JP5915365B2 - 冷媒回路装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒回路装置に関し、より詳細には、例えば自動販売機等に適用される冷媒回路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媒回路装置として、冷媒回路を備えたものが知られている。かかる冷媒回路としては、冷却専用経路と加熱経路とを備えたものが知られている。

冷却専用回路は、庫内熱交換器、圧縮機、庫外熱交換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。

庫内熱交換器は、自動販売機の商品収容庫の内部に配設されている。この庫内熱交換器は、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、庫内熱交換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。

庫外熱交換器は、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、導入した冷媒が周囲空気と熱交換し、凝縮する際に周囲空気を加熱、すなわち周囲空気に放熱するものである。

膨張機構は、圧縮機及び庫外熱交換器と同様に機械室に配設されており、庫外熱交換器で凝縮した冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。

加熱経路は、加熱用熱交換器及び放熱器を有して成る経路である。加熱用熱交換器は、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。この加熱用熱交換器は、冷却専用経路を構成する圧縮機と庫外熱交換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。かかる加熱用熱交換器は、分岐配管を通じて圧縮機で圧縮された高温高圧の冷媒を導入し、導入した高温高圧の冷媒が商品収容庫の低温の内部空気と熱交換し、凝縮する際に内部空気を加熱するものである。

放熱器は、加熱用熱交換器の出口側に接続された冷媒配管に入口側が接続されているとともに、庫外熱交換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配管に出口側が接続されている。かかる放熱器は、加熱用熱交換器で凝縮した冷媒を導入し、導入した冷媒を周囲空気と熱交換させて放熱させるものである。

このような冷媒回路において、圧縮機から庫外熱交換器に至る冷媒配管、並びに圧縮機から加熱用熱交換器に至る配管には、冷却電磁弁及び加熱電磁弁がそれぞれ設けられている。冷却電磁弁は、庫内熱交換器が設けられた全ての商品収容庫の内部雰囲気を冷却する冷却運転を行う場合に開成して、圧縮機で圧縮された冷媒が庫外熱交換器に流れることを許容する一方、その他の運転の場合には閉成して、圧縮機で圧縮された冷媒が庫外熱交換器に流れることを規制するものである。一方、加熱電磁弁は、加熱用熱交換器が設けられた商品収容庫のいずれかの内部雰囲気を加熱し、その他の商品収容庫の内部雰囲気を冷却するヒートポンプ運転を行う場合に開成して、圧縮機で圧縮された冷媒が加熱用熱交換器に流れることを許容する一方、その他の運転の場合には閉成して、圧縮機で圧縮された冷媒が加熱用熱交換器に流れることを規制するものである。

そして、冷却運転を行う場合には、冷却専用経路のみに冷媒が流れるようにし、ヒートポンプ運転を行う場合には、加熱経路と冷却専用経路の一部とに冷媒が流れるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２２７８３３号公報

ところで、上述した特許文献１には明確に示されてはいないが、上記冷媒回路装置においては、例えば夏期のように外気温度が高い状態で全ての商品収容庫の内部空気を冷却する場合であって、かつ各商品収容庫の冷却負荷が大きい場合、つまり高冷却負荷時となる場合には、圧縮機に吸引される冷媒、すなわち庫内熱交換器から圧縮機に戻る冷媒が高温となってしまい、圧縮機が過負荷により異常停止してしまう虞れがあった。

そこで、圧縮機が過負荷状態になることを防止するべく、全ての商品収容庫の内部空気を同時に冷却しないで、一部の商品収容庫の庫内熱交換器だけに冷媒が循環するようにすることが考えられる。

しかしながら、冷媒回路には、全ての商品収容庫の内部空気を効率的に冷却できるように冷媒封入量が決められており、高冷却負荷時に１つの庫内熱交換器のみに冷媒が循環するようにすると、冷媒量が過大なものとなり、冷媒回路における高圧上昇による効率低下を招来し、結果的に圧縮機が異常停止してしまう虞れがあった。

本発明は、上記実情に鑑みて、高冷却負荷時においても圧縮機が過負荷により異常停止してしまうことを防止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。

上記目的を達成するために、本発明に係る冷媒回路装置は、３つ以上の対象室の内部にそれぞれ配設され、かつ膨張機構で断熱膨張させた冷媒を蒸発させて自身が配設された対象室の内部雰囲気を冷却する庫内熱交換器と、前記庫内熱交換器で蒸発させた冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮させた冷媒を導入して放熱させる庫外熱交換器とを冷媒配管で接続して構成した冷媒回路を備えた冷媒回路装置において、前記対象室の内部にそれぞれ設けられ、かつ自身が配設された対象室の内部雰囲気を送風する庫内送風手段と、外気温度が予め決められた基準外気温度を上回る場合において、前記対象室のそれぞれの内部温度が予め設定された設定内部温度を上回るとき若しくは前記庫外熱交換器における冷媒の放熱温度が予め設定された設定放熱温度を上回るとき、あるいは前記対象室のそれぞれの内部雰囲気を急速に冷却する急速冷却運転が行われるときに、前記庫内熱交換器への冷媒の供給を維持しながら前記庫内送風手段のそれぞれの送風量の総量を低減させる総送風量低減制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、予め決められた基準内部温度より内部温度が最も乖離する一の対象室の前記庫内送風手段を駆動させるとともに他の対象室の前記庫内送風手段を駆動停止にさせることを、すべての対象室の内部温度が予め決められた閾値である解除温度を下回るまで所定時間毎に繰り返すことを特徴とする。

