KR101108311B1 - Heating system and automatic vending machine - Google Patents
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Abstract
냉각시의 폐열을 가온(加溫)에 이용하는 동시에 냉각과 가온의 절환 혹은 유지에 관한 전력을 삭감하여 더욱 소비 전력량을 삭감시킬 수 있고, 탄화 수소 냉매의 사용 냉매량을 최소로 억제할 수 있고, 가온 능력의 조정을 최적화하여 캔음료 등의 상품의 고 정밀도 온도 조정을 실현할 수 있고, 압축기의 온도를 고온으로 유지하여 가온 능력을 향상시킬 수 있는 가온 시스템 및 자동 판매기가 제공된다. The waste heat at the time of cooling is used for warming, and the power consumption for switching and maintaining the cooling and heating can be reduced to further reduce the power consumption, and the amount of refrigerant used for the hydrocarbon refrigerant can be kept to a minimum. It is possible to realize high-precision temperature adjustment of goods such as canned beverages by optimizing the adjustment of the capacity, and to provide a heating system and a vending machine that can maintain the temperature of the compressor at a high temperature to improve the heating capacity.
Description
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 의한 자동 판매기의 냉매 회로도,1 is a refrigerant circuit diagram of a vending machine according to
도 2는 동 실시 형태의 자동 판매기의 압축기의 사용 압력 범위를 나타내는 도면, 2 is a view showing a working pressure range of the compressor of the vending machine of the embodiment;
도 3은 동 실시 형태의 자동 판매기의 압축기의 능력을 나타내는 도면,3 is a diagram showing the capability of the compressor of the vending machine of the embodiment;
도 4는 동 실시 형태의 자동 판매기의 압축기의 효율을 나타내는 도면,4 is a diagram showing the efficiency of the compressor of the vending machine of the embodiment;
도 5는 동 실시 형태의 자동 판매기의 압축기의 단면도, 5 is a sectional view of the compressor of the vending machine of the embodiment;
도 6은 본 발명의 실시 형태에 의한 냉각 가온 시스템의 냉매 회로도,6 is a refrigerant circuit diagram of a cooling heating system according to an embodiment of the present invention;
도 7은 본 발명의 실시 형태에 의한 광유(鑛油)(A)의 오일 내 냉매 용해량의 특성을 도시하는 도면, FIG. 7 is a diagram showing characteristics of the amount of refrigerant dissolved in oil of mineral oil A according to the embodiment of the present invention; FIG.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 의한 광유(A)의 오일 점도의 특성을 나타내는 도면, 8 is a diagram showing the characteristic of the oil viscosity of the mineral oil (A) according to the embodiment of the present invention;
도 9는 본 발명의 실시 형태에 의한 광유(B)의 오일 내 냉매 용해량의 특성을 나타내는 도면, 9 is a view showing the characteristics of the amount of refrigerant dissolved in oil of mineral oil (B) according to the embodiment of the present invention;
도 10은 본 발명의 실시 형태에 의한 광유(B)의 유점도(油粘度)의 특성을 나타내는 도면, 10 is a view showing the characteristic of viscosity of mineral oil (B) according to the embodiment of the present invention;
도 11은 본 발명의 실시 형태에 의한 자동 판매기의 냉매 회로도,11 is a refrigerant circuit diagram of a vending machine according to an embodiment of the present invention;
도 12는 본 발명의 실시 형태에 의한 자동 판매기의 가온(加溫) 제어의 타이밍 챠트, 12 is a timing chart of heating control of a vending machine according to an embodiment of the present invention;
도 13은 본 발명의 실시 형태에 의한 자동 판매기의 냉매 회로도,13 is a refrigerant circuit diagram of a vending machine according to an embodiment of the present invention;
도 14는 본 발명의 실시 형태에 의한 자동 판매기의 가온 제어의 타이밍 챠트,14 is a timing chart of a heating control of the vending machine according to the embodiment of the present invention;
도 15는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동 판매기의 냉동 사이클도, 15 is a refrigeration cycle diagram of the vending machine according to the embodiment of the present invention;
도 16은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동 판매기의 종단면도,16 is a longitudinal sectional view of the vending machine in the embodiment of the present invention;
도 17a는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동 판매기의 기계실의 평면도, 17A is a plan view of a machine room of the vending machine according to the embodiment of the present invention;
도 17b는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동 판매기의 기계실의 단면도, 17B is a sectional view of the machine room of the vending machine in the embodiment of the present invention;
도 18은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동 판매기의 냉동 사이클도, 18 is a refrigeration cycle diagram of the vending machine according to the embodiment of the present invention;
도 19는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동 판매기의 전체 종단면도, 19 is an entire longitudinal sectional view of the vending machine according to the embodiment of the present invention;
도 20은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동 판매기의 기계실의 단면도,20 is a sectional view of a machine room of the vending machine according to the embodiment of the present invention;
도 21은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 실외 열교환기의 사시도,21 is a perspective view of an outdoor heat exchanger in the embodiment of the present invention;
도 22는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 자동 판매기의 기계실의 단면도,Fig. 22 is a sectional view of the machine room of the vending machine in the embodiment of the present invention;
도 23은 종래의 자동 판매기의 냉매 회로도, 23 is a refrigerant circuit diagram of a conventional vending machine;
도 24는 종래의 냉각 가온 시스템의 냉매 회로도,24 is a refrigerant circuit diagram of a conventional cooling heating system;
도 25는 종래의 자동 판매기의 냉매 회로도,25 is a refrigerant circuit diagram of a conventional vending machine;
도 26은 종래의 자동 판매기의 가온 제어의 타이밍 챠트,26 is a timing chart of a heating control of a conventional vending machine,
도 27은 종래의 자동 판매기의 냉매 회로도, 27 is a refrigerant circuit diagram of a conventional vending machine;
도 28은 종래의 자동 판매기의 제어 장치의 구성도,28 is a configuration diagram of a control device of a conventional vending machine;
도 29는 종래의 자동 판매기의 구성도,29 is a configuration diagram of a conventional vending machine,
도 30a는 종래의 압축기 단열 부재의 구성도,30A is a configuration diagram of a conventional compressor insulation member;
도 30b는 종래의 압축기 단열 부재의 구성도이다. 30B is a configuration diagram of a conventional compressor insulation member.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
101 : 핫/콜드 절환실 102 : 콜드 전용실 101: hot / cold switching room 102: cold dedicated room
103 : 제2의 콜드 전용실 120 : 고온용 리시프로형 압축기103: second cold exclusive chamber 120: high temperature receiver type compressor
121 : 절환실 응축기 122 : 절환실 증발기121: switching room condenser 122: switching room evaporator
123 : 가온용 팽창 밸브 211 : 센서123: expansion valve for heating 211: sensor
212 : 히터 213 : 팬212
220 : 저압 쉘형 압축기 221 : 커버220: low pressure shell compressor 221: cover
본 발명은, 캔음료 등의 상품을 가온 혹은 가온과 동시에 냉각하여 판매하는 자동 판매기에 있어서, 압축기로 압축된 냉매가 응축할 때에 생기는 잠열을 이용하여 가온을 행하는 자동 판매기에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근, 자동 판매기에 대한 소비 전력량 삭감의 요구가 높아지고 있고, 소비 전력량 삭감 수단으로서, 냉각에 의해서 생기는 폐열을 이용한 것이 제안되어 있다. 이러한 제안은, 예를 들면, 일본국 특개평 5-233941호 공보에 개시되어 있다. In recent years, the demand for power consumption reduction for vending machines has increased, and as a means for reducing power consumption, it has been proposed to use waste heat generated by cooling. Such a proposal is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 5-233941.
