JP5625587B2 - Refrigerant circuit device - Google Patents
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Description
本発明は、冷媒回路装置に関し、より詳細には、例えば缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を販売する自動販売機に適用される冷媒回路装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigerant circuit device, and more particularly, to a refrigerant circuit device applied to a vending machine that sells products such as canned beverages and beverages containing plastic bottles.
従来、例えば缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を販売する自動販売機に適用される冷媒回路装置は、蒸発器、圧縮機、凝縮器及び電子膨張弁が冷媒配管で順次接続されて環状に構成された冷媒回路を備えている。蒸発器は、各商品収容庫の内部に配設されている。圧縮機は、蒸発器を通過した冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出するものである。凝縮器は、圧縮機で圧縮した冷媒を導入して凝縮させるものである。電子膨張弁は、各蒸発器の上流側に設けられており、凝縮器で凝縮した冷媒を減圧して断熱膨張させ、下流側の蒸発器に供給するものである。 Conventionally, for example, a refrigerant circuit device applied to a vending machine that sells products such as canned beverages and beverages in plastic bottles, an evaporator, a compressor, a condenser, and an electronic expansion valve are sequentially connected by a refrigerant pipe to form an annular shape. A refrigerant circuit configured as described above is provided. The evaporator is disposed inside each commodity storage. The compressor sucks the refrigerant that has passed through the evaporator, compresses the sucked refrigerant, and discharges it in a high-temperature and high-pressure state. The condenser introduces and condenses the refrigerant compressed by the compressor. The electronic expansion valve is provided on the upstream side of each evaporator, decompresses the refrigerant condensed in the condenser, adiabatically expands it, and supplies it to the downstream evaporator.
このような冷媒回路装置においては、圧縮機で圧縮された冷媒が凝縮器で凝縮し、凝縮した冷媒が電子膨張弁で断熱膨張され、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の内部空気は冷却されることになる。 In such a refrigerant circuit device, the refrigerant compressed by the compressor is condensed by the condenser, and the condensed refrigerant is adiabatically expanded by the electronic expansion valve and evaporated by the evaporator. The refrigerant evaporated in the evaporator is sucked by the compressor, compressed again, and circulated. As a result, the internal air of the commodity storage box in which the evaporator is disposed is cooled.
上記電子膨張弁としては、ステッピングモータを使用して膨張通路の開度を変更して冷媒の膨張度を調整するものが知られているが、かかる電子膨張弁では、ステッピングモータを用いるために高価なものでコストの増大化を招来する虞れがある。そこで、膨張通路の入口を電磁弁にて開閉することにより冷媒の膨張度を調整する安価なパルス駆動形膨張弁が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As the above-mentioned electronic expansion valve, there is known an electronic expansion valve that uses a stepping motor to change the opening degree of the expansion passage to adjust the degree of expansion of the refrigerant. However, such an electronic expansion valve is expensive because it uses a stepping motor. In some cases, the cost may increase. Therefore, an inexpensive pulse-driven expansion valve that adjusts the degree of expansion of the refrigerant by opening and closing the inlet of the expansion passage with an electromagnetic valve is known (for example, see Patent Document 1).
このようなパルス駆動形膨張弁(電子膨張弁)は、冷媒入口と冷媒出口とが設けられた弁本体と、弁本体の内部に配設され、かつ冷媒入口よりも小径であって冷媒出口に連通する小径流路を有する弁座と、弁本体の内部で弁座に対して近接離反する態様で移動することで小径流路の流入口を開閉する弁体とを備えている。このような電子膨張弁では、所定の弁開閉割合(デューティー比)にて弁体を移動させることにより小径流路の流入口を開閉して、冷媒入口を通じて流入した冷媒を小径流路で断熱膨張させて冷媒出口を通じて流出させることになる。 Such a pulse drive type expansion valve (electronic expansion valve) includes a valve body provided with a refrigerant inlet and a refrigerant outlet, and is disposed inside the valve body and has a smaller diameter than the refrigerant inlet and is provided at the refrigerant outlet. A valve seat having a small-diameter channel communicating therewith, and a valve body that opens and closes the inlet of the small-diameter channel by moving in a manner of approaching and separating from the valve seat inside the valve body. In such an electronic expansion valve, the inlet of the small-diameter channel is opened and closed by moving the valve body at a predetermined valve opening / closing ratio (duty ratio), and the refrigerant flowing through the refrigerant inlet is adiabatically expanded in the small-diameter channel. To flow out through the refrigerant outlet.