また、本発明に係る冷媒回路装置は、３つ以上の対象室の内部にそれぞれ配設され、かつ膨張機構で断熱膨張させた冷媒を蒸発させて自身が配設された対象室の内部雰囲気を冷却する庫内熱交換器と、前記庫内熱交換器で蒸発させた冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮させた冷媒を導入して放熱させる庫外熱交換器とを冷媒配管で接続して構成した冷媒回路を備えた冷媒回路装置において、前記対象室の内部にそれぞれ設けられ、かつ自身が配設された対象室の内部雰囲気を送風する庫内送風手段と、外気温度が予め決められた基準外気温度を上回る場合において、前記対象室のそれぞれの内部温度が予め設定された設定内部温度を上回るとき若しくは前記庫外熱交換器における冷媒の放熱温度が予め設定された設定放熱温度を上回るとき、あるいは前記対象室のそれぞれの内部雰囲気を急速に冷却する急速冷却運転が行われるときに、前記庫内熱交換器への冷媒の供給を維持しながら前記庫内送風手段のそれぞれの送風量の総量を低減させる総送風量低減制御を行う制御手段とを備え、前記制御手段は、予め決められた基準内部温度より内部温度が最も乖離する一の対象室の前記庫内送風手段を最大出力で駆動させるとともに他の対象室の前記庫内送風手段を最小出力で駆動させることを、すべての対象室の内部温度が予め決められた閾値である解除温度を下回るまで所定時間毎にくり返すことを特徴とする。

また、本発明は、上記冷媒回路装置において、前記冷媒回路は、前記庫内熱交換器と、前記圧縮機と、前記庫外熱交換器とを冷媒配管で接続して構成した主経路と、前記圧縮機で圧縮させた冷媒を導入して、加熱対象となる対象室に配設された加熱用熱交換器に供給し、該加熱用熱交換器で冷媒を凝縮させて該対象室の内部雰囲気を加熱させる高圧冷媒導入経路と、前記加熱用熱交換器で凝縮させた冷媒を導入して前記庫外熱交換器に供給して前記主経路に戻す戻経路とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記冷媒回路装置において、前記主経路は、複数の庫内熱交換器どうしを直列に接続して成り、一方の庫内熱交換器を通過した冷媒が他方の庫内熱交換器を通過するようにしたことを特徴とする。

また、本発明は、上記冷媒回路装置において、前記膨張機構は、前記庫内熱交換器の上流側において該庫内熱交換器への冷媒の供給を許容若しくは規制するバルブと、該庫内熱交換器との間に配設したことを特徴とする。

また、本発明は、上記冷媒回路装置において、前記冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする。

本発明の冷媒回路装置によれば、外気温度が予め決められた基準外気温度を上回る場合において、対象室のそれぞれの内部温度が予め設定された設定内部温度を上回るとき若しくは庫外熱交換器における冷媒の放熱温度が予め設定された設定放熱温度を上回るとき、あるいは対象室のそれぞれの内部雰囲気を急速に冷却する急速冷却運転が行われるときに、制御手段が庫内熱交換器への冷媒の供給を維持しながら庫内送風手段のそれぞれの送風量の総量を低減させる総送風量低減制御を行うので、圧縮機に吸引される冷媒、すなわち庫内熱交換器から圧縮機に戻る冷媒が高温となってしまうことを抑制することができる。従って、高冷却負荷時においても圧縮機が過負荷により異常停止してしまうことを防止する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である冷媒回路装置が適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。 図２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である冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。 図４は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置の特徴的な制御系を示すブロック図である。 図５は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。 図６は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。 図７は、図４に示したファン制御部が実施するファン駆動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、図７に示したファン駆動制御処理における過冷却負荷判断処理の処理内容を示すフローチャートである。 図９は、図７に示したファン駆動制御処理における総送風量低減制御処理の処理内容を示すフローチャートである。 図１０は、図９に示した総送風量低減制御処理における解除判定処理の処理内容を示すフローチャートである。

以下に添付図面を適宜参照しながら、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。

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

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である冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。ここで例示する冷媒回路装置は、内部に二酸化炭素を冷媒として封入した冷媒回路１０を有しており、この冷媒回路１０は、主経路２０、高圧冷媒導入配管３０及び戻配管３２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（高圧冷媒）にして吐出口より吐出するものである。

