JP5434534B2 - 冷却加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷却加熱装置に関し、より詳細には、例えば自動販売機等に適用され、自動販売機本体に画成された商品収容庫の内部雰囲気を冷却、あるいは加熱するための冷却加熱装置に関するものである。

従来、例えば自動販売機等に適用される冷却加熱装置として、ヒートポンプとしての機能を有する冷媒回路と、コントローラとを備えたものが知られている。かかる冷媒回路としては、冷却経路と加熱経路とを備えているのが一般的である。

冷却経路は、蒸発器、圧縮機、凝縮器及び膨張機構を冷媒配管にて順次接続して構成されたものである。蒸発器は、自動販売機の商品収容庫の内部に配設されている。この蒸発器は、供給された冷媒が所定の流路を通過して蒸発することにより、商品収容庫の内部空気（内部雰囲気）を冷却するものである。

圧縮機は、自動販売機本体内であって商品収容庫の外部となる機械室に配設されており、蒸発器で蒸発した冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出するものである。凝縮器は、圧縮機と同様に機械室に配設されており、冷媒配管を通じて圧縮機で圧縮された冷媒を導入し、導入した冷媒が凝縮することにより、周囲空気を加熱、すなわち周囲空気に放熱するものである。膨張機構は、圧縮機及び凝縮器と同様に機械室に配設されており、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。

加熱経路は、庫内熱交換器を有して成る経路である。庫内熱交換器は、商品収容庫の内部に配設されている。より詳細には、加熱対象となる商品を収容する商品収容庫の内部に配設されている。この庫内熱交換器は、冷却経路を構成する圧縮機と凝縮器とを接続する冷媒配管から分岐した分岐配管に入口側が接続されているとともに、凝縮器と膨張機構とを接続する冷媒配管に合流する態様で設けられた戻り配管に出口側が接続されている。かかる庫内熱交換器は、分岐配管を通じて圧縮機で圧縮された冷媒を導入し、導入した冷媒が凝縮することにより、自身が配設された商品収容庫の内部空気を加熱するものである。

このような冷媒回路において、圧縮機で圧縮させた冷媒を冷却経路及び加熱経路のそれぞれに流す場合、圧縮機で圧縮された冷媒のうち冷却経路を流れる冷媒は、凝縮器に至り、該凝縮器で凝縮し、凝縮した冷媒が膨張機構で断熱膨張され、蒸発器で蒸発する。この蒸発器で蒸発した冷媒は、圧縮機により吸引されて再び圧縮されて循環することになる。これにより蒸発器が配設された商品収容庫（冷却庫）の内部空気は冷却される。

一方、圧縮機で圧縮された冷媒のうち加熱経路を流れる冷媒は、分岐配管を通じて庫内熱交換器に至り、該庫内熱交換器で凝縮する。これにより庫内熱交換器が配設された商品収容庫（加熱庫）の内部空気は加熱される。庫内熱交換器で凝縮した冷媒は、戻り配管を通じて冷却経路に戻り、膨張機構で断熱膨張され、蒸発器で蒸発して圧縮機に吸引されて再び圧縮されて循環することになる。

コントローラは、圧縮機の駆動を制御するためのものであり、蒸発器が配設された商品収容庫の庫内温度が予め決められた冷却オン温度以上となる場合、あるいは庫内熱交換器が配設された商品収容庫の庫内温度が予め決められた加熱オン温度以下となる場合に、圧縮機を駆動させるものである。その一方、蒸発器が配設された商品収容庫の庫内温度が予め決められた冷却オフ温度以下となる場合、あるいは庫内熱交換器が配設された商品収容庫の庫内温度が加熱オフ温度以上となる場合に、圧縮機の駆動を停止させるものである（例えば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には明示されていないが、消費電力を低減させるために、冷却庫が複数ある場合にはこれら冷却庫の間での同期運転を行うようにした冷却加熱装置が知られている。

このような冷却加熱装置においては、いずれかの冷却庫の庫内温度が冷却オン温度以上となっても、他の冷却庫の庫内温度が冷却オン温度に達するまでは圧縮機の駆動を停止し、当該他の冷却庫の庫内温度が冷却オン温度以上となった時点で圧縮機を駆動させてそれぞれの冷却庫の内部空気を冷却していた。

特開２００３−１７３４６７号公報

ところが、上述した冷却加熱装置では、いずれかの冷却庫の庫内温度が冷却オン温度以上となっても、他の冷却庫の庫内温度が冷却オン温度に達するまでは圧縮機の駆動を停止し、当該他の冷却庫の庫内温度が冷却オン温度以上となった時点で圧縮機を駆動させてそれぞれの冷却庫の内部空気を冷却していたので、最初に冷却オン温度以上となった冷却庫の庫内温度が許容範囲内にあっても上昇し過ぎてしまい、結果的に上昇し過ぎた温度を低下させるためにエネルギーを要し、消費電力の増大化させてしまう虞れがあった。