이하, 도면을 참조하면서 종래의 자동 판매기를 설명한다.A conventional vending machine will be described below with reference to the drawings.
도 23은 종래의 자동 판매기의 냉매 회로도이다. 23 is a refrigerant circuit diagram of a conventional vending machine.
도 23에 도시하는 바와 같이, 종래의 자동 판매기는, 핫/콜드 절환실(101), 콜드 전용실(102), 제2의 콜드 전용실(103)로 이루어지는 저장실을 구비하고, 핫/콜드 절환실(101) 내에 설치된 실내 열교환기(104), 콜드 전용실(102) 내에 설치된 증발기(105), 제2 콜드 전용실(102) 내에 설치된 제2 증발기(106), 저장실 외에 설치된 실외 열교환기(107), 압축기(108)로 구성된 냉각 가온 시스템을 가진다. As shown in Fig. 23, a conventional vending machine includes a storage chamber including a hot /
또한, 팽창 밸브(A109), 팽창 밸브(B110), 팽창 밸브(C111)는 각각 통과하는 냉매의 압력을 저하함과 동시에 폐색 기능을 가지고, 개폐 밸브(A112), 개폐 밸브(B113), 개폐 밸브(C114), 개폐 밸브(D115)는 각각 냉매의 흐름의 유무를 제어한다. In addition, the expansion valve A109, the expansion valve B110, and the expansion valve C111 each have a function of closing and reducing the pressure of the refrigerant passing therethrough, and the opening / closing valve A112, the opening / closing valve B113, the opening / closing valve, respectively. C114 and the shut-off valve D115 control the presence or absence of the flow of the refrigerant, respectively.
이상과 같이 구성된 종래의 자동 판매기에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다. The operation of the conventional vending machine configured as described above will be described below.
핫/콜드 절환실(101)을 냉각하는 경우, 개폐 밸브(A112)와 개폐 밸브(D115)를 개(開)로 하고, 개폐 밸브(B113)와 개폐 밸브(C114)를 폐(閉)로 하여, 압축기(108)가 구동된다. 압축기(108)로부터 토출된 냉매는, 실외 열교환기(107)에서 응축된 후, 각각 팽창 밸브(A109), 팽창 밸브(B110), 팽창 밸브(C111)로 감압되어, 실내 열교환기(104), 증발기(105), 제2 증발기(106)로 공급된다. 그리고, 실내 열교환기(104), 증발기(105), 제2 증발기(106)에서 증발한 냉매가 압축기(108)로 환류한다.
In the case of cooling the hot /
이 때, 핫/콜드 절환실(101), 콜드 전용실(102), 제2 콜드 전용실(103) 내 소정의 온도에 도달한 저장실은, 해당하는 팽창 밸브(A109), 팽창 밸브(B110), 팽창 밸브(C111)를 폐색하여 냉매의 공급을 정지한다. 또한, 모든 저장실이 소정의 온도에 도달하면 압축기(108)의 운전을 정지한다. At this time, the storage chamber that has reached a predetermined temperature in the hot /
다음에, 핫/콜드 절환실(101)을 가온하는 경우, 개폐 밸브(A112)와 개폐 밸브(D115) 및 팽창 밸브(A109)를 폐로 하고, 개폐 밸브(B13)와 개폐 밸브(C114)를 개로 하여, 압축기(108)가 구동된다. 압축기(1108)로부터 토출된 냉매는, 실내 열교환기(104)에서 일부가 응축하고, 다시 실외 열교환기(107)에서 응축된 후, 각각 팽창 밸브(B110), 팽창 밸브(C111)에서 감압되어, 증발기(105), 제2 증발기(106)로 공급된다. 그리고, 증발기(105), 제2 증발기(106)에서 증발한 냉매가 압축기(108)로 환류한다. 또한, 콜드 전용실(102), 제2 콜드 전용실(103) 내, 소정의 온도에 도달한 저장실은, 해당하는 팽창 밸브(B110), 팽창 밸브(C111)를 폐색하여 냉매의 공급을 정지한다. 또한, 모든 저장실이 소정의 온도에 도달하면 압축기(108)의 운전을 정지한다. Next, when the hot /
여기서, 콜드 전용실(102) 및 제2 콜드 전용실(103)을 냉각할 때에 생기는 냉매의 응축 폐열을 이용하여, 핫/콜드 절환실(101)을 효율적으로 가온 할 수 있으므로, 전기 히터 등의 별도의 가열 수단을 이용하여 핫/콜드 절환실(101)을 가온하는 경우에 비해, 소비 전력량을 삭감시킬 수 있다. Here, the hot /
또한, 종래, 압축기를 히터로 가온함으로써 압축기 내의 윤활유의 온도를 일정 이상으로 유지하는 구성이나, 탄화 수소 냉매의 용해량이 비교적 작은 특수한 윤활유를 사용하는 구성이 제안되어 있다. 이들 제안은, 일본국 특개 2000-283621호 공보나 일본국 특개 2001-234184호 공보에 개시되어 있다. 여기서, 탄화 수소 냉매를 이용한 냉장고에서는 일반적인 광유계 윤활유를 이용하는데, 저압 쉘(shell)형 압축기를 낮은 증발 온도에서만 사용하므로, 윤활유에 용해하는 냉매량이 작아 큰 문제가 되지 않는다. 압축기의 윤활유에 용해하는 냉매량이 문제가 되는 것은, 비교적 증발 온도가 높은 히트(heat) 펌프 혹은 고압 쉘형 압축기를 사용한 냉각 시스템의 경우이다. Moreover, the structure which maintains the temperature of the lubricating oil in a compressor more than a constant by heating a compressor with a heater conventionally, or the structure using the special lubricating oil which has a comparatively small melt | dissolution amount of a hydrocarbon refrigerant is proposed. These proposals are disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-283621 and Japanese Patent Laid-Open No. 2001-234184. Here, a general mineral oil-based lubricating oil is used in a refrigerator using a hydrocarbon refrigerant. Since the low-pressure shell type compressor is used only at a low evaporation temperature, the amount of the refrigerant dissolved in the lubricating oil is not a big problem. The amount of refrigerant dissolved in the lubricant of the compressor is a problem in the case of a cooling system using a heat pump or a high pressure shell compressor having a relatively high evaporation temperature.