このような特許文献1に提案されている電子膨張弁を適用した冷媒回路装置においては、蒸発器における冷媒の蒸発温度によってはすべての電子膨張弁が全閉状態になることがある。このようにすべての電子膨張弁が全閉状態となったまま圧縮機を所定時間駆動し続けると、圧縮機が吸引する冷媒が減少し、これにより圧縮機に過剰に負荷がかかり、この結果、圧縮機の破損や消費電力量の増大を招来してしまう。 In such a refrigerant circuit device to which the electronic expansion valve proposed in Patent Document 1 is applied, all the electronic expansion valves may be fully closed depending on the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator. Thus, if the compressor is continuously driven for a predetermined time while all the electronic expansion valves are in the fully closed state, the refrigerant sucked by the compressor is reduced, thereby overloading the compressor. This will cause damage to the compressor and increase in power consumption.
本発明は、上記実情に鑑みて、圧縮機の破損や消費電力量の増大を抑制することができる冷媒回路装置を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the refrigerant circuit apparatus which can suppress the failure | damage of a compressor and the increase in power consumption in view of the said situation.
上記目的を達成するために、本発明の請求項1に係る冷媒回路装置は、各室に配設され、かつ自身を通過する冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮させる凝縮器と、前記蒸発器のそれぞれの上流側に配設されてなり、前記凝縮器で凝縮した冷媒を断熱膨張させる小径流路と、自身が往復動して前記小径流路の流入口を開閉することにより該小径流路を冷媒が通過することを許容、あるいは規制する弁体とを有する電子膨張弁とを冷媒配管にて順次接続した冷媒回路を備えた冷媒回路装置において、所定のタイムスケジュールに従って冷却が必要な室の蒸発器の蒸発温度から各電子膨張弁の運転周期に対する弁開時間の割合を弁開閉割合として決定し、駆動対象となる電子膨張弁のうち任意に選択した第1優先膨張弁については、弁閉時間が、予め設定され、かつすべての電子膨張弁が全閉状態となる場合において圧縮機の駆動許容時間として決められる弁閉限界時間以下となる態様で前記弁開閉割合に応じた運転周期で駆動させ、その他の電子膨張弁については、予め決められた運転周期上限時間の範囲内で前記弁開閉割合に応じた運転周期で駆動させる制御手段を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a refrigerant circuit device according to claim 1 of the present invention is provided with an evaporator that is disposed in each chamber and evaporates the refrigerant passing through the chamber, and sucks the refrigerant evaporated in the evaporator A compressor that compresses the refrigerant, a condenser that condenses the refrigerant compressed by the compressor, and a small-diameter flow that adiabatically expands the refrigerant condensed by the condenser. The refrigerant pipe has a passage and an electronic expansion valve having a valve body that allows or restricts the passage of the refrigerant through the small-diameter channel by reciprocating itself to open and close the inlet of the small-diameter channel. The ratio of the valve opening time to the operating cycle of each electronic expansion valve is determined as the valve opening / closing ratio from the evaporation temperature of the evaporator in the chamber that needs to be cooled according to a predetermined time schedule. Drive target For the first priority expansion valve arbitrarily selected from among the electronic expansion valves, the valve closing time is set in advance and is determined as the allowable drive time of the compressor when all the electronic expansion valves are in the fully closed state. Drive with an operation cycle corresponding to the valve opening / closing ratio in a mode that is less than the valve closing limit time, and for other electronic expansion valves, operation according to the valve opening / closing ratio within a predetermined operating cycle upper limit time range It is characterized by comprising control means for driving in a cycle.
また、本発明の請求項2に係る冷媒回路装置は、上述した請求項1において、前記制御手段は、前記弁開閉割合の最も小さい電子膨張弁を第1優先膨張弁に設定することを特徴とする。 The refrigerant circuit device according to a second aspect of the present invention is the refrigerant circuit device according to the first aspect, wherein the control means sets the electronic expansion valve having the smallest valve opening / closing ratio as a first priority expansion valve. To do.
また、本発明の請求項3に係る冷媒回路装置は、上述した請求項1において、前記制御手段は、累積弁開閉回数の最も少ない電子膨張弁を第1優先膨張弁に設定することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the refrigerant circuit device according to the first aspect, wherein the control means sets the electronic expansion valve having the smallest cumulative valve opening / closing frequency as the first priority expansion valve. To do.
また、本発明の請求項4に係る冷媒回路装置は、上述した請求項1〜3のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、前回の弁開閉割合決定時に弁開閉割合の最も小さい電子膨張弁を第1優先膨張弁に設定した場合には、次の弁開閉決定時においては弁開閉割合が2番目に小さい電子膨張弁を第1優先膨張弁に設定することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the refrigerant circuit device according to any one of the first to third aspects, wherein the control means is the electronic expansion valve having the smallest valve opening / closing ratio at the time of the previous valve opening / closing ratio determination. Is set as the first priority expansion valve, the electronic expansion valve having the second smallest valve opening / closing ratio is set as the first priority expansion valve when the next valve opening / closing decision is made.
