度および運転切り替え室内温度閾値は、図9Aで説明した外気温度および運転切り替え室内温度閾値と同様であり、その説明を省略する。
FIG. 11B is a diagram illustrating a data configuration example of the
制御部9cは、プルアップ時間算出部301と、カウンタ部302と、プルアップ時間判定部303と、を有している。プルアップ時間算出部301、カウンタ部302、およびプルアップ時間判定部303は、例えば、制御部9cがプログラムを実行することによって、その機能が実現される。
The
プルアップ時間算出部301は、室内温度センサ7aが検出した室内温度と、記憶部200に記憶されている、運転切り替え室内温度閾値との温度差とを算出する。プルアップ時間算出部301は、算出した温度差と、飲料の比熱と、飲料の質量と、加熱源で消費される電力とから、ヒートポンプ運転するためのプルアップ時間を算出する。
The pull-up
カウンタ部302は、プルアップ時間算出部301によってプルアップ時間が算出された後、時間の計測を開始する。
The
プルアップ時間判定部303は、カウンタ部302が計測している時間が、プルアップ時間算出部301が算出したプルアップ時間に到達しているかを判定する。
The pull-up
プルアップ時間の算出方法について説明する。プルアップ時間について次の式(1)が成り立つ。 A method for calculating the pull-up time will be described. The following equation (1) holds for the pull-up time.
加熱源×プルアップ時間=
飲料の比熱×(運転切り替え室内温度閾値−現在室内温度)×飲料の質量
−加温室からの放熱量×プルアップ時間 (1)
Heat source x pull-up time =
Specific heat of beverage x (Operation switching room temperature threshold-current room temperature) x Beverage mass
-Heat dissipation from the heated greenhouse x Pull-up time (1)
第1の冷却加温室10aが加温設定、第2の冷却加温室10bと冷却専用室10cとが冷却設定された場合、第1の冷却加温室10aは、周囲に対して放熱し熱を失う。プルアップ時の第1の冷却加温室10aの放熱量は、飲料に加える熱量に比べて少ないため零と近似すると、式(1)は、次の式(2)で示される。
When the
加熱源×プルアップ時間=
飲料の比熱×(運転切り替え室内温度閾値−現在室内温度)
×飲料の質量 (2)
Heat source x pull-up time =
Specific heat of beverage x (Operation switching room temperature threshold-current room temperature)
× Beverage mass (2)
よって、プルアップ時間は、次の式(3)で示される。 Therefore, the pull-up time is expressed by the following formula (3).
プルアップ時間=
飲料の比熱×(運転切り替え室内温度閾値−現在室内温度)
×飲料の質量/加熱源 (3)
Pull-up time =
Specific heat of beverage x (Operation switching room temperature threshold-current room temperature)
× Beverage mass / heating source (3)
式(3)の加熱源は、例えば、室内放熱器40の消費電力であり、例えば、250Wである。飲料の比熱は、例えば、水の4.186kJ/(kg・K)である。飲料の質量は、飲料自動販売機1に収納されている飲料の合計質量である。飲料の収納本数は、飲料が販売される毎に販売数がカウントされており、満タン収納本数から販売本数を差し引くことで求めることができる。運転切り替え室内温度閾値は、実施の形態2で説明したように、記憶部200に記憶されている、外気温度ごと決められた運転切り替え室内温度閾値である。
The heating source of Formula (3) is, for example, power consumption of the
図12は、プルアップ時間によるヒートポンプ運転制御を説明する図である。図12の波形W1は、第1の冷却加温室10aが加温されたときの室内温度の変化を示している。
FIG. 12 is a diagram for explaining the heat pump operation control based on the pull-up time. A waveform W1 in FIG. 12 shows a change in the room temperature when the
点線A1は、第1の冷却加温室10aの現在の室内温度(時刻t1での室内温度)を示している。第1の冷却加温室10aの現在の室内温度は、室内温度センサ7aから取得できる。
A dotted line A1 indicates the current room temperature (room temperature at time t1) of the
点線A2は、運転切り替え室内温度閾値を示している。制御部9cは、第1の冷却加温室10aの室内温度が、点線A2に示す運転切り替え室内温度閾値以下の場合、ヒートポンプ運転を行う。制御部9cは、第1の冷却加温室10aの室内温度が、点線A2に示す運転切り替え室内温度閾値を超えると、冷却専用運転を行う。
A dotted line A2 indicates the operation switching indoor temperature threshold value.