이하, 도면을 참조하면서 상술의 종래의 냉각 가온 시스템을 설명한다. Hereinafter, the above-mentioned conventional cooling heating system is demonstrated, referring drawings.
도 24는 종래의 냉각 가온 시스템의 냉매 회로도이다. 24 is a refrigerant circuit diagram of a conventional cooling heating system.
도 24에 도시하는 바와 같이, 종래의 냉각 가온 시스템은 탄화 수소 냉매인 프로판 혹은 이소부탄이 이용되고, 고압 쉘형 압축기(201), 사방 밸브(202), 어큐뮬레이터(203), 실외 열교환기(4), 실내 열교환기(205)를 기본 구성으로 하고 있다. 이렇게 하여, 실내를 냉각하는 경우는 고압 쉘형 압축기(201)로부터 토출된 냉매는 사방 밸브(202)로 유로를 바꾸어 실외 열교환기(204)로부터 실내 열교환기(205)로 공급되고, 다시 사방 밸브(202)를 거쳐 어큐뮬레이터(203)로부터 고압 쉘형 압축기(201)로 환류한다. 그와 동시에, 실내를 가온하는 경우는 고압 쉘형 압축기(201)로부터 토출된 냉매는 사방 밸브(202)로 유로가 바뀌어져 실내 열교환기(205)로부터 실외 열교환기(204)로 공급된다. 이렇게 하여, 다시 사방 밸브(1202)를 거쳐 어큐뮬레이터(203)로부터 고압 쉘형 압축기(201)로 환류한다. As shown in Fig. 24, in the conventional cooling and heating system, propane or isobutane, which is a hydrocarbon refrigerant, is used, and the high
여기서, 일반적으로 실내 열교환기(205)는 캔음료 등의 냉각 가온하는 대상 물이 수납된 단열 공간(도시하지 않음, 이하 수납실이라고 한다) 내에 설치됨과 동시에, 고압 쉘형 압축기(201), 사방 밸브(202), 어큐뮬레이터(203), 실외 열교환기(204)는 단열 공간 외에 배치된다. Here, generally, the
또한, 실외 열교환기(204)와 실내 열교환기(205)를 연결하는 배관에는, 가온용 캐피러리(capillary) 튜브(206), 냉각용 역지 밸브(207), 냉각용 캐피러리 튜브(208), 가온용 역지 밸브(209) 및 드라이어(210)가 접속되어 있다. 여기서, 가온용 캐피러리 튜브(206)와 냉각용 역지 밸브(207) 및 냉각용 캐피러리 튜브(208)와 가온용 역지 밸브(209)는 각각 병렬로 접속됨과 동시에, 가온용 캐피러리 튜브(206)와 냉각용 캐피러리 튜브(208)에 끼워지는 위치에 드라이어(210)가 접속된다. 또한, 일반적으로 실외 열교환기(204), 실내 열교환기(205)는 각각 독립의 송풍 팬(도시하지 않음)으로 필요에 따라 송풍되고, 공냉 및 열 교환이 촉진된다. In addition, the piping connecting the
여기서, 고압 쉘형 압축기(201)의 출구 배관에는, 토출 가스의 온도를 측정하는 센서(211), 고압 쉘형 압축기(201)의 하면에는, 쉘 하면을 가온하는 히터(212), 고압 쉘형 압축기(201)의 측방에는, 공냉용의 팬(213)을 구비하고 있다. Here, the outlet pipe of the high
이상과 같이 구성된 종래의 냉온 절환 시스템에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다. The operation | movement is demonstrated below about the conventional cold / hot switching system comprised as mentioned above.
수납실 내를 냉각하는 경우, 고압 쉘형 압축기(201)로부터 토출된 냉매는 사방 밸브(202)로 유로를 바꿔 실외 열교환기(204)에 공급되어 응축 액화한다. 실외 열교환기(204)로부터 나간 액냉매는 냉각용 역지 밸브(207)를 거쳐 드라이어(210)에 공급된다. 그리고, 드라이어(210)로부터 나간 액냉매는 냉각용 캐피러리 튜브 (208)에서 감압되어 실내 열교환기(205)로 공급되어 증발 기화하고, 가스 냉매는 다시 사방 밸브(202)를 거쳐 어큐뮬레이터(203)로부터 고압 쉘형 압축기(201)로 환류한다. When the inside of the storage chamber is cooled, the refrigerant discharged from the high-
또한, 수납실 내를 가온하는 경우, 고압 쉘형 압축기(201)로부터 토출된 냉매는 사방 밸브(202)로 유로를 바꿔 실내 열교환기(205)로 공급되어 응축 액화한다. 실내 열교환기(205)로부터 나간 액 냉매는 가온용 역지 밸브(209)를 거쳐 드라이어(210)에 공급된다. 그리고, 드라이어(210)로부터 나간 액냉매는 가온용 캐피러리 튜브(206)로 감압되어 실외 열교환기(204)로 공급되어 증발 기화하고, 가스 냉매는 다시 사방 밸브(202)를 거쳐 어큐뮬레이터(203)로부터 고압 쉘형 압축기(201)로 환류한다. In addition, when the inside of the storage chamber is heated, the refrigerant discharged from the high pressure shell-
여기서, 고압 쉘형 압축기(201)를 이용한 경우, 고압 쉘형 압축기(201)의 내부에 저류된 광유계 윤활유가 응축 압력의 탄화 수소 냉매에 노출되어, 탄화 수소 냉매를 용해한다. 일반적으로, 광유계 윤활유의 온도가 낮을 때에는 대량의 탄화 수소 냉매를 용해하는 것이 알려져 있다. 그래서, 항상 센서(211)의 지시치를 감시하고, 소정치보다도 낮은 경우는 히터(212)에 통전함과 동시에, 소정치보다도 높은 경우는 팬(213)을 구동하여 공냉함으로써, 고압 쉘형 압축기(201) 및 그 내부에 저류되는 윤활유의 온도를 대략 일정하게 높게 유지한다. Here, when the high
이와 같이, 히터(212)와 팬(213)을 이용하여, 고압 쉘형 압축기(201)의 온도를 대략 일정하게 높게 유지함으로써 윤활유 중의 냉매량을 적게 또한 대략 일정하게 유지할 수 있어, 냉매 사용량의 증대를 방지할 수 있다.
Thus, by using the
또한, 최근, 자동 판매기에 대한 소비 전력량 삭감의 요구가 높아지고 있고, 소비 전력량 삭감 수단으로서, 냉각에 의해서 생기는 폐열이나 대기의 열을 이용하는 히트 펌프 시스템을 이용하여 캔음료 등의 상품을 가온하는 것이 제안되어 있다. In addition, in recent years, demand for power consumption reduction for vending machines is increasing, and as a means for reducing power consumption, it is proposed to heat products such as canned beverages by using a heat pump system using waste heat generated by cooling or atmospheric heat. It is.