本発明の冷媒回路装置によれば、制御手段が、所定のタイムスケジュールに従って冷却が必要な室の蒸発器の蒸発温度から各電子膨張弁の弁開閉割合を決定し、駆動対象となる電子膨張弁のうち任意に選択した第1優先膨張弁については、弁閉時間がすべての電子膨張弁が全閉状態となる場合において圧縮機の駆動許容時間として決められる弁閉限界時間以下となる態様で弁開閉割合に応じた運転周期で駆動させ、その他の電子膨張弁については、予め決められた運転周期上限時間の範囲内で弁開閉割合に応じた運転周期で駆動させるので、すべての電子膨張弁が全閉状態となる時間を弁閉限界時間以下にすることができる。これにより、すべての電子膨張弁が全閉状態となる時間が一定時間を超えないよう各電子膨張弁の駆動タイミングを制御することができ、この結果、圧縮機の破損や消費電力量の増大を抑制することができるという効果を奏する。 According to the refrigerant circuit device of the present invention, the control means determines the valve opening / closing ratio of each electronic expansion valve from the evaporation temperature of the evaporator of the chamber that needs to be cooled according to a predetermined time schedule, and the electronic expansion valve to be driven For the first priority expansion valve selected arbitrarily, the valve closing time is less than the valve closing limit time determined as the allowable driving time of the compressor when all the electronic expansion valves are fully closed. The other electronic expansion valves are driven at an operation cycle according to the valve opening / closing rate within a predetermined operating cycle upper limit time range, so that all the electronic expansion valves are operated. The time for the fully closed state can be made shorter than the valve closing limit time. As a result, it is possible to control the drive timing of each electronic expansion valve so that the time for which all the electronic expansion valves are fully closed does not exceed a certain time, resulting in damage to the compressor and increase in power consumption. There exists an effect that it can control.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷媒回路装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a refrigerant circuit device according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置の回路構成を示す説明図である。ここで例示する冷媒回路装置は、例えば缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の販売を行う自動販売機に適用されるもので、内部に冷媒(例えばR134a)が封入された冷媒回路10を備えている。この冷媒回路10は、圧縮機11、凝縮器12及び蒸発器13を冷媒配管14にて順次接続して構成してある。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a circuit configuration of a refrigerant circuit device according to an embodiment of the present invention. The refrigerant circuit device illustrated here is applied to, for example, a vending machine that sells canned beverages, plastic bottled beverages, and the like, and includes a
圧縮機11は、図には明示しないが、自動販売機の機械室に配設してある。機械室は、自動販売機本体である本体キャビネットの内部であって複数の商品収容庫1,2,3と区画され、かつ商品収容庫1,2,3の下方側の室である。この圧縮機11は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態(高温高圧冷媒)にして吐出口より吐出するものである。
The
凝縮器12は、圧縮機11と同様に機械室に配設してある。この凝縮器12は、圧縮機11で圧縮された冷媒が通過する場合には、該冷媒を凝縮させるものである。
The