点線A2に示す運転切り替え室内温度閾値は、外気温度によって異なる。例えば、図11Bに示したように、外気温度が10℃の場合、点線A2に示す運転切り替え室内温度閾値は、45℃となる。外気温度が15℃の場合、点線A2に示す運転切り替え室内温度閾値は、50℃となる。 The operation switching indoor temperature threshold indicated by the dotted line A2 varies depending on the outside air temperature. For example, as shown in FIG. 11B, when the outside air temperature is 10 ° C., the operation switching indoor temperature threshold value indicated by the dotted line A2 is 45 ° C. When the outside air temperature is 15 ° C., the operation switching indoor temperature threshold indicated by the dotted line A2 is 50 ° C.
両矢印A3は、「現在の室内温度」と「運転切り替え室内温度閾値」との温度差を示している。 A double-headed arrow A3 indicates a temperature difference between the “current room temperature” and the “operation switching room temperature threshold”.
両矢印A4は、プルアップ時間を示している。プルアップ時間は、現在の室内温度が、運転切り替えを行う(プルアップ運転を行う)温度に達するまでの時間である。制御部9cは、式(3)を用いて、両矢印A4に示すプルアップ時間を算出する。
A double-headed arrow A4 indicates the pull-up time. The pull-up time is a time until the current room temperature reaches a temperature at which operation switching is performed (pull-up operation is performed). The
図13は、飲料自動販売機1の制御動作例を示したフローチャートである。第1の冷却加温室10aが加温設定され、第2の冷却加温室10bが冷却設定され、冷却専用室10cが冷却設定された場合の飲料自動販売機1の制御動作例について説明する。制御部9cは、図13に示すフローチャートの処理を周期的に実行してもよい。
FIG. 13 is a flowchart showing an example of the control operation of the beverage vending machine 1. A control operation example of the beverage vending machine 1 when the
制御部9bは、室内温度センサ7a,7b,7cから、第1の冷却加温室10a、第2の冷却加温室10b、および冷却専用室10cの温度を取得する。制御部9bは、取得した室内温度に基づいて、加温動作や冷却動作が必要か否かを判定する。制御部9bは、第1の冷却加温室10aの加温が必要であり、また、第2の冷却加温室10bと冷却専用室10cとの冷却が必要であると判定した場合、圧縮機20の運転を開始する(ステップS301)。
制御部9cのプルアップ時間算出部301は、室内温度センサ7aから、第1の冷却加温室10aの室内温度を取得し、また、外気温度センサ7dから、飲料自動販売機1の周囲の温度(外気温度)を取得する(ステップS302)。
The pull-up
プルアップ時間算出部301は、式(3)により、プルアップ時間を算出する(ステップS303)。言い換えれば、プルアップ時間算出部301は、現在時刻から、ヒートポンプ運転を行う時間を算出する。
The pull-up
カウンタ部302は、時間の計測を開始する(ステップS304)。
The
プルアップ時間判定部303は、カウンタ部302の時間が、ステップS303にて算出されたプルアップ時間に到達しているか否かを判定する(ステップS305)。
The pull-up
プルアップ時間判定部303は、カウンタ部302の時間が、ステップS303にて算出されたプルアップ時間に到達していない場合(S305の「NO」)、ヒートポンプ運転を行う(ステップS306)。そして、プルアップ時間判定部303は、ステップS305に処理を移行する。ヒートポンプ運転は、図7のステップS105で説明したヒートポンプ運転と同様であり、その説明を省略する。
When the time of the
一方、プルアップ時間判定部303は、カウンタ部302の時間が、ステップS303にて算出されたプルアップ時間に到達している場合(S305の「YES」)、冷却専用運転を行う(ステップS307)。冷却専用運転は、図7のステップS106で説明した冷却専用運転と同様であり、その説明を省略する。
On the other hand, when the time of the
以上説明したように、飲料自動販売機1は、室内放熱器40が加温する室内の室内温度を検出する室内温度センサ7aと、外気温度を検出する外気温度センサ7dと、室内放熱器40による商品の加温を行うか否かを判定するための室内温度閾値を、外気温度ごとに記憶した記憶部200と、を有する。そして、制御部9cは、記憶部200を参照して、外気温度センサ7dが検出した外気温度に対応する室内温度閾値を取得し、取得した室内温度閾値と、室内温度センサ7aが検出した室内温度と、加温する商品の比熱および質量と、室内放熱器40の電力とから、室内放熱器40による商品の加温時間を算出し、算出した加温時間の間、圧縮機20から吐出される冷媒を、室内放熱器40に流すように三方電磁弁を制御する。
As described above, the beverage vending machine 1 includes the
これにより、飲料自動販売機1は、ヒートポンプ運転における圧縮機20の消費電力量を抑え、省エネルギー化を図ることができる。例えば、飲料自動販売機1は、図8に示したように、冷却効率が1.01以上かつ加熱効率が2.01以上の効率を実現できる。また、室内放熱器吸込み空気温度センサ72を設けずに済み、コストダウンを図ることができる。また、飲料自動販売機1は、記憶部200を参照して取得した室内温度閾値付近での温度変動が小さくなり、ヒートポンプ運転が終了せずに増エネルギーになることを防止できる。また、温度変動を抑制することで、合理的かつ正確なタイミングでヒートポンプ運転における圧縮機20の消費電力量を抑えることができる。
Thereby, the drink vending machine 1 can suppress the power consumption of the