또한, 히트 펌프 시스템은 특히 낮은 외기 온도시의 기동 특성이 떨어지므로, 낮은 외기 온도시 혹은 기동시에 압축기의 회전수를 올려 가온 능력을 높임과 동시에, 보조 히터를 이용해 가온 능력을 보완하는 자동 판매기도 제안되어 있다. 이러한 제안은, 예를 들면, 일본국 특개 2002-288726호 공보 특허에 개시되어 있다. In addition, since the heat pump system has poor starting characteristics, especially at low outside temperatures, the vending machine can increase the rotational speed of the compressor at low outside temperatures or start up, increase the heating capacity, and supplement the heating capacity using an auxiliary heater. Proposed. Such a proposal is disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-288726.
이하, 도면을 참조하면서 종래의 자동 판매기를 설명한다. A conventional vending machine will be described below with reference to the drawings.
도 25는 종래의 자동 판매기의 냉매 회로도, 도 26은 종래의 자동 판매기의 가온 제어를 도시하는 타임 챠트이다. 25 is a refrigerant circuit diagram of a conventional vending machine, and FIG. 26 is a time chart showing heating control of the conventional vending machine.
도 25에 도시하는 바와 같이, 종래의 자동 판매기는, 핫/콜드 절환실(301), 콜드 전용실(302), 제2 콜드 전용실(303)으로 이루어지는 저장실을 구비하고, 핫/콜드 절환실(301)내에 설치된 실내 열교환기(304), 콜드 전용실(302) 내에 설치된 증발기(305), 제2 콜드 전용실(302)내에 설치된 제2 증발기(306), 저장실 외에 설치된 실외 열교환기(307), 압축기(308)로 구성된 히트 펌프 시스템을 갖는다. 여기서, 압축기(308)는 각 저장실의 실온 변화에 대응하여, 회전수를 변화시켜 그 능력을 제어하는 것이다. As illustrated in FIG. 25, a conventional vending machine includes a storage chamber including a hot /
또한, 팽창 밸브(A309), 팽창 밸브(B310), 팽창 밸브(C311)는 각각 통과하는 냉매의 압력을 저하시킴과 동시에 폐색 기능을 가진 것이고, 개폐 밸브(A312), 개폐 밸브(B313), 개폐 밸브(C314), 개폐 밸브(D315)는 각각 냉매의 흐름의 유무를 제어하는 것이다. In addition, the expansion valve (A309), expansion valve (B310), expansion valve (C311) has a function of closing and reducing the pressure of the refrigerant passing through, respectively, the on-off valve (A312), on-off valve (B313), opening and closing The valve C314 and the on / off valve D315 control the presence or absence of the flow of the refrigerant, respectively.
또한, 히트 펌프 시스템의 가온 능력을 보완하기 위해서, 히트 펌프 시스템의 가온 능력의 거의 반정도의 가온 능력을 가지는 전기 히터로 이루어지는 보조 히터(316)가 실내 열교환기(304)의 바람 위쪽에 설치되어 있다. In addition, in order to complement the heating capacity of the heat pump system, an
이상과 같이 구성된 상기 종래의 자동 판매기에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다. The operation of the conventional vending machine configured as described above will be described below.
핫/콜드 절환실(301)을 냉각하는 경우, 개폐 밸브(A312)와 개폐 밸브(D315)를 개로 하고, 개폐 밸브(B313)와 개폐 밸브(C314)를 폐로 하여, 압축기(308)가 구동된다. 압축기(308)로부터 토출된 냉매는, 실외 열교환기(307)에서 응축된 후, 각각 팽창 밸브(A309), 팽창 밸브(B310), 팽창 밸브(C311)에서 감압되어, 실내 열교환기(304), 증발기(305), 제2 증발기(306)로 공급된다. 그리고, 실내 열교환기(304), 증발기(305), 제2 증발기(306)에서 증발한 냉매가 압축기(308)로 환류한다. When cooling the hot /
이 때, 핫/콜드 절환실(301), 콜드 전용실(302), 제2 콜드 전용실(303) 내 소정의 온도에 도달한 저장실은, 해당하는 팽창 밸브(A309), 팽창 밸브(B310), 팽창 밸브(C311)를 폐색하여 냉매의 공급을 정지한다. 또한, 모든 저장실이 소정의 온도에 도달하면 압축기(308)의 운전은 정지한다. At this time, the storage chamber that has reached a predetermined temperature in the hot /
다음에, 핫/콜드 절환실(301)을 가온하는 경우, 개폐 밸브(A312)와 개폐 밸브(D315) 및 팽창 밸브(A309)를 폐로 하고, 개폐 밸브(B313)와 개폐 밸브(C314)를 개로 하여, 압축기(308)가 구동된다. 압축기(308)로부터 토출된 냉매는, 실내 열교환기(304)에서 일부가 응축하고, 다시 실외 열교환기(307)에서 응축된 후, 각각 팽창 밸브(B310), 팽창 밸브(C311)에서 감압되어, 증발기(305), 제2 증발기(306)로 공급된다. 그리고, 증발기(305), 제2 증발기(306)에서 증발한 냉매가 압축기(308)로 환류한다. 또한, 콜드 전용실(302), 제2 콜드 전용실(303) 내, 소정의 온도에 도달한 저장실은, 해당하는 팽창 밸브(B310), 팽창 밸브(C311)를 폐색하여 냉매의 공급을 정지한다. 또한, 모든 저장실이 소정의 온도에 도달하면 압축기(308)는 운전을 정지한다. Next, when the hot /
여기서, 콜드 전용실(302) 및 제2 콜드 전용실(303)을 냉각할 때에 생기는 냉매의 응축 폐열을 이용하여, 핫/콜드 절환실(301)을 효율적으로 가온할 수 있으므로, 전기 히터 등의 별도의 가열 수단을 이용하여 핫/콜드 절환실(301)을 가온하는 경우에 비해, 소비 전력량을 삭감시킬 수 있다. Here, the hot /