本発明は、上記実情に鑑みて、消費電力の低減化を図りながら同期運転を行うことができる冷却加熱装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る冷却加熱装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒を断熱膨張させる膨張機構と、前記膨張機構で断熱膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを順次接続して構成した冷却経路と、前記圧縮機で圧縮された冷媒の一部を導入して凝縮させる庫内熱交換器を有し、前記庫内熱交換器で凝縮した冷媒を前記冷却経路に戻すように構成した加熱経路と、前記蒸発器が配設された冷却室の冷却室内温度が予め決められた冷却オン温度以上となる場合には、前記圧縮機を駆動させて該冷却室の内部雰囲気を冷却させる一方、前記冷却室内温度が前記冷却オン温度よりも低い、予め決められた冷却オフ温度以下となる場合には、前記圧縮機の駆動を停止させる制御手段とを備えた冷却加熱装置において、前記制御手段は、いずれかの冷却室の冷却室内温度が上記冷却オン温度以上となる場合において、冷却室内温度が上記冷却オン温度よりも低く、かつ上記冷却オフ温度よりも高い予め決められた同期待機限界温度に達している冷却室があるときには、同期待機限界温度に達している冷却室の冷却室内温度が冷却オン温度に達するまで、冷却室内温度が冷却オン温度以上となる冷却室の内部雰囲気を冷却することを待機する一方、前記同期待機限界温度未満となる冷却室のみとなるときには、冷却室内温度が冷却オン温度以上となる冷却室のみの内部雰囲気を冷却することを特徴とする。

本発明の冷却加熱装置によれば、制御手段が、いずれかの冷却室の冷却室内温度が冷却オン温度以上となる場合において、冷却室内温度が冷却オン温度よりも低く、かつ冷却オフ温度よりも高い予め決められた同期待機限界温度に達している冷却室があるときには、同期待機限界温度に達している冷却室の冷却室内温度が冷却オン温度に達するまで、冷却室内温度が冷却オン温度以上となる冷却室の内部雰囲気を冷却することを待機する一方、同期待機限界温度未満となる冷却室のみとなるときには、冷却室内温度が冷却オン温度以上となる冷却室のみの内部雰囲気を冷却するので、最初に冷却オン温度以上となった冷却庫の庫内温度が許容範囲内にあっても上昇し過ぎてしまうことがなく、これにより上昇し過ぎた温度を低下させるためにエネルギーを必要としないので、消費電力の低減化を図ることができる。従って、消費電力の低減化を図りながら同期運転を行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１である冷却加熱装置が適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。 図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫の断面側面図である。 図３は、本発明の実施の形態１である冷却加熱装置を概念的に示す概念図である。 図４は、本実施の形態１である冷却加熱装置の制御系を模式的に示すブロック図である。 図５は、ＣＣＣ運転を行う場合の冷媒回路における冷媒の流れを概念的に示す概念図である。 図６は、ＨＣＣ運転を行う場合の冷媒回路における冷媒の流れを概念的に示す概念図である。 図７は、図４に示したコントローラが実施する冷却運転同期制御処理の処理内容を示すフローチャートである。 図８は、本実施の形態２である冷却加熱装置の制御系を模式的に示すブロック図である。 図９は、図８に示したコントローラが実施する冷却運転同期制御処理の処理内容を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却加熱装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１である冷却加熱装置が適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。ここで例示する自動販売機は、本体キャビネット１を備えている。

本体キャビネット１は、前面が開口した直方状の形態を成すものである。この本体キャビネット１には、その内部に例えば２つの断熱仕切板２によって仕切られた３つの独立した商品収容庫３が左右に並んだ態様で設けてある。この商品収容庫３は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を所望の温度に維持した状態で収容するためのもので、断熱構造を有している。

図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫３の断面側面図である。尚、ここでは右側の商品収容庫（以下、適宜右庫とも称する）３ａの内部構造について示すが、中央の商品収容庫（以下、適宜中庫とも称する）３ｂ及び左側の商品収容庫（以下、適宜左庫とも称する）３ｃの内部構造も右庫３ａと略同じような構成である。尚、本明細書における右側とは、自動販売機を正面から見た場合の右方を示し、左側とは、自動販売機を正面から見た場合の左方を示す。

かかる図２に示すように、本体キャビネット１の前面には、外扉４及び内扉５が設けてある。外扉４は、本体キャビネット１の前面開口を開閉するためのものであり、内扉５は、商品収容庫３の前面を開閉するためのものである。この内扉５は、上下に分割してあり、上側の扉５ａは商品を補充する際に開閉するものである。

上記商品収容庫３には、商品収納ラック６、搬出機構７及び搬出シュータ８が設けてある。商品収納ラック６は、商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。搬出機構７は、商品収納ラック６の下部に設けてあり、この商品収納ラック６に収納された商品群の最下位にある商品を１つずつ搬出するためのものである。搬出シュータ８は、搬出機構７から搬出された商品を外扉４に設けられた商品取出口４ａに導くためのものである。

図３は、本発明の実施の形態１である冷却加熱装置を概念的に示す概念図である。ここで例示する冷却加熱装置は、主経路２０、分岐経路３０、放熱経路４０及び戻経路５０から成り、内部に冷媒が封入された冷媒回路１０を備えて構成してある。