本実施の形態における圧縮機２１は、図には明確に示していないが、２回に分けて圧縮動作を行う二段式圧縮機である。より詳細に説明すると、圧縮機２１は、１回目の圧縮動作を行う第１圧縮要素と、２回目の圧縮動作を行う第２圧縮要素とを有し、これらの間に中間熱交換器が設けてある。中間熱交換器は、第１圧縮要素による１回目の圧縮動作により圧縮された冷媒を放熱させて第２圧縮要素に送出するものである。

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に配設してあり、第１庫外熱交換器２２１と第２庫外熱交換器２２２とを備えている。

第１庫外熱交換器２２１は、圧縮機２１で圧縮された冷媒が自身の流路を通過する場合に、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。この第１庫外熱交換器２２１と圧縮機２１とを接続する冷媒配管２５には、三方弁２６が設けてある。かかる三方弁２６については後述する。

第２庫外熱交換器２２２は、自身の流路に熱的に接続されるフィン部材が第１庫外熱交換器２２１と共通化された状態で該第１庫外熱交換器２２１と一体的に構成されている。この第２庫外熱交換器２２２は、流路を通過する冷媒、すなわち第１庫外熱交換器２２１で放熱した冷媒を周囲空気と熱交換させて放熱させるものである。

庫内熱交換器２４は、複数（図示の例では３つ）設けてあり、それぞれが各商品収容庫３の内部低域であって背面ダクトＤの前方側に配設してある。これら庫内熱交換器２４と第２庫外熱交換器２２２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（以下、右庫内熱交換器とも称する）２４ａ、中庫３ｂに配設された庫内熱交換器（以下、中庫内熱交換器とも称する）２４ｂ、並びに左庫３ｃに配設された庫内熱交換器（以下、左庫内熱交換器とも称する）２４ｃの入口側にそれぞれ接続してある。

また、かかる冷媒配管２５においては、分配器２７から各庫内熱交換器２４に至る途中に電磁弁２８１，２８２，２８３が設けてある。これら電磁弁２８１，２８２，２８３は、開閉可能な弁体であり、図示せぬ制御ユニット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。

さらに、これら冷媒配管２５における電磁弁２８１，２８２，２８３と各庫内熱交換器２４との間には、膨張機構２３が設けてある。膨張機構２３は、図２にも示すように庫内熱交換器２４と同様に各商品収容庫３の内部に配設してあり、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。この膨張機構２３は、例えばキャピラリーチューブにより構成してある。

右庫内熱交換器２４ａ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で合流して圧縮機２１の吸引口に連通する態様で該圧縮機２１に接続してある。

上記主経路２０において、中庫内熱交換器２４ｂの出口側に接続された冷媒配管（以下、連結配管とも称する）２５ａは、膨張機構２３から右庫内熱交換器２４ａに至る冷媒配管２５の途中の第２合流点Ｐ２で該冷媒配管２５に合流している。つまり、主経路２０は、供給された冷媒を蒸発させる冷却専用の２つの庫内熱交換器２４どうしを連結配管（冷媒配管）２５ａにより直列に接続している。

高圧冷媒導入配管３０は、一端が三方弁２６に連結してあり、他端が左庫３ｃに配設された加熱用熱交換器３１の入口側に接続してある。この高圧冷媒導入配管３０は、圧縮機２１で圧縮させた冷媒を導入して加熱用熱交換器３１に供給し、該加熱用熱交換器３１で冷媒を凝縮させて左庫３ｃの内部空気（内部雰囲気）を加熱させる高圧冷媒導入経路を構成している。ここで三方弁２６は、圧縮機２１で圧縮させた高圧冷媒を、第１庫外熱交換器２２１に送出する第１送出状態と、加熱用熱交換器３１に送出する第２送出状態との間で択一的に切換可能なバルブである。かかる三方弁２６の切換動作は、上記制御ユニットから与えられる指令に応じて行われる。

戻配管３２は、一端が加熱用熱交換器３１の出口側に接続してあり、他端が主経路２０を構成する冷媒配管２５、すなわち第１庫外熱交換器２２１と第２庫外熱交換器２２２との間の冷媒配管２５の第３合流点Ｐ３に接続してある。この戻配管３２は、加熱用熱交換器３１で凝縮させた冷媒を導入して庫外熱交換器２２に供給して主経路２０に戻す戻経路を構成している。

尚、図３中の符号Ｈ、２９、Ｆ１及びＦ２は、それぞれヒータ、内部熱交換器、庫内送風ファン及び庫外送風ファンである。ヒータＨは、中庫３ｂ及び左庫３ｃに配設してあり、駆動して通電状態となることにより中庫３ｂ及び左庫３ｃのそれぞれの内部空気を加熱する加熱手段である。内部熱交換器２９は、第２庫外熱交換器２２２を通過した高圧冷媒と、庫内熱交換器２４を通過した冷媒（低圧冷媒）とを熱交換させるものである。庫内送風ファンＦ１は、各商品収容庫３の内部において庫内熱交換器２４に近接配置してあり、駆動することにより商品収容庫３の内部空気を送風する庫内送風手段である。庫外送風ファンＦ２は、庫外熱交換器２２に近接配置してあり、駆動することにより庫外送風ファンＦ２の周囲に外気を通過させるよう送風する送風手段である。