다음에, 가온하는 경우의 핫/콜드 절환실(301)의 실온 변화에 대한, 압축기(308)의 회전수 및 보조 히터(316)의 ON/OFF 상태의 변화에 대해서 도 26을 이용하여 상세히 설명한다. Next, the change of the rotation speed of the
도 26은 가로축에 시간 구분 t0∼t27을 정한 타임 챠트이고, 위부터 순서대로 핫/콜드 절환실(301)의 실온의 변화, 실내 열교환기(304)의 응축 온도의 변화, 보조 히터(316)의 ON/OFF 상태, 압축기(308)의 회전수, 보조 히터(316)와 압축기(308) 등으로 이루어지는 히트 펌프 시스템의 가온 능력의 총 합을 표시한 것이다. 또한, 실온의 세로축에 기재되어 있는 T0는 외기 온도, T1는 보조 히터(316)를 넣 는 기준인 히터 ON 온도 및 보조 히터(316)를 컷하는 기준인 히터 OFF 온도, T2는 압축기(308)의 회전수를 증속하는 기준인 시프트 UP 온도, T3는 압축기(308)의 회전수를 감속하는 기준인 시프트 DOWN 온도를 가리킨다. 또한, 응축 온도의 세로축에 기재되어 있는 Tp는 핫/콜드 절환실(301)에 저장된 상품의 가온시의 목표 온도, Tq는 압축기(308)의 신뢰성을 확보하는 데에 있어서 바람직한 상한의 응축 온도를 나타낸다. FIG. 26 is a time chart in which time divisions t0 to t27 are defined on the horizontal axis, the change in the room temperature of the hot /
여기서, 보조 히터(316)는 실온이 히터 ON 온도보다 낮아지면 ON으로 되고, 히터 OFF 온도 이상으로 되면 OFF로 된다. 또한, 압축기(308)는 실온이 시프트 UP 온도보다 낮아지면 회전수를 N1, N2, N3, N4의 순으로 증속하고, 시프트 DOWN 온도 이상으로 되면 회전수를 N4, N3, N2, N1의 순으로 감속한다. 일반적으로, 리시프로형의 압축 기구를 가지는 압축기(308)에서 최저 회전수 N1는 20∼30rps 정도이고, 최저 회전수 N1와 최고 회전수 N4의 비율은 1대 3∼4정도로 설정된다. 이와 같이, 압축기(308)의 회전수를 불연속으로 변화시키는 것은, 특정한 회전수로 공진하여 이상(異常) 진동이나 소음이 발생하는 것을 회피하기 위함으로, 자동 판매기와 같이 실내 설치되는 기기에 있어서는 특히 중요하다. Here, the
도 26에 있어서, 시간 t0은 실온이 외기 온도(T0) 가까이 까지 저하한 초기 기동 상태이고, 실온이 T1보다 낮으므로, 보조 히터(316)가 ON으로 된다. 또한, 압축기(308)는 최고 회전수 N4로 가동된다. 이는, 초기 기동 상태에서는 큰 가온 능력이 필요하므로, 전원 투입이나 도어 개폐로부터 초기 기동 상태를 검지하여 강제적으로 압축기(308)를 최고 회전수 N4로 가동했기 때문이다.
In FIG. 26, the time t0 is an initial starting state in which the room temperature has dropped to near the outside temperature T0, and since the room temperature is lower than T1, the
그리고, 시간 t3에서 실온이 T1를 넘으면 보조 히터(316)가 OFF 하고, 시간 t8에서 실온이 T3를 넘으면, 압축기(308)가 최저 회전수 N1로 감속한다. 시간 t8에서 압축기(308)의 회전수를 N4로부터 N1로 단숨에 내리는 것은, 시간 t8∼t13의 구간에서 발생하는 실온의 과다 온도 상승을 억제하기 위함이다. 이는 초기 기동 상태에서 압축기(308)를 최고 회전수 N4로 장시간 운전하였으므로, 응축 온도가 상승하여 실내 열교환기(304) 및 그 주변 부재가 시간 t6∼t8의 구간에서 과다 온도 상승으로 되고, 압축기(308)의 회전수를 서서히 내리더라도 가열 능력이 내려가지 않으므로, 압축기(308)의 회전수를 단숨에 내리는 것이다. When the room temperature exceeds T1 at the time t3, the
그리고, 시간 t8∼t18의 구간에서 압축기(308)를 최저 회전수 N1로 유지함으로써, 실온이 서서히 저하하고, 시간 t19에서 실온이 T2를 밑돌면 압축기(308)를 회전수 N1로부터 N4로 차차 증속해 간다. 이 결과, 다시 실내 열교환기(304)의 응축 온도가 상승함으로써 가온 능력이 높아지고, 시간 t22 이후에 실온이 다시 상승한다. Then, by maintaining the
그 후는, 실온이 T3를 넘으면 압축기(308)를 차차 감속하고, 실온이 T2를 밑돌면 압축기(308)를 순차 증속하는 것을 반복하여 실온을 안정시켜 간다. 또한, 외기 온도가 높아 가온 부하가 작을 때에, 압축기(308)를 최저 회전수 N1로 운전해도 실온이 T3보다도 더 상승하여 실온의 상한 온도 (도시하지 않음)를 넘으면, 압축기(308)의 운전을 정지한다. After that, if the room temperature exceeds T3, the
이와 같이, 보조 히터(316)의 히터 ON 온도 및 히터 OFF 온도보다도 높은 온도로, 압축기(308)의 능력을 제어함으로써, 보조 히터(316)에 의한 가온을 극히 억 제하면서, 효율높은 히트 펌프를 이용하여 실온의 안정 제어를 실현할 수 있다. In this way, by controlling the capacity of the
또한, 압축기(308)를 순차 증속 혹은 순차 감속하는 시간 간격, 즉 압축기(308)의 회전수를 변화시키고 나서 다음 변화를 행하기까지의 대기 시간을, 몇분에서 몇십분 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 압축기(308)의 회전수를 급격히 증속 혹은 감속시켜도 가온 능력을 급격히 변화시킬 수 없으므로, 실온이 안정되고 나서 압축기(308)의 회전수를 급격하게 변화시키면 실내 열교환기(304)의 과다 온도 상승이 커져, 오히려 실온의 변동을 증가시킨다. Moreover, it is preferable to set the waiting time until the next change is made after changing the time interval which the
또한, 보조 히터(316)를 실내 열교환기(304)의 바람 위쪽에 설치함으로써, 실온이 특히 낮은 초기 기동 상태에서 실내 열교환기(304)에 실온보다도 높은 공기를 공급할 수 있고, 압축기(308)가 기동하여 응축 온도가 상승하기 까지의 시간을 단축하는 것을 기대할 수 있다. In addition, by installing the
또한, 종래의 자동 판매기는, 에너지 절약을 목적으로 히트 펌프로 가온 하는 시스템이 제안되어 있다. 이러한 제안은 일본국 특개 2002-277147호 공보에 개시되어 있다. Moreover, the conventional vending machine is proposed the system which heats up with a heat pump for the purpose of energy saving. Such a proposal is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-277147.