蒸発器13は、複数(図示の例では3つ)設けてあり、各商品収容庫1,2,3の内部に配設してある。これら蒸発器13と凝縮器12とを接続する冷媒配管14は、その途中の分岐点P1で3つに分岐して、右側の商品収容庫1に配設された蒸発器13の入口側に、中央の商品収容庫2に配設された蒸発器13の入口側に、左側の商品収容庫3の内部に配設された蒸発器13の入口側にそれぞれ接続してある。
A plurality of evaporators 13 (three in the illustrated example) are provided, and are disposed inside each of the
また、この冷媒配管14においては、分岐点P1から各蒸発器13に至る途中に電子膨張弁20が設けてある。電子膨張弁20は、後述する制御手段50から与えられる指令に応じて開度を調整することができる流量可変のものであり、全閉状態となることも可能である。かかる電子膨張弁20は、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。この電子膨張弁20の構成について後述する。
In the
上記蒸発器13の出口側に接続された冷媒配管14は、途中の合流点P2で合流し、アキュムレータ15を介して圧縮機11に接続している。ここでアキュムレータ15は、通過する冷媒が気液混合冷媒である場合に、液相冷媒を貯留して気相冷媒を通過させる気液分離手段である。尚、図1中の符号F1及びF2は、それぞれ庫内送風ファン及び庫外送風ファンである。
The
以上のような構成を有する冷媒回路10においては、圧縮機11で圧縮された冷媒は、凝縮器12に至り、該凝縮器12を通過中に周囲空気(外気)に放熱して凝縮する。凝縮器12で凝縮した冷媒(気液2相冷媒)は、分岐点P1で3つに分岐した後、電子膨張弁20でそれぞれ断熱膨張し、各蒸発器13に至り、各蒸発器13で蒸発して商品収容庫1,2,3の内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。冷却された内部空気は、各庫内送風ファンF1の駆動により内部を循環し、これにより各商品収容庫1,2,3に収容された商品は、循環する内部空気に冷却される。各蒸発器13で蒸発した冷媒は、合流点P2で合流した後、圧縮機11に吸引され、圧縮機11に圧縮されて上述した循環を繰り返すことになる。
In the
上記電子膨張弁20の構造について、図2及び図3を参照しながら説明する。図2は、図1に示した電子膨張弁の構成を示す縦断面図であり、図3は、図2のA−A線断面図である。ここで例示する電子膨張弁20は、弁本体20aと、アーマチュア30と、ソレノイド40とを備えて構成してある。
The structure of the
弁本体20aは、弁体上部21及び弁体下部22から構成された筐体である。弁体上部21は、強磁性体材料から形成された円柱部材であり、流入部211、吸引部212、上部縦孔213及び横孔214を有している。流入部211は、弁体上部21の上側部位に設けてあり、分岐点P1を介して凝縮器12に連結された冷媒配管14の端部の挿入を許容するものである。吸引部212は、例えば継鉄のようなものであり、磁力が作用する場合にアーマチュア30を吸引するものである。上部縦孔213は、弁体上部21の中心軸に沿って延在しており、流入部211に挿入された冷媒配管14に連通するものである。この上部縦孔213と冷媒配管14との連通個所が冷媒入口を構成する。横孔214は、上部縦孔213の下端部において該上部縦孔213に連通しつつ水平方向に沿って延在するもので、弁本体内部20bに通じるものである。
The valve
弁体下部22は、弁体上部21と同様に強磁性体材料から形成された円柱部材である。この弁体下部22は、スペーサ23を介して弁体上部21との間に内部空間(弁本体内部20b)を画成し、非磁性体材料から形成された円筒部材である弁体側部24を介して弁体上部21と互いの中心軸が同一直線上となる態様で係合している。
The valve body
このような弁体下部22は、流出部221、弁座222及び下部縦孔223を有している。流出部221は、弁体下部22の下側部位に設けてあり、蒸発器13に連結された冷媒配管14の端部の挿入を許容するものである。
The valve body
弁座222は、流出部221よりも上方域に画成された収納空間224に配設されている。この弁座222は、非磁性体材料から形成された円柱部材であり、上下方向に沿って延在する小径流路2221が形成してある。この小径流路2221は、冷媒入口、すなわち上部縦孔213や冷媒配管14の内径よりも小径となる流路であり、弁座222の上面及び下面に開口を形成している。ここで弁座222の上面側の開口が冷媒の流入口2221aとなり、下面側の開口が冷媒の流出口2221bとなる。
The
下部縦孔223は、弁体下部22の中心軸に沿って延在しており、上端が弁座222の小径流路2221に連通するとともに、下端が流出部221に挿入された冷媒配管14に連通するものである。この下部縦孔223と冷媒配管14との連通個所が冷媒出口を構成しており、かかる下部縦孔223により弁座222の小径流路2221は、冷媒出口に連通する。
The lower
アーマチュア30は、強磁性体材料から形成されるものであり、3つの異なる外径を有する3段構造の円柱部材である。このアーマチュア30は、吸着部31と側部32と弁体33とを有している。吸着部31は、最上位の部位であり平坦な上端面を有している。側部32は、最大径を有する部位であり、弁本体20aの弁体下部22により画成される収納空間224との間で十分な隙間を保持している。弁体33は、最下位の部位であり平坦な下端面を有している。
The
このようなアーマチュア30は、側部32の上端面に円板バネ34がカシメにより固定されている。円板バネ34は、円板状の本体部341の周縁がピン342を介して弁体下部22に固定されている。このような円板バネ34は、図3に示すように、その中心にアーマチュア30の吸着部31を挿通させて係合するための中心孔343を有しているとともに、等ピッチで渦巻き状に形成されたスリット344を有している。このスリット344は、本体部341に4個所等ピッチで形成されているので、円板バネ34は、軸方向(上下方向)の直進性が高く、かつ径方向への剛性が高いものである。また、アーマチュア30の側部32の周面には、冷媒の通路となる溝321が形成してある。