図４は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置の特徴的な制御系を示すブロック図である。この図４に示すように冷媒回路装置は、外気温度センサＳ１、庫内温度センサＳ２、放熱温度センサＳ３、ファン制御部４０を備えている。

外気温度センサＳ１は、冷媒回路装置が適用される自動販売機の外気温度、より詳細には庫外送風ファンＦ２が駆動することにより庫外熱交換器２２に向けて送風される外気の温度（外気温度）Ｔを検出するものである。この外気温度センサＳ１は、検出した外気温度Ｔを検出信号としてファン制御部４０に与えるものである。庫内温度センサＳ２は、各商品収容庫３の内部に配設してあり、自身が配設された商品収容庫３の庫内温度（内部温度）ｔ１を検出するものである。これら庫内温度センサＳ２は、検出した庫内温度ｔ１を検出信号としてファン制御部４０に与えるものである。放熱温度センサＳ３は、庫外熱交換器２２（本実施の形態においては第１庫外熱交換器２２１）における冷媒の放熱温度ｔ２を検出するものである。この放熱温度センサＳ３は、検出した放熱温度ｔ２を検出信号としてファン制御部４０に与えるものである。

ファン制御部４０は、メモリ４８に記憶されたプログラムやデータに従って庫内送風ファンＦ１の駆動を制御するもので、入力処理部４２、判断処理部４４及びファン駆動処理部４６を備えて構成してある。尚、ファン制御部４０は、電磁弁２８１，２８２，２８３や三方弁２６の駆動を制御する制御ユニットと一体的に構成されるものであっても良いし、かかる制御ユニットとは独立して構成されるものであっても良い。本実施の形態においては、ファン制御部４０は、制御ユニットとは独立して構成されたものであり、更に自動販売機の販売動作等を制御する自販機制御部５０とも独立して構成されたものとして説明する。

上記メモリ４８は、上記プログラム等の他に、基準外気温度情報、設定内部温度情報、設定放熱温度情報、解除温度情報、基準内部温度情報等を記憶してある。

基準外気温度情報は、高冷却負荷状態を判断する上での前提条件となる基準外気温度Ｔｓ（例えば３８℃等）を含むものである。

設定内部温度情報は、各商品収容庫３における庫内温度に基づいて高冷却負荷状態にあるか否かを判断するための閾値となる設定内部温度ｔｉ（例えば２０℃等）を含むものである。

設定放熱温度情報は、庫外熱交換器２２（本実施の形態においては第１庫外熱交換器２２１）における冷媒の放熱温度に基づいて高冷却負荷状態であるか否かを判断するための閾値となる設定放熱温度ｔｃを含むものである。

解除温度情報は、各商品収容庫３における庫内温度に基づいて高冷却負荷状態を脱したことを判断するための閾値となる解除温度ｔｉｃを含むものである。この解除温度ｔｉｃは、設定内部温度ｔｉよりも低い温度である。

基準内部温度情報は、各商品収容庫３において予め決められた基準内部温度を含むものであり、この基準内部温度は商品収容庫３ごとに決められてものであっても良いし、各商品収容庫３に共通のものであっても良い。本実施の形態では、基準内部温度は、上記設定内部温度ｔｉと同じもので、かつ各商品収容庫３に共通のものとして説明する。

入力処理部４２は、各センサＳ１〜Ｓ３から与えられる検出信号を予め設定された時間の経過毎に入力するとともに、自販機制御部５０からの指令を入力するためのものである。判断処理部４４は、入力処理部４２を通じて入力された検出信号や指令と、メモリ４８から読み出した各種温度情報とに基づいて高負荷冷却状態にあるか否かを判断するものである。ファン駆動処理部４６は、各商品収容庫３の庫内送風ファンＦ１を個別に駆動あるいは駆動停止させるものである。

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

まず、ＣＣＣ運転（全ての商品収容庫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、制御ユニットは、三方弁２６を第１送出状態にさせるとともに、電磁弁２８２，２８３を開成させ、かつ電磁弁２８１を閉成させる。

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、第１送出状態にある三方弁２６を通過して第１庫外熱交換器２２１に至る。第１庫外熱交換器２２１に至った冷媒は、該第１庫外熱交換器２２１を通過中に周囲空気（外気）と熱交換を行って放熱する。第１庫外熱交換器２２１で放熱した冷媒は、第２庫外熱交換器２２２に至り、かかる第２庫外熱交換器２２２を通過中に周囲空気と熱交換してさらに放熱する。第２庫外熱交換器２２２で放熱した冷媒は、内部熱交換器２９を通じて分配器２７で分岐され、膨張機構２３により断熱膨張されて中庫内熱交換器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、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３に収容された商品は、循環する内部空気に冷却される。