도 27은, 일본국 특개 2002-277147호 공보에 기재된 종래의 자동 판매기의 냉매 회로도를 도시하는 것이다. 도 27에 도시하는 바와 같이, 자동 판매기의 저장고 내는 3개로 분할되고, 냉각 전용고(이하 좌실이라고 한다), 냉각 가온고(B)(이하 중실이라고 한다), 냉각 가온고(C)(이하 우실이라고 한다)에 각각 대응하고, 후에 상술하는 이용측 유닛(401A)(특정 이용측 유닛), 이용측 유닛(401B) 및 이용측 유닛(401C)이 설치되고, 각 유닛에는 각각 송풍기가 설치되어 있다. 자동 판매 기의 저장고 외측에는, 열원측 유닛(402) 및 송풍기(420)가 설치되어 있다. 그리고, 이들 열원측 유닛(402), 이용측 유닛(401A∼401C)으로 자동 판매기의 냉각 가온 장치가 구성된다. 27 shows a refrigerant circuit diagram of a conventional vending machine described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-277147. As shown in FIG. 27, the vault inside the vending machine is divided into three, a cooling exclusive storage (hereinafter referred to as a left chamber), a cooling heating chamber B (hereinafter referred to as a solid chamber), and a cooling heating chamber C (hereinafter referred to as a lower compartment). The
다음에, 냉매 회로에 대해서 설명한다. 열원측 유닛(402)은, 압축기(418)와 열원측 열교환기(419)와 기액 분리기(421) 등으로 구성되는 동시에, 이용측 유닛(401A, 401B) 및 (401C)은, 이용측 열교환기(412A, 412B) 및 (412C)를 갖고 있다. 그리고, 열원측 열교환기(419)를 압축기(418)의 냉매 토출관(403)과 냉매 흡입관(404)으로 절환 밸브(405A, 405B)를 분기 접속한다. 한편, 열원측 유닛(402)과 이용측 유닛(401A, 401B, 401C)을 접속하는 유닛간 배관(406)을 냉매 토출관(403)과 분기 접속된 고압 가스관(407)과, 냉매 흡입관(404)과 분기 접속된 저압 가스관(408)과, 액관(409)으로 구성하고 있다. Next, the refrigerant circuit will be described. The heat
그리고, 이용측 유닛(401A)의 이용측 열교환기(412A)는, 저압 가스관(408)과 접속되는 동시에, 액관(409)에는 전동 팽창 밸브 등의 냉매 유량 제어 밸브(414)를 통해 접속되어 있다. 또한, 이용측 유닛(401B, 401C)의 이용측 열교환기(412B, 412C)는, 고압 가스관(407)과 저압 가스관(408)에 각각 절환 밸브(410A, 410B, 411A, 411B)를 통해 분기 접속되고, 액관(409)에는 전동식 팽창 밸브 등의 냉매 유량 제어 밸브(415, 416)를 통해 접속되어 있다. The use
또한, 전동식 팽창 밸브 등의 냉매 유량 제어 밸브(417)가 액관(409)에 개재되어 있다. 또한, 좌실은 냉각만 행하므로, 이용측 유닛(401A)에는 이용측 유닛(401B, 401C)과 같은 절환 밸브(410A, 410B, 41lA, 411B)는 설치되어 있지 않지만, 절환 밸브를 냉매 토출관(403)과 냉매 흡입관(404)으로 분기 접속하여, 가온도 가능하게 해도 된다. 또한, 좌실을 가온 전용고로 해도 되고, 그 경우에는 당연히 이용측 열교환기(412A)는 고압 가스관(407)에 접속되게 된다. In addition, a refrigerant flow
여기서, 종래예의 각 열교환기의 용량은, 이용측 열교환기(412B)의 용량을 1로 한 경우, 이용측 열교환기(412C)의 용량이 2, 이용측 열교환기(412A)의 용량이 3, 열원측 열교환기(419)의 용량은 6이 되도록 설정되어 있다. Here, when the capacity of each heat exchanger of the prior art sets the capacity of the use
다음에, 도 28은, 일본국 특개 2002-277147호 공보에 기재된 종래의 자동 판매기의 제어 장치의 구성도를 도시하는 것이다. 도 28에 도시하는 바와 같이, 제어 장치(C)는, 범용 마이크로 컴퓨터(422)에 의해 구성되어 있고, 입력측에는 상품의 선택 버튼과, 좌실, 중실, 우실의 각각에 장착되는 온도 검출 수단으로서의 온도 센서(423A, 423B, 423C)가 접속되어 있다. 또한, 마이크로 컴퓨터(422)의 출력측에는, 각 절환 밸브(405A, 405B, 410A, 410B, 411A, 411B)와, 각 냉매 유량 제어 밸브(414, 415, 416)와, 냉매 유량 제어 밸브(417)와, 압축기(418), 각 송풍기 및 각 상품 반출 장치가 접속되어 있다. Next, FIG. 28 shows the block diagram of the control apparatus of the conventional vending machine described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-277147. As shown in FIG. 28, the control apparatus C is comprised by the general-
또한, 도 29는, 일본국 특개 2002-277147호 공보에 기재된 종래의 자동 판매기의 구성도를 도시한다. 도 29에 도시하는 바와 같이, 압축기(418)와 열원측 열교환기(419)를 동일한 풍로 내에 설치하여 방열 팬(420)에 의해 동시에 열교환하도록 구성되어 있다. 29 shows a block diagram of a conventional vending machine described in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-277147. As shown in FIG. 29, the
이상과 같이 구성된 자동 판매기에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다. The operation of the vending machine configured as described above will be described below.
우선, 좌실, 중실, 우실 전체를 냉각고로 하여 상품을 냉각하는 경우에 대해 서 설명한다. First, the case where the goods are cooled by using the whole of the left chamber, the solid chamber and the right chamber as a refrigerator is described.
상기 온도 센서(423A, 423B, 423C)가 검출한 온도가 냉각 설정 온도 이상인 경우, 마이크로컴퓨터(422)는, 열원측 열교환기(419)의 냉매 토출관(403)의 절환 밸브(405A)를 열고, 냉매 흡입관(404)의 절환 밸브(405B)를 닫고, 또한, 이용측 열교환기(412B, 412C)의 고압 가스관(407)의 절환 밸브(410A, 411A)를 닫고, 저압 가스관(408)의 절환 밸브(410B, 411B)를 연다. When the temperature detected by the
이에 따라, 압축기(418)로부터 토출된 냉매는, 냉매 토출관(403), 절환 밸브(405A), 열원측 열교환기(419)로 순차 흘러 여기서 응축 액화한 후, 냉매 유량 제어 밸브(417) 및 액관(409)을 거쳐, 각 이용측 유닛(401A, 401B, 401C)의 냉매 유량 제어 밸브(414, 415, 416)로 분배되어, 여기서 감압된다. Accordingly, the refrigerant discharged from the
또한, 이 때 마이크로컴퓨터(422)는, 냉매 유량 제어 밸브(417)를 전부 개(開)로 하는 동시에, 냉매 유량 제어 밸브(414, 415, 416)는 온도 센서(423A, 423B, 423C)의 출력에 따라서 감소량이 조절된다. 이 후, 각 냉매 유량 제어 밸브(414, 415, 416)를 거친 냉매는, 각 이용측 열교환기(412A, 412B, 412C)에 유입하여 증발 기화한 후, 이용측 열교환기(412B, 412C)에서는, 절환 밸브(410B, 411B)를 거쳐 저압 가스관(408)으로 들어가고, 이용측 열교환기(412A)에서는 그대로 저압 가스관(408)으로 들어 간다. 그리고, 저압 가스관(408)에서 합류한 냉매는, 냉매 흡입관(404), 기액 분리기(421)를 순차 거쳐 압축기(418)로 흡입된다. At this time, the
이와 같이, 이 경우에는 열원측 열교환기(419)는 응축기로서 작용하고, 전체 이용측 열교환기(412A, 412B, 412C)는 증발기로서 작용하므로, 좌실, 중실, 우실 전체가 동시에 냉각되게 된다. 또한, 상술과 같이 열원측 열교환기(419)의 용량은, 전체 이용측 열교환기(412A∼412C)의 용량의 총 합에 대략 같아지므로, 증발기로서 작용하는 이용측 열교환기(412A, 412B, 412C)로부터의 폐열은 열원측 열교환기(419)로 충분히 방산할 수 있다. Thus, in this case, since the heat source
다음에, 좌실 및 중실을 냉각하는 한편, 우실은 가온하는 경우에 대해서 설명한다. Next, the case where the left chamber and the solid chamber are cooled while the right chamber is heated will be described.