In such an
かかる円板バネ34の復元力によりアーマチュア30は、弁座222に近接する方向に向けて常時付勢されており、自身の弁体33の下端面が弁座222の上端面に当接して流入口2221aを閉成することになる。そして、アーマチュア30が円板バネ34に付勢されて弁体33の下端面が弁座222の上端面に当接する場合には、吸着部31の上端面と、弁体上部21の吸引部212の下面との間には間隙が形成される。
The
ソレノイド40は、弁本体20aに対して磁力を作用させるためのもので、鉄芯41とコイル42とにより構成してある。このようなソレノイド40は、固定金具43a,43bを介して弁本体20aの側方に取り付けてある。より詳細に説明すると、ソレノイド40の上部及び下部には、固定金具43a,43bの貫通孔(図示せず)を貫通するネジ部(図示せず)を有し、固定金具43a,43bを貫通したネジ部をナット44にて締め付けることによりソレノイド40は固定金具43a,43bに固定される。この固定金具43a,43bは、強磁性体材料から形成された平板部材であり、平面両端が半円状に形成されており、弁本体20aの弁体上部21及び弁体下部22にもネジにて固定されている。これにより、ソレノイド40は、固定金具43a,43bを介して弁本体20aの側方に取り付けられることになる。
The
ソレノイド40を通電させることによりコイル42より発生する磁束は、鉄芯41、固定金具43a、弁体下部22、アーマチュア30、弁体上部21、固定金具43bから鉄芯41に戻る磁気回路を流れることになり、これにより弁本体20aに磁力を作用させることになる。
Magnetic flux generated from the
そして、ソレノイド40の通電により上記磁気回路に磁束が流れることにより、アーマチュア30は、吸引部212に吸引されることとなり、図4に示すように、アーマチュア30は、円板バネ34の付勢力に抗して弁座222から離隔する方向、すなわち上方向に向けて移動し、アーマチュア30の吸着部31は吸引部212に吸着して、弁体33と弁座222との間に間隙が形成される。
Then, when the magnetic flux flows through the magnetic circuit by energization of the
このように弁体33と弁座222との間に間隙が形成された場合において、流入部211に挿入された冷媒配管14から流入する冷媒(凝縮冷媒)は、図4中の矢印に示すように、上部縦孔213、横孔214、弁本体内部20b、円板バネ34のスリット344、アーマチュア30の溝321を経由して間隙に進入し、流入口2221aから小径流路2221に流入して断熱膨張され、気液2相冷媒になる。気液2相冷媒は、流出口2221bから下部縦孔223を経由して流出部221に挿入された冷媒配管14に至り、該冷媒配管14を通過して蒸発器13に供給されることになる。
When the gap is formed between the
図5は、図1に示した冷媒回路装置の特徴的な制御系を模式的に示すブロック図である。この図5に示すように、冷媒回路装置は、冷媒温度センサS1〜S3、庫内温度センサS4〜S6及び制御手段50を備えている。 FIG. 5 is a block diagram schematically showing a characteristic control system of the refrigerant circuit device shown in FIG. As shown in FIG. 5, the refrigerant circuit device includes refrigerant temperature sensors S <b> 1 to S <b> 3, interior temperature sensors S <b> 4 to S <b> 6, and control means 50.
冷媒温度センサS1〜S3は、各蒸発器13の入口近傍の冷媒配管14に配設されており、蒸発器13に供給される冷媒温度、すなわち蒸発温度を検出するものである。かかる冷媒温度センサS1〜S3で検出された冷媒温度(蒸発温度)は、冷媒温度信号として制御手段50に与えられる。
The refrigerant temperature sensors S <b> 1 to S <b> 3 are disposed in the
庫内温度センサS4〜S6は、各商品収容庫1,2,3の内部に配設されており、庫内温度を検出するものである。かかる庫内温度センサS4〜S6で検出された庫内温度は、庫内温度信号として制御手段50に与えられる。
The inside temperature sensors S4 to S6 are disposed inside the
制御手段50は、メモリ60に予め記憶されたプログラムやデータにしたがって圧縮機11や電子膨張弁20の駆動を制御するものであり、圧縮機駆動制御部51及び電子膨張弁駆動制御部52を備えている。
The control means 50 controls the drive of the
ここでメモリ60には、上記プログラム等の他に、制御手段50が処理を実行する際に必要な各種の情報が記憶されている。一例を挙げると、冷却温度情報、弁閉限界時間情報、運転周期上限時間情報が記憶されている。冷却温度情報は、圧縮機11の駆動開始温度である冷却開始温度、並びに圧縮機11の駆動停止温度である冷却停止温度を含むものである。弁閉限界時間情報は、圧縮機11での圧力変動等の許容範囲から決定される弁閉限界時間(例えば20秒間)を含むものである。この弁閉限界時間は、すべての電子膨張弁20が全閉状態となる場合において圧縮機の駆動許容時間として決められるものである。運転周期上限時間情報は、電子膨張弁20の運転周期上限時間(例えば60秒間)を含むものである。
Here, the
圧縮機駆動制御部51は、各庫内温度センサS4〜S6で検出された庫内温度が冷却温度情報に含まれる冷却開始温度を超える場合には、圧縮機11を駆動させる一方、該庫内温度が冷却停止温度を下回る場合には、圧縮機11を駆動停止させるものである。