そして中庫内熱交換器２４ｂで蒸発した冷媒は、連結配管２５ａを通過して右庫内熱交換器２４ａの上流側に至り、右庫内熱交換器２４ａで蒸発する。これにより右庫３ａの内部空気は、右庫内熱交換器２４ａにより冷却され、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより右庫３ａに収容された商品は、循環する内部空気に冷却される。

右庫内熱交換器２４ａ及び左庫内熱交換器２４ｃで蒸発した冷媒は、第１合流点Ｐ１で合流した後、内部熱交換器２９を通じて圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。

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、制御ユニットは、三方弁２６を第２送出状態にさせるとともに、電磁弁２８２を開成させ、かつ電磁弁２８１，２８３を閉成させる。

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、第２送出状態にある三方弁２６を通過し、高圧冷媒導入配管３０を通じて加熱用熱交換器３１に送出される。

加熱用熱交換器３１に送出された冷媒（高圧冷媒）は、図示せぬ冷媒流路を通過して周囲空気（内部空気）と熱交換して凝縮することで周囲空気を加熱する。加熱された空気は、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより左庫３ｃに収容された商品は、循環する空気により加熱される。

加熱用熱交換器３１を通過した冷媒は、戻配管３２を通過した後に第３合流点Ｐ３に至り、かかる第３合流点Ｐ３で主経路２０に進入する。主経路２０に進入した冷媒は、第２庫外熱交換器２２２を通過中に放熱した後、内部熱交換器２９及び分配器２７を経由して膨張機構２３で断熱膨張する。

膨張機構２３で断熱膨張した冷媒は、中庫内熱交換器２４ｂに至り、この中庫内熱交換器２４ｂで蒸発して中庫３ｂ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の駆動により中庫３ｂの内部を循環し、これにより中庫３ｂに収容された商品は冷却される。

中庫内熱交換器２４ｂで蒸発した冷媒は、連結配管２５ａを通過して右庫内熱交換器２４ａの上流側に至り、右庫内熱交換器２４ａで蒸発する。これにより右庫３ａの内部空気は、右庫内熱交換器２４ａにより冷却され、庫内送風ファンＦ１の駆動により内部を循環し、これにより右庫３ａに収容された商品は、循環する内部空気に冷却される。

右庫内熱交換器２４ａで蒸発した冷媒は、内部熱交換器２９を通じて圧縮機２１に吸引され、圧縮機２１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。

上述したＣＣＣ運転を行う場合においては、上記ファン制御部４０は、次のようなファン駆動制御処理を行う。

図７は、上記ファン制御部４０が実施するファン駆動制御処理の処理内容を示すフローチャートである。

ファン制御部４０は、入力処理部４２を通じて外気温度センサＳ１から外気温度Ｔを入力した場合（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、判断処理部４４を通じてメモリ４８から基準外気温度情報を読み出して、外気温度Ｔと、基準外気温度情報に含まれる基準外気温度Ｔｓとを比較する（ステップＳ２００）。外気温度Ｔが基準外気温度Ｔｓ以下となる場合（ステップＳ２００：Ｎｏ）、ファン制御部４０は、後述する処理を実施することなく手順をリターンさせて今回のファン駆動制御処理を終了する。

外気温度Ｔが基準外気温度Ｔｓを上回っている場合（ステップＳ２００：Ｙｅｓ）、ファン制御部４０は、過冷却負荷判断処理を実施する（ステップＳ３００）。

図８は、図７に示したファン駆動制御処理における過冷却負荷判断処理の処理内容を示すフローチャートである。

この過冷却負荷判断処理においてファン制御部４０は、入力処理部４２を通じて各庫内温度センサＳ２から庫内温度ｔ１を入力した場合（ステップＳ３０１：Ｙｅｓ）、判断処理部４４を通じてメモリ４８から設定内部温度情報を読み出して、全ての庫内温度ｔ１と設定内部温度ｔｉとを比較する（ステップＳ３０２）。

全ての庫内温度ｔ１が設定内部温度ｔｉを上回っている場合（ステップＳ３０２：Ｙｅｓ）、ファン制御部４０は判断処理部４４を通じて過冷却負荷状態にあると判断して（ステップＳ３０３）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

全ての庫内温度ｔ１が設定内部温度ｔｉを上回っていない場合（ステップＳ３０２：Ｎｏ）、ファン制御部４０は過冷却負荷状態との判断をしないで手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

一方、ファン制御部４０は、庫内温度ｔ１を入力しないで入力処理部４２を通じて放熱温度センサＳ３から放熱温度ｔ２を入力した場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ，ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、判断処理部４４を通じてメモリ４８から設定放熱温度情報を読み出して、放熱温度ｔ２と設定放熱温度ｔｃとを比較する（ステップＳ３０５）。