主経路２０は、圧縮機２１、庫外熱交換器２２、第１キャピラリーチューブ２３及び庫内熱交換器２４を冷媒配管２５にて順次接続して構成してある。

圧縮機２１は、図２にも示すように機械室９に配設してある。機械室９は、本体キャビネット１の内部であって商品収容庫３と区画され、かつ商品収容庫３の下方側の室である。この圧縮機２１は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態（高温高圧冷媒）にして吐出口より吐出するものである。

庫外熱交換器２２は、図２にも示すように圧縮機２１と同様に機械室９に配設してある。この庫外熱交換器２２は、通過する冷媒を凝縮させるものである。より詳細に説明すると、圧縮機２１で圧縮され、かつ吐出口から吐出されて冷媒配管２５を通じて送出された冷媒を周囲空気と熱交換させて凝縮させるものである。

この庫外熱交換器２２と圧縮機２１とを接続する冷媒配管２５には、高圧側電磁弁２６１が設けてある。かかる高圧側電磁弁２６１は、開閉可能な弁体であり、後述するコントローラ７０から開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。

第１キャピラリーチューブ２３は、図２にも示すように圧縮機２１及び庫外熱交換器２２と同様に機械室９に配設してある。この第１キャピラリーチューブ２３は、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。

庫内熱交換器２４は、複数（図示の例では３つ）設けてあり、各商品収容庫３の内部低域であって、背面ダクトＤ（図２参照）の前面側に配設してある。これら庫内熱交換器２４と第１キャピラリーチューブ２３とを接続する冷媒配管２５は、その途中に配設された分配器２７により３つに分岐され、右庫３ａに配設された庫内熱交換器２４（以下、右庫内熱交換器２４ａとも称する）の入口側に、中庫３ｂに配設された庫内熱交換器２４（以下、中庫内熱交換器２４ｂとも称する）の入口側に、左庫３ｃの内部に配設された庫内熱交換器２４（以下、左庫内熱交換器２４ｃとも称する）の入口側にそれぞれ接続してある。

また、この冷媒配管２５においては、分配器２７から右庫内熱交換器２４ａ、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃのそれぞれに至る途中に低圧側電磁弁２６２，２６３，２６４が設けてある。低圧側電磁弁２６２，２６３，２６４は、開閉可能な弁体であり、コントローラ７０から開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。

中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃの出口側に接続された冷媒配管２５は、途中の第１合流点Ｐ１で合流し、更に右庫内熱交換器２４ａの出口側に接続された冷媒配管２５は、第２合流点Ｐ２で合流し、アキュムレータ２８を介して圧縮機２１に接続している。ここでアキュムレータ２８は、通過する冷媒が気液混合冷媒である場合に、液相冷媒を貯留して気相冷媒を通過させるためのものである。

中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃの出口側に接続された冷媒配管２５には、それぞれ第１合流点Ｐ１の上流側に帰還用電磁弁２６５，２６６が配設してある。かかる帰還用電磁弁２６５，２６６は、開閉可能な弁体であり、コントローラ７０から開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。

分岐経路３０は、圧縮機２１と高圧側電磁弁２６１との経路の途中の高圧側分岐点Ｐ３から分岐し、その途中でさらに分岐して、一方が中庫内熱交換器２４ｂの入口側の冷媒配管２５に、他方が左庫内熱交換器２４ｃの入口側の冷媒配管２５にそれぞれ合流する分岐配管３１により構成されたものである。この分岐経路３０は、圧縮機２１で圧縮された冷媒（高圧冷媒）を導入する経路である。ここで、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃの入口側の冷媒配管２５においては、各分岐配管３１（各分岐経路３０）との合流個所よりも上流側の経路、すなわち各合流個所とその上流にある低圧側電磁弁２６２，２６３，２６４との間の経路には、逆止弁２６７，２６８が設けてある。

かかる分岐経路３０においては、分岐個所の下流側にそれぞれ分岐電磁弁３２１，３２２が設けてある。分岐電磁弁３２１，３２２は、開閉可能な弁体であり、コントローラ７０から開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。

つまり、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃは、分岐経路３０を通じて圧縮機２１で圧縮された冷媒が供給された場合には、通過する冷媒を凝縮させて対象となる商品収容庫３（中庫３ｂ、左庫３ｃ）の内部空気を加熱するものである。

放熱経路４０は、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃの出口側に接続された冷媒配管２５のそれぞれの途中で分岐され、第３合流点Ｐ４で合流し、庫外熱交換器２２に隣接する態様で配設されたガスクーラの入口側に接続された放熱配管４２により構成されたものである。この放熱経路４０は、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃの少なくとも一方で凝縮した冷媒をガスクーラ４１に供給するためのものである。かかる放熱経路４０により冷媒が供給されたガスクーラ４１では、該冷媒と周囲空気との間で熱交換が行われ、該冷媒が放熱する。すなわち、放熱経路４０は、庫内熱交換器２４で凝縮した冷媒を導入してガスクーラ４１に供給し、該ガスクーラ４１にて該冷媒を周囲空気と熱交換させて放熱させるものである。

このような放熱経路４０を構成する放熱配管４２の途中、すなわち中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃの出口側に接続された冷媒配管２５との分岐点から第３合流点Ｐ４に至る途中に、それぞれ逆止弁４３１，４３２が設けてある。