When the internal temperature detected by the internal temperature sensors S4 to S6 exceeds the cooling start temperature included in the cooling temperature information, the compressor drive control unit 51 drives the
電子膨張弁駆動制御部52は、入力処理部521、弁開閉割合決定部522、第1優先膨張弁設定部523、運転周期算出部524及び出力処理部525を備えている。入力処理部521は、冷媒温度センサS1〜S3から与えられる冷媒温度信号、すなわち蒸発温度を入力するものである。
The electronic expansion valve
弁開閉割合決定部522は、入力処理部521を通じて入力した蒸発温度から各電子膨張弁20の駆動及び駆動停止を判断するとともに、駆動させる場合には弁開閉割合、すなわちデューティー比(運転周期に対するオン時間(弁開時間)の割合)を決定するものである。
The valve opening / closing
第1優先膨張弁設定部523は、弁開閉割合決定部522を通じて決定されたデューティー比から第1優先膨張弁を設定するものである。より詳細に説明すると、第1優先膨張弁設定部523は、前回の弁開閉割合決定時においてデューティー比が最も小さい電子膨張弁20を第1優先膨張弁に設定した場合には、デューティー比が2番目に小さい電子膨張弁20を第1優先膨張弁に設定する一方、それ以外の場合には、デューティー比が最も小さい電子膨張弁20を第1優先膨張弁に設定するものである。
The first priority expansion
運転周期算出部524は、弁開閉割合決定部522を通じて決定されたデューティー比、並びに第1優先膨張弁設定部523の設定結果に基づいて駆動対象となる電子膨張弁20の運転周期を算出するものである。出力処理部525は、対象となる電子膨張弁20に駆動指令、すなわち所定のパルス信号を出力するものである。
The operation cycle calculation unit 524 calculates the operation cycle of the
図6は、図5に示した制御手段が所定のタイムスケジュールに従って実行する電子膨張弁駆動処理の処理内容を説明するフローチャートである。かかる処理内容を説明することにより冷媒回路装置の動作についても説明する。 FIG. 6 is a flowchart for explaining the processing contents of the electronic expansion valve drive processing executed by the control means shown in FIG. 5 according to a predetermined time schedule. The operation of the refrigerant circuit device will also be described by explaining the processing contents.
図6に示す電子膨張弁駆動処理において、制御手段50は、圧縮機駆動制御部51により圧縮機11が駆動しているか否かを判断する(ステップS100)。圧縮機11が駆動停止の場合(ステップS100:No)、制御手段50は後述する処理を実行することなく、手順をリターンさせて今回の処理を終了する。
In the electronic expansion valve drive process shown in FIG. 6, the control means 50 determines whether or not the
一方、圧縮機11が駆動している場合において(ステップS100:Yes)、制御手段50の電子膨張弁駆動制御部52は、入力処理部521を通じて冷媒温度センサS1〜S3からの各蒸発温度を入力すると(ステップS110:Yes)、次の処理に移行する。すなわち、制御手段50の電子膨張弁駆動制御部52は、弁開閉割合決定部522を通じて各電子膨張弁20の駆動及び駆動停止の判断を行うとともに、駆動させる場合にはデューティー比(弁開閉割合)を決定する(ステップS120)。
On the other hand, when the
この弁開閉割合決定の処理においては、冷媒の蒸発温度を低くする必要がある場合には、デューティー比が小さくなり、かかる処理で決定された電子膨張弁20の弁開閉割合は、第1の電子膨張弁20が20%、第2の電子膨張弁20が40%、第3の電子膨張弁20が60%であったとする。
In the process of determining the valve opening / closing ratio, when it is necessary to lower the evaporation temperature of the refrigerant, the duty ratio is reduced, and the valve opening / closing ratio of the
デューティー比を決定した制御手段50の電子膨張弁駆動制御部52は、第1優先膨張弁設定部523を通じて第1優先電子膨張弁設定処理を行う(ステップS130)。
The electronic expansion valve
図7は、図6に示した電子膨張弁駆動処理における第1優先膨張弁設定処理の処理内容を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing the processing contents of the first priority expansion valve setting process in the electronic expansion valve drive process shown in FIG.