예를 들면 온도 센서(423A, 423B)가 검출한 온도가 냉각 설정 온도 이상인 경우, 마이크로컴퓨터(422)는 열원측 열교환기(419)의 절환 밸브(405A)를 여는 동시에, 절환 밸브(405B)를 닫고, 또한, 냉각할 이용측 열교환기(412B)의 절환 밸브(410A)를 닫고, 절환 밸브(410B)는 열고, 또한, 가온할 이용측 열교환기(412C)의 절환 밸브(411A)를 열고, 절환 밸브(411B)를 닫는다. For example, when the temperature detected by the
이에 따라, 압축기(418)로부터 토출된 냉매의 일부는 냉매 토출관(403), 절환 밸브(434A)를 순차 거쳐, 열원측 열교환기(419)에 흐르는 동시에, 나머지 냉매는 고압 가스관(407)을 거쳐, 가온할 이용측 유닛(401C)의 절환 밸브(411A)로부터 이용측 열교환기(412C)로 유입된다. 그리고, 이 이용측 열교환기(412C)와 열원측 열교환기(419)에서 응축 액화된다. 이들 열교환기(412C, 419)에서 응축 액화된 냉매는, 액관(409)을 거쳐 이용측 유닛(401A, 401B)의 냉매 유량 제어 밸브(414, 415)에서 감압된 후, 각각의 이용측 열교환기(412A, 412B)에 유입하여 증발 기화한다. Accordingly, a part of the refrigerant discharged from the
또한, 마이크로컴퓨터(422)는, 냉매 유량 제어 밸브(416) 및 냉매 유량 제어 밸브(417)를 전부 개로 하는 동시에, 냉매 유량 제어 밸브(414, 415)는, 온도 센서(423A, 423B)의 출력에 따라서 조절된다. In addition, the
이용측 열교환기(412A)를 거친 냉매는 저압 가스관(408)에, 또한, 이용측 열교환기(412B)를 거친 냉매는 절환 밸브(410B)를 거친 후 저압 가스관(408)에 유입되어 합류하고, 냉매 흡입관(404), 기액 분리기(421)를 순차 거쳐 압축기(418)에 흡입된다. 이와 같이, 이 경우에는 이용측 열교환기(412C)는 응축기로서 작용하므로, 우실은 가온되고, 증발기로서 작용하는 이용측 열교환기(412A, 412B)에서 좌실 및 중실은 냉각되게 된다. The refrigerant passing through the utilization
이러한 냉각 가온 동시 운전 시, 이용측 유닛(401C)의 냉매 유량 제어 밸브(416)가 전부 개로서 냉매 압력 손실이 생기지 않도록 하고 있는데, 액관(409) 내의 액냉매 압력이 언밸런스하게 되지 않도록 마이크로컴퓨터(422)는 냉매 유량 제어 밸브(417)로 압력조정된다. In such cooling and heating simultaneous operation, the refrigerant flow
이와 같이, 이용측 유닛(401C)에서는 이용측 유닛(401A 및 401B)의 냉각 시에 생기는 폐열을 이용하여 우실의 가온을 행할 수 있으므로, 효율적으로 열 회수 및 이용을 행할 수 있어, 효율 좋은 운전을 행할 수 있다. 이 때문에, 전기 히터만으로 가온을 행했던 종래의 자동 판매기에 비해, 전력 소비량을 감소시킬 수 있어, 운전 비용의 저감을 도모할 수 있다. In this way, since the
다음에, 좌실을 냉각하는 동시에, 중실, 우실은 가온하는 경우에 대해서 설명한다. Next, the case where the left chamber is cooled and the solid chamber and the right chamber are heated will be described.
온도 센서(423A)가 검출한 온도가 냉각 설정 온도 이상인 경우, 상기 마이크 로컴퓨터(422)는 열원측 열교환기(419)의 절환 밸브(405A 및 405B)를 닫고, 또한, 가온할 이용측 열교환기(412B)의 절환 밸브(410A)를 열고, 절환 밸브(410B)를 닫고, 이용측 열교환기(412C)의 절환 밸브(411A)를 열고, 절환 밸브(411B)를 닫는다. When the temperature detected by the
이에 따라, 압축기(418)로부터 토출된 냉매는 냉매 토출관(403), 고압 가스관(407)을 거쳐 가온할 각 이용측 유닛(401B, 401C)의 각 절환 밸브(410A, 41lA)에서 각 이용측 열교환기(412B, 412C)로 유입되고, 이들 이용측 열교환기(412B, 412C)에서 응축 액화되게 된다. 그리고, 이들 이용측 열교환기(412B, 412C)에서 응축 액화된 냉매는, 액관(438)을 거쳐 이용측 유닛(401A)의 냉매 유량 제어 밸브(414)에서 감압된 후, 이용측 열교환기(412A)에서 증발 기화된다. Accordingly, the refrigerant discharged from the
또한, 마이크로컴퓨터(422)는 냉매 유량 제어 밸브(415, 416) 및 냉매 유량 제어 밸브(417)를 전부 개로 하는 동시에, 냉매 유량 제어 밸브(414)는 온도 센서(423A)의 출력에 따라서 조절된다. Further, the
이용측 열교환기(412A)를 거친 냉매는 저압 가스관(408)에 유입되고, 냉매 흡입관(404), 기액 분리기(421)를 순차 거쳐 압축기(418)에 흡입된다. 이와 같이, 이 경우에는 응축기로서 작용하는 이용측 열교환기(412B, 412C)에서 중실, 우실이 가온되고, 증발기로서 작용하는 이용측 열교환기(412A)에서 좌실이 냉각되게 된다. The refrigerant passing through the use-
이상과 같이, 이용측 유닛(401B, 401C)에 의한 가온은, 이용측 유닛(401A)의 냉각 시에 생기는 폐열을 이용하여 행해지므로, 효율적으로 열회수 및 이용을 행할 수 있어, 효율 좋은 운전을 행할 수 있다.