戻経路５０は、ガスクーラ４１の出口側に接続され、かつ主経路２０を構成する冷媒配管２５、すなわち第１キャピラリーチューブ２３と分配器２７との間の冷媒配管２５の第４合流点Ｐ５に接続する戻配管５１により構成された経路である。

この戻経路５０を構成する戻配管５１の途中には第２キャピラリーチューブ５２が設けてある。この第２キャピラリーチューブ５２は、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。

上記冷媒回路１０においては、３つのストレーナ、すなわち第１ストレーナＳ１、第２ストレーナＳ２及び第３ストレーナＳ３が配設してある。第１ストレーナＳ１は、主経路２０における庫外熱交換器２２と第１キャピラリーチューブ２３との間の冷媒配管２５に配設してある。かかる第１ストレーナＳ１は、水分除去を行うための乾燥剤を有しているとともに、異物除去を行うためのフィルタを有しており、該冷媒配管２５を通過する冷媒の水分除去及び異物除去を行う除去部材である。

第２ストレーナＳ２は、戻経路５０における戻配管５１、すなわちガスクーラ４１と第２キャピラリーチューブ５２との間の戻配管５１に配設してある。かかる第２ストレーナＳ２は、異物除去を行うためのフィルタを有しており、該冷媒配管２５を通過する冷媒の異物除去のみを行う異物除去部材である。

第３ストレーナＳ３は、主経路２０における圧縮機２１の吐出口側の冷媒配管２５に配設してある。かかる第３ストレーナＳ３は、異物除去を行うためのフィルタを有しており、該冷媒配管２５を通過する冷媒の異物除去を行う異物除去部材である。尚、本実施の形態１では、圧縮機２１の吐出口側に接続された冷媒配管２５にも第３ストレーナＳ３を配設してあるが、かかるストレーナは必須ではなく、冷却加熱装置の適用条件等に応じて適宜設置すればよい。

図４は、本実施の形態１である冷却加熱装置の制御系を模式的に示すブロック図である。この図４に示すように、冷却加熱装置は、入力手段６０、右庫内温度センサ６１、中庫内温度センサ６２、左庫内温度センサ６３、中庫内ヒータ６５ｂ、左庫内ヒータ６５ｃ及びコントローラ７０を備えている。

入力手段６０は、例えばリモコン等のような各種設定入力を行うためのものであり、ここで設定入力された情報は、コントローラ７０に与えられる。

右庫内温度センサ６１は、右庫３ａの内部に配設してあり、右庫３ａの庫内温度（室内温度）を検出する検出手段である。中庫内温度センサ６２は、中庫３ｂの内部に配設してあり、中庫３ｂの庫内温度（室内温度）を検出する検出手段である。左庫内温度センサ６３は、左庫３ｃの内部に配設してあり、左庫３ｃの庫内温度（室内温度）を検出する検出手段である。これら右庫内温度センサ６１、中庫内温度センサ６２及び左庫内温度センサ６３で検出された温度に関する情報は、温度信号としてコントローラ７０に与えられる。

中庫内ヒータ６５ｂは、中庫３ｂの内部に配設、より詳細には、中庫３ｂの底部であって庫内送風ファンの近傍に配設してある。この中庫内ヒータ６５ｂは、駆動すると通電状態となり、中庫３ｂの内部空気を加熱する加熱手段である。左庫内ヒータ６５ｃは、左庫３ｃの内部に配設、より詳細には、左庫３ｃの底部であって庫内送風ファンの近傍に配設してある。この左庫内ヒータ６５ｃは、駆動すると通電状態となり、左庫３ｃの内部空気を加熱する加熱手段である。

コントローラ７０は、メモリ８０に記憶されるプログラムやデータにしたがって上記冷媒回路１０の各部の動作を統括的に制御するものであり、入力処理部７１、電磁弁駆動処理部７２及び冷却運転制御部７３を備えて構成してある。

ここでメモリ８０には、種々の情報が記憶されており、本発明の特徴的なものとしては、冷却温度情報及び同期運転情報が記憶されている。冷却温度情報は、冷却対象となる商品収容庫（冷却庫）３の目標とする冷却温度範囲を定めるためのものであり、上限値としての冷却オン温度、並びに下限値としての冷却オフ温度が含まれている。

同期運転情報は、冷却対象となる複数の商品収容庫３がある場合に、それらを同期させて商品収容庫３の内部空気を冷却するか否かを決めるためのものである。より詳細に説明すると、同期運転情報には同期運転可能温度が含まれている。この同期運転可能温度は、冷却オン温度よりも低く、かつ冷却オフ温度よりも高いものであり、当該温度以上であれば庫内の内部空気を冷却しても、商品が凍結等してしまう過冷却とはならないことを示す温度で、実験的に求められたものである。更に具体的に示すと、同期運転可能温度は、当該温度以上であれば、その後に冷却オン温度に達したときに、先に冷却オン温度に達した商品収容庫３の庫内温度が、冷却オン温度よりも高く設定された冷却上限温度に達しないことを示す温度である。