なお、本開示は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。例えば、記憶部200の運転切り替え室内温度閾値は、運転切り替えを行う圧縮機吐出温度(圧縮機吐出温度閾値)であってもよい。例えば、圧縮機20の圧縮機吐出温度が、記憶部200に記憶されている運転切り替え圧縮機吐出温度閾値以上のとき、制御部9bは、ヒートポンプ運転を行ってもよい。
In addition, this indication is not limited to said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of invention. For example, the operation switching indoor temperature threshold value of the
また、制御部9cは、式(3)によってプルアップ時間を算出するとしたが、これに限られない。例えば、飲料自動販売機1の出荷前等において、式(3)を用いて、予め室内温度ごとにおけるプルアップ時間を算出し、記憶部200に記憶しておく。そして、制御部9cは、例えば、飲料自動販売機1の設置後においては、室内温度センサ7aから、現在の室内温度を取得し、記憶部200を参照して、取得した室内温度に対応するプルアップ時間を取得するようにしてもよい。
Moreover, although the
また、商品収納室の数は、3つに限られない。また、室内放熱器は、2以上の商品収納室に設けられてもよい。 Further, the number of product storage rooms is not limited to three. Moreover, an indoor heat radiator may be provided in two or more goods storage rooms.
上記の実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。 Each functional block used in the description of the above embodiment is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them. The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、又は、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用してもよい。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。 Furthermore, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. Biotechnology can be applied.
本開示は、室内放熱器で高温高圧の冷媒を放熱して対象物を加温するヒートポンプ加温において、効率の良いヒートポンプ運転を行うことで省エネルギーを図ることができる。本開示は、飲料自動販売機に限らず、ヒートポンプを用いて対象物を加温する蒸気圧縮機式冷媒回路を備えた機器にも適用できる。 In the present disclosure, energy saving can be achieved by performing an efficient heat pump operation in heat pump heating in which a high-temperature and high-pressure refrigerant is radiated by an indoor radiator to heat an object. This indication is applicable not only to a drink vending machine but to the equipment provided with the vapor compressor type refrigerant circuit which heats a subject using a heat pump.
1 飲料自動販売機
2 商品収納庫
3 機械室
7a,7b,7c 室内温度センサ
7d 外気温度センサ
8 冷却ユニット
9,9a,9b,9c 制御部
10a 第1の冷却加温室
10b 第2の冷却加温室
10c 冷却専用室
11a 商品収納棚
12a 背面ダクト
20 圧縮機
30 三方電磁弁
40 室内放熱器
41a,41b,41c 蒸発器
42 室外放熱器
43 液ガス熱交換器
50a,50b,50c 電磁弁
60a,60b,60c 室内ファン
61a,61b,61c,61d 室外ファン
70 圧縮機吐出温度センサ
71 室外放熱器温度センサ
72 室内放熱器吸込み空気温度センサ
80a,80b ヒータ
90,91a,91b,91c キャピラリチューブ
100,200 記憶部
201 室内温度判定部
301 プルアップ時間算出部
302 カウンタ部
303 プルアップ時間判定部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記冷却用熱交換器から吐出される冷媒を圧縮する圧縮機と、
前記商品収納庫の各室のうち少なくとも一室に設けられた加熱用熱交換器と、
前記加熱用熱交換器の下流かつ前記冷却用熱交換器の上流側に配置され、冷媒から放熱させる放熱器と、
前記圧縮機から吐出される冷媒を、前記加熱用熱交換器と前記放熱器とのいずれか一方に流す弁と、
前記加熱用熱交換器の放熱量に基づいて前記弁を制御する制御部と、
を有する商品冷却加温装置。 A heat exchanger for cooling provided in each room of the product storage;
A compressor for compressing refrigerant discharged from the cooling heat exchanger;
A heat exchanger for heating provided in at least one of the rooms of the product storage;
A radiator that is disposed downstream of the heating heat exchanger and upstream of the cooling heat exchanger, and dissipates heat from the refrigerant;
A valve that causes the refrigerant discharged from the compressor to flow to either the heat exchanger for heating or the radiator;
A control unit for controlling the valve based on a heat radiation amount of the heat exchanger for heating;
Commodity cooling and heating device.