かかる第1優先電子膨張弁設定処理において、電子膨張弁駆動制御部52は、メモリ60から前回の弁開閉割合決定時において第1優先膨張弁に設定した電子膨張弁20の情報を読み出す(ステップS131)。
In the first priority electronic expansion valve setting process, the electronic expansion valve
そして、第1優先膨張弁に設定された電子膨張弁20がデューティー比が最も小さいものでなければ(ステップS131:No)、電子膨張弁駆動制御部52は、第1優先膨張弁設定部523を通じてデューティー比が最も小さい第1の電子膨張弁20を第1優先膨張弁に設定し(ステップS132)、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。
If the
一方、第1優先膨張弁に設定された電子膨張弁20がデューティー比が最も小さいものである場合(ステップS131:Yes)、電子膨張弁駆動制御部52は、第1優先膨張弁設定部523を通じてデューティー比が2番目に小さい第2の電子膨張弁20を第1優先膨張弁に設定し(ステップS133)、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。
On the other hand, when the
上記ステップS130にて第1優先膨張弁が設定されると、制御手段50の電子膨張弁駆動制御部52は、運転周期算出部524を通じて各電子膨張弁20の運転周期を算出する(ステップS140)。
When the first priority expansion valve is set in step S130, the electronic expansion valve
ここで各電子膨張弁20の運転周期の算出の具体例について説明する。上記ステップS130にてデューティー比が最も小さい第1の電子膨張弁20が第1優先膨張弁に設定された場合には次のようになる。
Here, a specific example of calculation of the operation cycle of each
まず第1優先膨張弁である第1の電子膨張弁20はデューティー比が20%であるので、オフ時間(弁閉時間)は、メモリ60に格納されている予め決められた弁閉限界時間(例えば20秒間)とし、オン時間(弁開時間)は、20(秒間)÷(100%−20%)−20=5秒間となる。すなわち第1優先膨張弁は、オン時間が5秒間、オフ時間が20秒間となる。
First, since the duty ratio of the first
次に第1優先膨張弁(第1の電子膨張弁20)以外の第2の電子膨張弁20及び第3の電子膨張弁20についてはメモリ60に格納された運転周期上限時間(例えば60秒間)を用いて次のように算出される。第2の電子膨張弁20は、オン時間が60(秒間)×40%=24秒間となり、オフ時間が60(秒間)−24(秒間)=36秒間となる。第3の電子膨張弁20は、オン時間が60(秒間)×60%=36秒間となり、オフ時間が60(秒間)−36(秒間)=24秒間となる。
Next, for the second
ところで、上記ステップS130にてデューティー比が2番目に小さい第2の電子膨張弁20が第1優先膨張弁に設定された場合には次のようになる。
By the way, when the second
まず第1優先膨張弁である第2の電子膨張弁20はデューティー比が40%であるので、オフ時間(弁閉時間)は、メモリ60に格納されている予め決められた弁閉限界時間(例えば20秒間)とし、オン時間(弁開時間)は、20(秒間)÷(100%−40%)−20=13.3秒間となる。すなわち第1優先膨張弁は、オン時間が13.3秒間、オフ時間が20秒間となる。
First, since the duty ratio of the second
次に第1優先膨張弁(第2の電子膨張弁20)以外の第1の電子膨張弁20及び第3の電子膨張弁20についてはメモリ60に格納された運転周期上限時間を用いて次のように算出される。第1の電子膨張弁20は、オン時間が60(秒間)×20%=12秒間となり、オフ時間が60(秒間)−12(秒間)=48秒間となる。第3の電子膨張弁20は、オン時間が60(秒間)×60%=36秒間となり、オフ時間が60(秒間)−36(秒間)=24秒間となる。
Next, for the first
このようにして上記ステップS140で運転周期を算出した電子膨張弁駆動制御部52は、出力処理部525を通じて各電子膨張弁20にそれぞれの運転周期に応じた駆動指令(パルス信号)を出力し(ステップS150)、その後に手順をリターンして今回の処理を終了する。
Thus, the electronic expansion valve
これによれば、第1優先膨張弁については、オフ時間が弁閉限界時間以下となる態様でデューティー比に応じた運転周期で駆動させ、第1優先膨張弁以外の電子膨張弁20については、運転周期上限時間の範囲内でデューティー比に応じた運転周期で駆動させることができる。
According to this, about the 1st priority expansion valve, it is made to drive with the operation cycle according to the duty ratio in the mode that the off time becomes the valve closing limit time or less, and for the
以上説明したように本実施の形態である冷媒回路装置によれば、制御手段50が、第1優先膨張弁については、オフ時間が弁閉限界時間以下となる態様でデューティー比に応じた運転周期で駆動させ、第1優先膨張弁以外の電子膨張弁20については、運転周期上限時間の範囲内でデューティー比に応じた運転周期で駆動させるので、すべての電子膨張弁20が全閉状態となる時間を弁閉限界時間以下にすることができる。これにより、すべての電子膨張弁20が全閉状態となる時間が一定時間を超えないよう各電子膨張弁20の駆動タイミングを制御することができ、この結果、圧縮機11の破損や消費電力量の増大を抑制することができる。特に、第1優先膨張弁については、弁閉限界時間内でデューティー比を変更しないで弁開閉のサイクル周期を延ばすように制御することで、該電子膨張弁20の使用寿命の長大化を図ることができる。
As described above, according to the refrigerant circuit device according to the present embodiment, the
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and various modifications can be made.