入力処理部７１は、入力手段６０、各庫内温度センサ６１，６２，６３から与えられる指令やデータ等の情報を入力処理するためのものである。電磁弁駆動処理部７２は、各電磁弁、すなわち高圧側電磁弁２６１、低圧側電磁弁２６２，２６３，２６４、帰還用電磁弁２６５，２６６及び分岐電磁弁３２１，３２２のそれぞれに対して開指令、あるいは閉指令を与えてこれらを個別に開成、あるいは閉成させるものである。

冷却運転制御部７３は、冷却温度判定部７３１、同期判定部７３２及び圧縮機駆動処理部７３３を備えている。冷却温度判定部７３１は、冷却庫（商品収容庫）３の内部に配設された庫内温度センサ６１，６２，６３から与えられた温度、すなわち庫内温度センサ６１，６２，６３により検出された庫内温度が、目標とする冷却温度範囲にあるか否かを判定するものである。より詳細には、検出された庫内温度が冷却オフ温度以下となるか否か、あるいは検出された庫内温度が冷却オン温度以上となるか否かを判定するものである。

同期判定部７３２は、一つの商品収容庫３の庫内温度が冷却オフ温度以上となる場合に、同じく冷却対象となる商品収容庫３の庫内温度が同期運転可能温度以上であるか否かを判定するものである。

圧縮機駆動処理部７３３は、圧縮機２１に駆動指令、あるいは駆動停止指令を与えて圧縮機２１を所定の回転数で駆動させる処理を行うものである。

以上のような構成を有する冷却加熱装置は、次のようにして商品収容庫３に収容された商品を冷却、あるいは加熱する。

まずＣＣＣ運転（すべての商品収容庫３の内部空気を冷却する運転）を行う場合について説明する。この場合、入力手段６０を通じてＣＣＣ運転を行う旨の指令が与えられたコントローラ７０は、電磁弁駆動処理部７２を通じて分岐電磁弁３２１，３２２を閉成させ、高圧側電磁弁２６１、低圧側電磁弁２６２，２６３，２６４及び帰還用電磁弁２６５，２６６を開成させる。これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、図５に示すように循環する。

すなわち、圧縮機２１で圧縮された冷媒は、開成する高圧側電磁弁２６１を通過して庫外熱交換器２２に至る。庫外熱交換器２２に至った冷媒は、該庫外熱交換器２２を通過中に、周囲空気（外気）に放熱して凝縮する。庫外熱交換器２２で凝縮した冷媒は、第１ストレーナＳ１を通過して、水分及び異物が除去され、その後に第１キャピラリーチューブ２３で断熱膨張する。

第１キャピラリーチューブ２３で断熱膨張して気化した冷媒は、分配器２７で３つに分岐され、右庫内熱交換器２４ａ、中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃに至り、各庫内熱交換器２４で蒸発して商品収容庫３の内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。冷却された内部空気は、各庫内送風ファン（Ｆ１：図２参照）の駆動により内部を循環し、これにより各商品収容庫３に収容された商品は、循環する内部空気に冷却される。各庫内熱交換器２４で蒸発した冷媒は、アキュムレータ２８にて気液分離された後、気相部分が圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。

次にＨＣＣ運転（左庫３ｃの内部空気を加熱し、かつ中庫３ｂ及び右庫３ａの内部空気を冷却する運転）を行う場合について説明する。この場合、入力手段６０を通じてＨＣＣ運転を行う旨の指令が与えられたコントローラ７０は、電磁弁駆動処理部７２を通じて高圧側電磁弁２６１、低圧側電磁弁２６４、帰還用電磁弁２６６、分岐電磁弁３２１を閉成させ、低圧側電磁弁２６２，２６３、分岐電磁弁３２２及び帰還用電磁弁２６５を開成させる。これにより圧縮機２１で圧縮された冷媒は、図６に示すように循環する。

すなわち、圧縮機２１で圧縮された冷媒は、分岐経路３０を通過して左庫内熱交換器２４ｃに至る。左庫内熱交換器２４ｃに至った冷媒は、該熱交換器を通過中に、左庫３ｃの内部空気と熱交換し、該内部空気に放熱して凝縮する。これにより、左庫３ｃの内部空気を加熱する。加熱された内部空気は、図示せぬ庫内送風ファンの駆動により、左庫３ｃのそれぞれの内部を循環し、これにより左庫３ｃに収容された商品は、循環する内部空気に加熱される。

左庫内熱交換器２４ｃで凝縮した冷媒は、放熱経路４０を構成する放熱配管４２を通過してガスクーラ４１に至り、該ガスクーラ４１で周囲空気に放熱する。ガスクーラ４１で放熱した冷媒は、第２ストレーナＳ２を通過して異物が除去され、その後に第２キャピラリーチューブ５２で断熱膨張する。

第２キャピラリーチューブ５２で断熱膨張して気化した冷媒は、分配器２７を経由して開成する低圧側電磁弁２６２，２６３を通過して中庫内熱交換器２４ｂ及び右庫内熱交換器２４ａに至り、これら中庫内熱交換器２４ｂ及び右庫内熱交換器２４ａで蒸発して中庫３ｂ及び右庫３ａのそれぞれの内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。冷却された内部空気は、庫内送風ファンＦ１（図２参照）の駆動により中庫３ｂ及び右庫３ａのそれぞれの内部を循環し、これにより中庫３ｂ及び右庫３ａに収容された商品は冷却される。中庫内熱交換器２４ｂ及び右庫内熱交換器２４ａのそれぞれで蒸発した冷媒は、アキュムレータ２８にて気液分離された後、気相部分が圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。このように冷媒回路１０は、ヒートポンプとしての機能を有している。