放熱温度ｔ２が設定放熱温度ｔｃを上回っている場合（ステップＳ３０５：Ｙｅｓ）、ファン制御部４０は判断処理部４４を通じて過冷却負荷状態にあると判断して（ステップＳ３０６）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

放熱温度ｔ２が設定放熱温度ｔｃを上回っていない場合（ステップＳ３０５：Ｎｏ）、ファン制御部４０は過冷却負荷状態との判断をしないで手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

更に、ファン制御部４０は、庫内温度ｔ１及び放熱温度ｔ２を入力しないで入力処理部４２を通じて自販機制御部５０より急速運転指令を入力した場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ，ステップＳ３０４：Ｎｏ，ステップＳ３０７：Ｙｅｓ）、判断処理部４４を通じて過冷却負荷状態にあると判断して（ステップＳ３０８）、その後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。ここで急速運転は、いわゆるプルダウン運転と称されるもので、外扉４及び内扉５を開移動させて各商品収容庫３の商品収納ラック６に商品を補充した後に、外扉４及び内扉５を再び閉移動させて各商品収容庫３の内部空気を急速に冷却するために行われる運転である。

庫内温度ｔ１、放熱温度ｔ２及び急速冷却運転指令のいずれも入力しない場合（ステップＳ３０１：Ｎｏ，ステップＳ３０４：Ｎｏ，ステップＳ３０７：Ｎｏ）、ファン制御部４０は、過冷却負荷状態との判断をしないで手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

このような過冷却負荷判断処理を実施した結果、過冷却負荷状態であると判断された場合（ステップＳ４００：Ｙｅｓ）、ファン制御部４０は、総送風量低減制御処理を実施する（ステップＳ５００）。

図９は、図７に示したファン駆動制御処理における総送風量低減制御処理の処理内容を示すフローチャートである。

この総送風量低減制御処理においてファン制御部４０は、所定時間経過後に入力処理部４２を通じて各庫内温度センサＳ２から庫内温度ｔ１を入力した場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）、メモリ４８から読み出した基準内部温度情報に含まれる基準内部温度と、庫内温度ｔ１とを比較して、基準内部温度から最も乖離した庫内温度を有する商品収容庫３を判断する（ステップＳ５０２，ステップＳ５０３，ステップＳ５０４）。上述したように、本実施の形態では基準内部温度は、上記設定内部温度ｔｉと同じもので、かつ各商品収容庫３に共通のものであるから、各商品収容庫３の庫内温度ｔ１（以下、右庫３ａの庫内温度ｔ１Ｒ、中庫３ｂの庫内温度ｔ１Ｃ、左庫３ｃの庫内温度ｔ１Ｌとも示す）を比較して、基準内部温度から最も乖離した庫内温度ｔ１を有する商品収容庫３を判断する。

右庫３ａの庫内温度ｔ１Ｒが基準内部温度から最も乖離している場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ，ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）、ファン制御部４０は、ファン駆動処理部４６を通じて右庫３ａの庫内送風ファン（以下、右庫内送風ファンとも称する）Ｆ１を駆動させ、中庫３ｂの庫内送風ファン（以下、中庫内送風ファンとも称する）Ｆ１及び左庫３ｃの庫内送風ファン（以下、左庫内送風ファンとも称する）Ｆ１を駆動停止にさせる（ステップＳ５０５，ステップＳ５０６）。

左庫３ｃの庫内温度ｔ１Ｌが基準内部温度から最も乖離している場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ，ステップＳ５０３：Ｎ０、あるいはステップＳ５０２：Ｎｏ，ステップＳ５０４：Ｎｏ）、ファン制御部４０は、ファン駆動処理部４６を通じて左庫内送風ファンＦ１を駆動させ、右庫内送風ファンＦ１及び中庫内送風ファンＦ１を駆動停止にさせる（ステップＳ５０７，ステップＳ５０８）。

中庫３ｂの庫内温度ｔ１Ｃが基準内部温度から最も乖離している場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ，ステップＳ５０４：Ｙｅｓ）、ファン制御部４０は、ファン駆動処理部４６を通じて中庫内送風ファンＦ１を駆動させ、右庫内送風ファンＦ１及び左庫内送風ファンＦ１を駆動停止にさせる（ステップＳ５０９，ステップＳ５１０）。

このようにしていずれかの庫内送風ファンＦ１を駆動させた後、ファン制御部４０は、解除判定処理を実施する（ステップＳ５１１）。

図１０は、図９に示した総送風量低減制御処理における解除判定処理の処理内容を示すフローチャートである。

この解除判定処理においてファン制御部４０は、所定時間経過後に入力処理部４２を通じて各庫内温度センサＳ２から庫内温度ｔ１を入力した場合（ステップＳ５１１ａ：Ｙｅｓ）、メモリ４８から読み出した解除温度情報に含まれる解除温度ｔｉｃと、各庫内温度ｔ１とを比較する（ステップＳ５１１ｂ）。