前記圧縮機の吐出温度を検出する吐出温度センサと、
をさらに備え、
前記制御部は、
前記吐出温度と前記吸い込み空気温度との差が所定値以上の場合、前記圧縮機から吐出される冷媒を、前記加熱用熱交換器に流すように前記弁を制御し、
前記吐出温度と前記吸い込み空気温度との差が所定値以上でない場合、前記圧縮機から吐出される冷媒を、前記放熱器に流すように前記弁を制御する、
請求項1に記載の商品冷却加温装置。 An intake air temperature sensor for detecting the intake air temperature of the heat exchanger for heating;
A discharge temperature sensor for detecting a discharge temperature of the compressor;
Further comprising
The controller is
When the difference between the discharge temperature and the intake air temperature is equal to or greater than a predetermined value, the valve is controlled so that the refrigerant discharged from the compressor flows through the heating heat exchanger,
When the difference between the discharge temperature and the suction air temperature is not equal to or greater than a predetermined value, the refrigerant is controlled so that the refrigerant discharged from the compressor flows through the radiator.
The product cooling and heating device according to claim 1.
外気温度を検出する外気温度センサと、
前記加熱用熱交換器によって商品の加温を行うか否かを判定するための室内温度閾値を、外気温度ごとに記憶した記憶部と、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記記憶部を参照して、前記外気温度センサが検出した外気温度に対応する前記室内温度閾値を取得し、
前記室内温度センサが検出した室内温度が、前記記憶部から取得した前記室内温度閾値以下の場合、前記圧縮機から吐出される冷媒を、前記加熱用熱交換器に流すように前記弁を制御し、
前記室内温度センサが検出した室内温度が、前記記憶部から取得した前記室内温度閾値以下でない場合、前記圧縮機から吐出される冷媒を、前記放熱器に流すように前記弁を制御する、
請求項1に記載の商品冷却加温装置。 An indoor temperature sensor for detecting the indoor temperature of the room heated by the heating heat exchanger;
An outside temperature sensor for detecting the outside temperature;
A storage unit that stores an indoor temperature threshold value for each outdoor temperature for determining whether or not to warm the product by the heating heat exchanger;
Further comprising
The controller is
With reference to the storage unit, the room temperature threshold corresponding to the outside temperature detected by the outside temperature sensor is acquired,
When the room temperature detected by the room temperature sensor is equal to or less than the room temperature threshold acquired from the storage unit, the valve is controlled so that the refrigerant discharged from the compressor flows through the heating heat exchanger. ,
If the room temperature detected by the room temperature sensor is not less than or equal to the room temperature threshold acquired from the storage unit, the valve is controlled so that the refrigerant discharged from the compressor flows to the radiator.
The product cooling and heating device according to claim 1.
外気温度を検出する外気温度センサと、
前記加熱用熱交換器によって商品の加温を行うか否かを判定するための室内温度閾値を、外気温度ごとに記憶した記憶部と、
をさらに有し、
前記制御部は、
前記記憶部を参照して、前記外気温度センサが検出した外気温度に対応する前記室内温度閾値を取得し、
取得した前記室内温度閾値と、前記室内温度センサが検出した室内温度と、加温する商品の比熱および質量と、前記加熱用熱交換器の電力とから、前記加熱用熱交換器による商品の加温時間を算出し、
算出した加温時間の間、前記圧縮機から吐出される冷媒を、前記加熱用熱交換器に流すように前記弁を制御する、
請求項1に記載の商品冷却加温装置。 An indoor temperature sensor for detecting the indoor temperature of the room heated by the heating heat exchanger;
An outside temperature sensor for detecting the outside temperature;
A storage unit that stores an indoor temperature threshold value for each outdoor temperature for determining whether or not to warm the product by the heating heat exchanger;
Further comprising
The controller is
With reference to the storage unit, the room temperature threshold corresponding to the outside temperature detected by the outside temperature sensor is acquired,
From the acquired indoor temperature threshold, the indoor temperature detected by the indoor temperature sensor, the specific heat and mass of the product to be heated, and the power of the heating heat exchanger, the heating heat exchanger applies the product. Calculate the warm time,
Controlling the valve so that the refrigerant discharged from the compressor flows through the heating heat exchanger during the calculated heating time;
The product cooling and heating device according to claim 1.
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