このような冷媒回路１０においては、庫外熱交換器２２が圧縮機２１で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器を構成し、庫内熱交換器２４が断熱膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器を構成しており、主経路２０のうち圧縮機２１と、庫外熱交換器２２と、第１キャピラリーチューブ２３と、庫内熱交換器２４とを冷媒配管２５にて順次接続して構成したものが冷却経路を構成している。中庫内熱交換器２４ｂ及び左庫内熱交換器２４ｃが圧縮機２１で圧縮された冷媒の一部を導入して凝縮させる庫内熱交換器２４を構成し、分岐経路３０、放熱経路４０及び戻経路５０が加熱経路を構成している。

上記ＣＣＣ運転、あるいはＨＣＣ運転を行うことにより、各商品収容庫３の庫内温度が所望の温度範囲に至ると、コントローラ７０は、次のような冷却運転同期制御処理を実施する。

図７は、コントローラ７０が実施する冷却運転同期制御処理の処理内容を示すフローチャートである。かかる処理内容を説明しながら冷却加熱装置の動作について説明する。ここでは説明の便宜上、ＨＣＣ運転を行う場合について説明し、前提として圧縮機２１が駆動停止しているものとする。

図７に示す冷却運転同期制御処理において、入力処理部７１を通じてすべての冷却庫の庫内温度センサ（中庫内温度センサ６２及び右庫内温度センサ６１）から庫内温度を入力した場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、コントローラ７０の冷却運転制御部７３は、冷却温度判定部７３１を通じてメモリ８０から冷却オン温度に関する情報を読み出してかかる冷却オン温度と庫内温度とをそれぞれ比較し、庫内温度が冷却オン温度以上となるものがあるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

すべての庫内温度が冷却オン温度未満となる場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、コントローラ７０の冷却運転制御部７３は、圧縮機２１の駆動停止を維持させ（ステップＳ１０３）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。これによれば、各冷却庫の内部の冷却が停止が維持され、庫内温度が上昇する方向に推移する。

上記ステップＳ１０２において庫内温度が冷却オン温度以上となる冷却庫がある場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、コントローラ７０の冷却運転制御部７３は、同期判定部７３２を通じてメモリ８０から同期運転可能温度に関する情報を読み出してかかる同期運転可能温度と、他の冷却庫の庫内温度とを比較し、庫内温度が同期運転可能温度以上となるものがあるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

庫内温度が同期運転可能温度以上となる他の冷却庫がある場合（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）、コントローラ７０は、冷却運転制御部７３の圧縮機駆動処理部７３３を通じて圧縮機２１を駆動させるとともに（ステップＳ１０５）、電磁弁駆動処理部７２を通じて冷却オン温度以上の冷却庫２４ｂ（２４ａ）の低圧側電磁弁２６３（２６２）、同期運転可能温度以上の冷却庫２４ａ（２４ｂ）の低圧側電磁弁２６２（２６３）のみを開成し（ステップＳ１０６）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

一方、庫内温度が同期運転可能温度以上となる他の冷却庫がない場合（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、コントローラ７０は、冷却運転制御部７３の圧縮機駆動処理部７３３を通じて圧縮機２１を駆動させるとともに（ステップＳ１０７）、電磁弁駆動処理部７２を通じて冷却オン温度以上の冷却庫２４ｂ（２４ａ）の低圧側電磁弁２６２（２６３）のみを開成し（ステップＳ１０８）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

ここでステップＳ１０４〜ステップＳ１０８の処理を具体的に説明する。ＨＣＣ運転を行っていることから冷却庫は中庫３ｂと右庫３ａになる。中庫３ｂの庫内温度が冷却オン温度以上となる場合に、右庫３ａの庫内温度が同期運転可能温度以上であれば、コントローラ７０が圧縮機２１を駆動させ、かつ低圧側電磁弁２６２，２６３を開成維持して中庫内熱交換器２４ｂ及び右庫内熱交換器２４ａに第２キャピラリーチューブ５２で断熱膨張した冷媒が流れるようにする。これによれば、中庫３ｂの庫内温度及び右庫３ａの庫内温度が低下する方向に推移する。

一方、中庫３ｂの庫内温度が冷却オン温度以上となる場合に、右庫３ａの庫内温度が同期運転可能温度未満であれば、コントローラ７０が圧縮機２１を駆動させ、かつ低圧側電磁弁２６３を開成維持し、かつ低圧側電磁弁２６２を閉成させて中庫内熱交換器２４ｂのみに第２キャピラリーチューブ５２で断熱膨張した冷媒が流れるようにする。これによれば、中庫３ｂの庫内温度のみが低下する方向に推移する。尚、ここでは中庫３ｂが冷却オン温度以上となる場合について説明したが、右庫３ａが先に冷却オン温度以上となっても構わない。