全ての商品収容庫３の庫内温度ｔ１（ｔ１Ｒ，ｔ１Ｃ，ｔ１Ｌ）が解除温度ｔｉｃを下回っている場合（ステップＳ５１１ｂ：Ｙｅｓ）、ファン制御部４０は、判断処理部４４を通じて高冷却負荷状態を脱したとして解除判定をして（ステップＳ５１１ｃ）、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、全ての商品収容庫３の庫内温度ｔ１が解除温度ｔｉｃを下回っていない場合（ステップＳ５１１ｂ：Ｎｏ）、ファン制御部４０は、解除判定をしないでその後に手順をリターンさせて今回の処理を終了する。

このような解除判定処理を実施することで、ファン制御部４０は、解除判定をするまで上述したステップＳ５０１〜ステップＳ５１０の処理を繰り返す（ステップＳ５１２：Ｎｏ）。そして、ファン制御部４０は、解除判定処理において解除判定をした場合（ステップＳ５１２：Ｙｅｓ）、ファン駆動処理部４６を通じて全ての庫内送風ファンＦ１を駆動停止にして（ステップＳ５１３）、その後に手順をリターンさせて今回の総送風量低減制御処理を終了する。

かかる総送風量低減制御処理を実施したファン制御部４０は、その後に手順をリターンさせて今回のファン駆動制御処理を終了する。

このファン駆動制御処理を実施することで、外気温度Ｔが基準外気温度Ｔｓを上回る場合でも、各商品収容庫３の庫内温度を十分に低減させることができ、その後に庫内温度の検出結果に応じて庫内送風ファンＦ１を駆動させる通常冷却運転に移行させることができる。

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、外気温度Ｔが基準外気温度Ｔｓを上回る場合において、各庫内温度ｔ１が設定内部温度ｔｉを上回るとき若しくは放熱温度ｔ２が設定放熱温度ｔｃを上回るとき、あるいは急速冷却運転指令が与えられたときに高冷却負荷状態にあると判断している。そして、かかる高冷却負荷状態であると判断した場合に、庫内熱交換器２４への冷媒の供給を維持しながら、庫内温度ｔ１が基準内部温度より最も乖離する商品収容庫３の庫内送風ファンＦ１を駆動させ、その他の商品収容庫３の庫内送風ファンＦ１を駆動停止にさせることを繰り返して庫内送風ファンＦ１のそれぞれの送風量の総量を低減させるので、圧縮機２１に吸引される冷媒、すなわち庫内熱交換器２４から圧縮機２１に戻る冷媒が高温となってしまうことを抑制することができる。従って、高冷却負荷時においても圧縮機２１が過負荷により異常停止してしまうことを防止することができる。

このように高冷却負荷時においても圧縮機２１が異常停止してしまうことを防止することができるので、結果的に各商品収容庫３の内部空気を良好に冷却することができる。

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。

上述した実施の形態では、庫内熱交換器２４への冷媒の供給を維持しながら、庫内温度ｔ１が基準内部温度より最も乖離する商品収容庫３の庫内送風ファンＦ１を駆動させ、その他の商品収容庫３の庫内送風ファンＦ１を駆動停止にさせることを繰り返して庫内送風ファンＦ１のそれぞれの送風量の総量を低減させていたが、本発明においては、庫内熱交換器２４への冷媒の供給を維持しながら、庫内温度（内部温度）ｔ１が基準内部温度より最も乖離する商品収容庫（対象室）３の庫内送風ファン（庫内送風手段）Ｆ１を最大出力で駆動させ、その他の商品収容庫（対象室）３の庫内送風ファン（庫内送風手段）Ｆ１を最小出力で駆動させることを繰り返して庫内送風ファンＦ１の送風量の総量を低減させても良い。これによっても、圧縮機２１に吸引される冷媒、すなわち庫内熱交換器２４から圧縮機２１に戻る冷媒が高温となってしまうことを抑制することができ、高冷却負荷時においても圧縮機２１が過負荷により異常停止してしまうことを防止することができる。

上述した実施の形態では、主経路２０が右庫内熱交換器２４ａと中庫内熱交換器２４ｂとを連結配管２５ａにより直列に接続して構成してあり、中庫内熱交換器２４ｂを通過した冷媒が右庫内熱交換器２４ａを通過するようにしていたが、本発明においては、右庫内熱交換器２４ａと中庫内熱交換器２４ｂとが連結配管２５ａにより直列に接続して構成してある必要はなく、各庫内熱交換器が並列に接続されている冷媒回路であっても構わない。

上述した実施の形態では、総送風量低減制御処理において、基準内部温度が各商品収容庫３に共通のものであったために各商品収容庫の庫内温度ｔ１どうしを比較して、庫内温度ｔ１が基準内部温度から最も乖離した商品収容庫３を判断していたが、本発明においては、基準内部温度が各対象室（商品収容庫３）毎に個別に定められている場合には、対象室の庫内温度と基準内部温度との差を対象室毎に求めて、庫内温度が基準内部温度から最も乖離した対象室を判断する。