上述した実施の形態では、デューティー比の最も小さい電子膨張弁20を第1優先膨張弁に設定していたが、本発明においては、累積弁開閉回数の最も少ない電子膨張弁を第1優先膨張弁に設定してもよい。
In the above-described embodiment, the
以上のように、本発明に係る冷媒回路装置は、例えば缶入り飲料やペットボトル入り飲料等を販売する自動販売機に有用である。 As described above, the refrigerant circuit device according to the present invention is useful for, for example, a vending machine that sells canned beverages, plastic bottled beverages, and the like.
10 冷媒回路
11 圧縮機
12 凝縮器
13 蒸発器
14 冷媒配管
20 電子膨張弁
20a 弁本体
20b 弁本体内部
30 アーマチュア
31 吸着部
32 側部
33 弁体
2221 小径流路
50 制御手段
51 圧縮機駆動制御部
52 電子膨張弁駆動制御部
521 入力処理部
522 弁開閉割合決定部
523 第1優先膨張弁設定部
524 運転周期算出部
525 出力処理部
60 メモリ
S1〜S3 冷媒温度センサ
S4〜S6 庫内温度センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記蒸発器で蒸発した冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮した冷媒を凝縮させる凝縮器と、
前記蒸発器のそれぞれの上流側に配設されてなり、前記凝縮器で凝縮した冷媒を断熱膨張させる小径流路と、自身が往復動して前記小径流路の流入口を開閉することにより該小径流路を冷媒が通過することを許容、あるいは規制する弁体とを有する電子膨張弁と
を冷媒配管にて順次接続した冷媒回路を備えた冷媒回路装置において、
所定のタイムスケジュールに従って冷却が必要な室の蒸発器の蒸発温度から各電子膨張弁の運転周期に対する弁開時間の割合を弁開閉割合として決定し、駆動対象となる電子膨張弁のうち任意に選択した第1優先膨張弁については、弁閉時間が、予め設定され、かつすべての電子膨張弁が全閉状態となる場合において圧縮機の駆動許容時間として決められる弁閉限界時間以下となる態様で前記弁開閉割合に応じた運転周期で駆動させ、その他の電子膨張弁については、予め決められた運転周期上限時間の範囲内で前記弁開閉割合に応じた運転周期で駆動させる制御手段を備えたことを特徴とする冷媒回路装置。 An evaporator disposed in each chamber and evaporating the refrigerant passing through the chamber;
A compressor that sucks and compresses the refrigerant evaporated in the evaporator;
A condenser for condensing the refrigerant compressed by the compressor;
A small-diameter channel that is disposed upstream of each of the evaporators and adiabatically expands the refrigerant condensed in the condenser, and reciprocates to open and close the inlet of the small-diameter channel. In a refrigerant circuit device comprising a refrigerant circuit in which a refrigerant pipe is sequentially connected to an electronic expansion valve having a valve body that allows or regulates passage of refrigerant through a small-diameter channel,
The ratio of the valve opening time to the operation cycle of each electronic expansion valve is determined as the valve opening / closing ratio from the evaporation temperature of the evaporator of the chamber that needs to be cooled according to a predetermined time schedule, and arbitrarily selected from the electronic expansion valves to be driven For the first priority expansion valve, the valve closing time is set in advance, and when all the electronic expansion valves are in the fully closed state, the valve closing limit time determined as the allowable drive time of the compressor is not exceeded. Control means for driving with the operation cycle according to the valve opening / closing ratio, and for the other electronic expansion valves with a driving cycle according to the valve opening / closing ratio within a predetermined operation cycle upper limit time range is provided. A refrigerant circuit device.
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