以上のような本実施の形態１である冷却加熱装置によれば、コントローラ７０が、いずれかの冷却庫３の庫内温度が冷却オン温度以上となる場合において、庫内温度が同期運転可能温度に達している冷却庫３があるときには、庫内温度が冷却オン温度以上となる冷却庫３とともに同期運転可能温度に達している冷却庫３の内部空気を冷却する一方、同期運転可能温度未満となる冷却庫３のみとなるときには、庫内温度が冷却オン温度以上となる冷却庫３のみの内部空気を冷却するので、最初に冷却オン温度以上となった冷却庫３の庫内温度が上昇し過ぎてしまうことがなく、これにより上昇し過ぎた温度を低下させるためにエネルギーを必要としないので、消費電力の低減化を図ることができる。従って、消費電力の低減化を図りながら同期運転を行うことができる。

また、上記冷却加熱装置によれば、同期運転可能温度に達している冷却庫３の内部空気を冷却するので、該冷却庫３に収容される商品が過冷却されて凍結等して損傷してしまう虞れがない。

＜実施の形態２＞
図８は、本実施の形態２である冷却加熱装置の制御系を模式的に示すブロック図である。尚、上述した実施の形態１と同様の構成を有するものには同一の符号を付してその説明を省略する。この図８に示すように、冷却加熱装置は、入力手段６０、右庫内温度センサ６１、中庫内温度センサ６２、左庫内温度センサ６３、中庫内ヒータ６５ｂ、左庫内ヒータ６５ｃ及びコントローラ７０′を備えている。

コントローラ７０′は、メモリ８１に記憶されるプログラムやデータにしたがって上記冷媒回路１０の各部の動作を統括的に制御するものであり、入力処理部７１、電磁弁駆動処理部７２及び冷却運転制御部７３′を備えて構成してある。

ここでメモリ８１には、種々の情報が記憶されており、本発明の特徴的なものとしては、冷却温度情報及び同期運転情報が記憶されている。冷却温度情報は、冷却対象となる商品収容庫（冷却庫）３の目標とする冷却温度範囲を定めるためのものであり、上限値としての冷却オン温度、並びに下限値としての冷却オフ温度が含まれている。

同期運転情報は、冷却対象となる複数の商品収容庫３がある場合に、それらを同期させて商品収容庫３の内部空気を冷却するか否かを決めるためのものである。より詳細に説明すると、同期運転情報には同期待機限界温度が含まれている。この同期待機限界温度は、冷却オン温度よりも低く、かつ冷却オフ温度よりも高いものであり、当該温度以上であればその後に冷却オン温度に達しても、先に冷却オン温度に達した冷却庫の庫内温度が許容範囲内、すなわち冷却上限温度に達しないことを示す温度で、実験的に求められたものである。

冷却運転制御部７３′は、冷却温度判定部７３１、同期判定部７３４及び圧縮機駆動処理部７３３を備えている。同期判定部７３４は、一つの商品収容庫３の庫内温度が冷却オフ温度以上となる場合に、同じく冷却対象となる商品収容庫３の庫内温度が同期待機限界温度以上であるか否かを判定するものである。

図９は、コントローラ７０′が実施する冷却運転同期制御処理の処理内容を示すフローチャートである。かかる処理内容を説明しながら冷却加熱装置の動作について説明する。ここでは説明の便宜上、ＨＣＣ運転を行う場合について説明し、前提として圧縮機２１が駆動停止しているものとする。

図９に示す冷却運転同期制御処理において、入力処理部７１を通じてすべての冷却庫３の庫内温度センサ（中庫内温度センサ６２及び右庫内温度センサ６１）から庫内温度を入力した場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、コントローラ７０′の冷却運転制御部７３′は、冷却温度判定部７３１を通じてメモリ８１から冷却オン温度に関する情報を読み出してかかる冷却オン温度と庫内温度とをそれぞれ比較し、庫内温度が冷却オン温度以上となるものがあるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。

すべての庫内温度が冷却オン温度未満となる場合には、コントローラ７０′の冷却運転制御部７３′は、後述処理を実施することなく、手順をリターンさせて今回の処理を終了する。これによれば、各冷却庫の内部の冷却が停止が維持され、庫内温度が上昇する方向に推移する。

上記ステップＳ２０２において庫内温度が冷却オン温度以上となる冷却庫３がある場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、コントローラ７０′の冷却運転制御部７３′は、同期判定部７３４を通じてメモリ８１から同期待機限界温度に関する情報を読み出してかかる同期待機限界温度と、他の冷却庫３の庫内温度とを比較し、庫内温度が同期待機限界温度以上となるものがあるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

庫内温度が同期待機限界温度以上となる他の冷却庫３がある場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、コントローラ７０′は、圧縮機２１の駆動停止を維持させ（ステップＳ２０４）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

一方、庫内温度が同期待機限界温度以上となる他の冷却庫３がない場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、コントローラ７０′は、冷却運転制御部７３′の圧縮機駆動処理部７３３を通じて圧縮機２１を駆動させるとともに（ステップＳ２０５）、電磁弁駆動処理部７２を通じて冷却オン温度以上の冷却庫の低圧側電磁弁のみを開成し（ステップＳ２０６）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