１０ 冷媒回路
２０ 主経路
２１ 圧縮機
２２ 庫外熱交換器
２２１ 第１庫外熱交換器
２２２ 第２庫外熱交換器
２３ 膨張機構
２４ 庫内熱交換器
２５ 冷媒配管
２７ 分配器
３０ 高圧冷媒導入配管
３１ 加熱用熱交換器
３２ 戻経路
４０ ファン制御部
４２ 入力処理部
４４ 判断処理部
４６ ファン駆動処理部
４８ メモリ
５０ 自販機制御部
Ｆ１ 庫内送風ファン
Ｆ２ 庫外送風ファン
Ｓ１ 外気温度センサ
Ｓ２ 庫内温度センサ
Ｓ３ 放熱温度センサ

Claims (6)

1. ３つ以上の対象室の内部にそれぞれ配設され、かつ膨張機構で断熱膨張させた冷媒を蒸発させて自身が配設された対象室の内部雰囲気を冷却する庫内熱交換器と、
   前記庫内熱交換器で蒸発させた冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮させた冷媒を導入して放熱させる庫外熱交換器と
   を冷媒配管で接続して構成した冷媒回路を備えた冷媒回路装置において、
   前記対象室の内部にそれぞれ設けられ、かつ自身が配設された対象室の内部雰囲気を送風する庫内送風手段と、
   外気温度が予め決められた基準外気温度を上回る場合において、前記対象室のそれぞれの内部温度が予め設定された設定内部温度を上回るとき若しくは前記庫外熱交換器における冷媒の放熱温度が予め設定された設定放熱温度を上回るとき、あるいは前記対象室のそれぞれの内部雰囲気を急速に冷却する急速冷却運転が行われるときに、前記庫内熱交換器への冷媒の供給を維持しながら前記庫内送風手段のそれぞれの送風量の総量を低減させる総送風量低減制御を行う制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、予め決められた基準内部温度より内部温度が最も乖離する一の対象室の前記庫内送風手段を駆動させるとともに他の対象室の前記庫内送風手段を駆動停止にさせることを、すべての対象室の内部温度が予め決められた閾値である解除温度を下回るまで所定時間毎に繰り返すことを特徴とする冷媒回路装置。
2. ３つ以上の対象室の内部にそれぞれ配設され、かつ膨張機構で断熱膨張させた冷媒を蒸発させて自身が配設された対象室の内部雰囲気を冷却する庫内熱交換器と、
   前記庫内熱交換器で蒸発させた冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機で圧縮させた冷媒を導入して放熱させる庫外熱交換器と
   を冷媒配管で接続して構成した冷媒回路を備えた冷媒回路装置において、
   前記対象室の内部にそれぞれ設けられ、かつ自身が配設された対象室の内部雰囲気を送風する庫内送風手段と、
   外気温度が予め決められた基準外気温度を上回る場合において、前記対象室のそれぞれの内部温度が予め設定された設定内部温度を上回るとき若しくは前記庫外熱交換器における冷媒の放熱温度が予め設定された設定放熱温度を上回るとき、あるいは前記対象室のそれぞれの内部雰囲気を急速に冷却する急速冷却運転が行われるときに、前記庫内熱交換器への冷媒の供給を維持しながら前記庫内送風手段のそれぞれの送風量の総量を低減させる総送風量低減制御を行う制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、予め決められた基準内部温度より内部温度が最も乖離する一の対象室の前記庫内送風手段を最大出力で駆動させるとともに他の対象室の前記庫内送風手段を最小出力で駆動させることを、すべての対象室の内部温度が予め決められた閾値である解除温度を下回るまで所定時間毎にくり返すことを特徴とする冷媒回路装置。
3. 前記冷媒回路は、
   前記庫内熱交換器と、前記圧縮機と、前記庫外熱交換器とを冷媒配管で接続して構成した主経路と、
   前記圧縮機で圧縮させた冷媒を導入して、加熱対象となる対象室に配設された加熱用熱交換器に供給し、該加熱用熱交換器で冷媒を凝縮させて該対象室の内部雰囲気を加熱させる高圧冷媒導入経路と、
   前記加熱用熱交換器で凝縮させた冷媒を導入して前記庫外熱交換器に供給して前記主経路に戻す戻経路と
   を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷媒回路装置。
4. 前記主経路は、複数の庫内熱交換器どうしを直列に接続して成り、一方の庫内熱交換器を通過した冷媒が他方の庫内熱交換器を通過するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の冷媒回路装置。
5. 前記膨張機構は、前記庫内熱交換器の上流側において該庫内熱交換器への冷媒の供給を許容若しくは規制するバルブと、該庫内熱交換器との間に配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の冷媒回路装置。
6. 前記冷媒として二酸化炭素を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の冷媒回路装置。

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