ここでステップＳ２０３〜ステップＳ２０６の処理を具体的に説明する。ＨＣＣ運転を行っていることから冷却庫３は中庫３ｂと右庫３ａになる。中庫３ｂの庫内温度が冷却オン温度以上となる場合に、右庫３ａの庫内温度が同期待機限界温度以上であれば、コントローラ７０′は、圧縮機２１の駆動停止を維持させる。これによれば、冷却オン温度以上となる中庫３ｂの庫内温度は上昇する方向に推移することになる。しかしながら、右庫３ａの庫内温度が同期待機限界温度以上であるので、右庫３ａの庫内温度が冷却オン温度以上となるまでに中庫３ｂの庫内温度が許容範囲内の上限値である冷却上限温度を超えてしまう虞れがない。

一方、中庫３ｂの庫内温度が冷却オン温度以上となる場合に、右庫３ａの庫内温度が同期待機限界温度未満であれば、コントローラ７０′が圧縮機２１を駆動させ、かつ低圧側電磁弁２６３を開成維持し、かつ低圧側電磁弁２６２を閉成させて中庫内熱交換器２４ｂのみに第２キャピラリーチューブ５２で断熱膨張した冷媒が流れるようにする。これによれば、中庫３ｂの庫内温度のみが低下する方向に推移する。尚、ここでは中庫３ｂが冷却オン温度以上となる場合について説明したが、右庫３ａが先に冷却オン温度以上となっても構わない。

以上のような本実施の形態２である冷却加熱装置によれば、コントローラ７０′が、いずれかの冷却庫３の庫内温度が冷却オン温度以上となる場合において、庫内温度が同期待機限界温度に達している冷却庫３があるときには、同期待機限界温度に達している冷却庫３の庫内温度が冷却オン温度に達するまで、庫内温度が冷却オン温度以上となる冷却庫３の内部雰囲気を冷却することを待機する一方、同期待機限界温度未満となる冷却庫３のみとなるときには、庫内温度が冷却オン温度以上となる冷却庫３のみの内部雰囲気を冷却するので、最初に冷却オン温度以上となった冷却庫３の庫内温度が許容範囲内にあっても上昇し過ぎてしまうことがなく、これにより上昇し過ぎた温度を低下させるためにエネルギーを必要としないので、消費電力の低減化を図ることができる。従って、消費電力の低減化を図りながら同期運転を行うことができる。

以上のように、本発明に係る冷却装置は、適用される自動販売機の自動販売機本体に画成された商品収容庫の内部雰囲気を冷却、あるいは加熱するのに有用である。

１０ 冷媒回路
２０ 主経路
２１ 圧縮機
２２ 庫外熱交換器
２３ 第１キャピラリーチューブ
２４ 庫内熱交換器
２５ 冷媒配管
２７ 分配器
３０ 分岐経路
３１ 分岐配管
４０ 放熱経路
４１ ガスクーラ
４２ 放熱配管
５０ 戻経路
５１ 戻配管
５２ 第２キャピラリーチューブ
６１ 右庫内温度センサ
６２ 中庫内温度センサ
６３ 左庫内温度センサ
６５ｂ 中庫内ヒータ
６５ｃ 左庫内ヒータ
７０ コントローラ
７１ 入力処理部
７２ 電磁弁駆動処理部
７３ 冷却運転制御部
７３１ 冷却温度判定部
７３２ 同期判定部
７３３ 圧縮機駆動処理部
８０ メモリ
Ｄ 背面ダクト
Ｆ１ 右庫内送風ファン
Ｓ１ 第１ストレーナ
Ｓ２ 第２ストレーナ
Ｓ３ 第３ストレーナ

Claims (1)

1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器で凝縮した冷媒を断熱膨張させる膨張機構と、前記膨張機構で断熱膨張した冷媒を蒸発させる蒸発器とを順次接続して構成した冷却経路と、
   前記圧縮機で圧縮された冷媒の一部を導入して凝縮させる庫内熱交換器を有し、前記庫内熱交換器で凝縮した冷媒を前記冷却経路に戻すように構成した加熱経路と、
   前記蒸発器が配設された冷却室の冷却室内温度が予め決められた冷却オン温度以上となる場合には、前記圧縮機を駆動させて該冷却室の内部雰囲気を冷却させる一方、前記冷却室内温度が前記冷却オン温度よりも低い、予め決められた冷却オフ温度以下となる場合には、前記圧縮機の駆動を停止させる制御手段と
   を備えた冷却加熱装置において、
   前記制御手段は、いずれかの冷却室の冷却室内温度が上記冷却オン温度以上となる場合において、冷却室内温度が上記冷却オン温度よりも低く、かつ上記冷却オフ温度よりも高い予め決められた同期待機限界温度に達している冷却室があるときには、同期待機限界温度に達している冷却室の冷却室内温度が冷却オン温度に達するまで、冷却室内温度が冷却オン温度以上となる冷却室の内部雰囲気を冷却することを待機する一方、前記同期待機限界温度未満となる冷却室のみとなるときには、冷却室内温度が冷却オン温度以上となる冷却室のみの内部雰囲気を冷却することを特徴とする冷却加熱装置。

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