As mentioned above, since the heating by the
여기서, 종래예에 있어서의 각 이용측 열교환기(412A, 412B, 412C)의 각각의 용량은, 상술과 같이 이용측 열교환기(412A)의 용량(비율3) = 이용측 열교환기(412B)의 용량(비율1) + 이용측 열교환기(412C)의 용량(비율2) 으로 되어 있다. 이에 따라, 이용측 열교환기(412A)가 증발기로서 작용할 때의 폐열을 전부 이용하여 이용측 열교환기(412B, 412C)를 가온할 수 있으므로, 열원측 열교환기(419)를 사용하여 폐열 처리할 필요가 없어져, 낭비없는 열회수에 의한 효율 좋게 행할 수 있다. Here, the respective capacity of each of the use
따라서, 이 경우에도 전기 히터만으로 가온을 행했던 종래의 자동 판매기에 비해, 전력 소비량을 삭감할 수 있어, 운전 비용의 저감을 도모할 수 있다. Therefore, even in this case, the power consumption can be reduced, compared to the conventional vending machine which has been heated only by the electric heater, and the operation cost can be reduced.
여기서, 외기의 열을 이용하여 냉각 가온하는 이러한 종류의 히트 펌프에 있어서는, 압축기(418)와 열원측 열교환기(419)를 동일한 풍로 내에 설치하여 방열 팬(424)으로 동시에 열교환하는 것이 알려져 있다. 그리고, 열원측 열교환기(419)를 응축기로서 작용시키는 경우는, 압축기(418)와 열원측 열교환기(419)를 동시에 공냉할 수 있으므로 좋다. Here, in this type of heat pump that cools and warms using the heat of the outside air, it is known that the
그러나, 외기 온도가 낮아 열원측 열교환기(419)를 증발기로서 작용시키는 경우에는, 압축기(418)의 온도가 너무 저하되어 냉매가 압축기(418)내에서 응축 체류하여 시스템 내의 냉매가 부족한 등의 문제가 생긴다. However, when the outside air temperature is low and the heat source
그래서, 도 30a와 도 30b는, 일본국 특개평 8-193590호 공보에 기재된 종래의 압축기 단열 부재의 구성도를 도시하는 것이다. 도 30a와 도 30b에 도시하는 바와 같이, 압축기(418)의 온도가 너무 저하되지 않도록 압축기(418)를 유리 섬유 등의 단열재(424)로 둘러싸는 구조가 제안되어 있다. Therefore, FIG. 30A and FIG. 30B show the block diagram of the conventional compressor insulation member of Unexamined-Japanese-Patent No. 8-193590. As shown to FIG. 30A and FIG. 30B, the structure which surrounds the
또한, 열원측 열교환기(419)는, 능력이 높은 핀(fin) 튜브 열교환기가 이용되고 있다. As the heat source
가온 시스템 및 이를 이용한 자동 판매기는 저장고 내 응축기와, 저장고 외 증발기를 구비하고, The heating system and the vending machine using the same include a condenser in the reservoir and an evaporator outside the reservoir,
저장고 내의 온도를 50∼70℃로 유지시킨다. The temperature in the reservoir is maintained at 50 to 70 ° C.
가온 시스템 및 이를 이용한 자동 판매기는 저장고 내 응축기와, 저장고 외 증발기를 구비하고, The heating system and the vending machine using the same include a condenser in the reservoir and an evaporator outside the reservoir,
저장고 내의 온도는 50∼70℃로 유지되고, The temperature in the reservoir is maintained at 50 to 70 ℃,
상용의 증발 온도를 -10∼10℃로 하고, 상용의 응축 온도는 60∼80℃이다.The commercial evaporation temperature is -10 to 10 ° C, and the commercial condensation temperature is 60 to 80 ° C.
자동 판매기는 상품을 수납하는 핫/콜드 절환실과, The vending machine has a hot / cold switching room for storing goods,
압축기와 응축기와 팽창 기구와 증발기로 이루어지고, 대기의 열을 이용하여 상기 핫/콜드 절환실을 가온하는 히트 펌프 시스템과,A heat pump system comprising a compressor, a condenser, an expansion mechanism, and an evaporator, and heating the hot / cold switching chamber by using atmospheric heat;
히트 펌프 시스템과 동시에 핫/콜드 절환실을 가온하는 가열원으로서의 히터와, A heater as a heating source which heats a hot / cold switching room simultaneously with a heat pump system,
핫/콜드 절환실의 실내 공기 온도를 검지하는 실내 온도 센서와, An indoor temperature sensor that detects the indoor air temperature in the hot / cold switching room,
실내 온도 센서의 검출 온도와 미리 설정된 기준 온도의 비교에 따라서 압축기의 회전수를 제어하는 온도 조정용 제어 장치를 구비하고, And a temperature adjusting control device for controlling the number of revolutions of the compressor in accordance with the comparison between the detected temperature of the room temperature sensor and the preset reference temperature.
실내 온도 센서의 검출 온도가, 압축기의 회전수를 증속하는 시프트 UP 온 도 이하에서는 시프트 UP 대기 시간마다 압축기는 증속하고, 실내 온도 센서의 검출 온도가 시프트 DOWN 온도 이상에서는 시프트 DOWN 대기 시간마다 상기 압축기는 감속하는 자동판매기. If the detected temperature of the room temperature sensor is equal to or lower than the shift UP temperature at which the rotation speed of the compressor is increased, the compressor is increased at every shift UP waiting time, and if the detected temperature of the room temperature sensor is higher than the shift DOWN temperature, the compressor is increased every shift DOWN waiting time. Vending machine slowing down.
자동 판매기는 상품을 수납하는 핫/콜드 절환실과, The vending machine has a hot / cold switching room for storing goods,
핫/콜드 절환실 내에 설치된 실내 응축기와, An indoor condenser installed in a hot / cold switching room,
상품을 수납하는 구획 외에 설치된 스파이럴 핀 튜브로 형성한 실외 열교환기와, An outdoor heat exchanger formed of a spiral fin tube installed outside a compartment for storing a product,
압축기와, With compressor,
방열 팬과 풍로를 구비하고, Equipped with heat dissipation fan and air path,
풍로의 내부에 실외 열교환기와 방열 팬이 배치되어, 가온 시스템을 갖는다. An outdoor heat exchanger and a heat radiating fan are arranged inside the air passage, and have a heating system.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
Best Mode for Carrying Out the Invention
(실시 형태 1) (Embodiment 1)
상기 종래의 구성에서는, 핫/콜드 절환실을 가온하는 동시에 콜드 전용실 및 제2의 콜드 전용실을 냉각하기 위해서, 응축 온도 60℃ 이상이고 또한 증발 온도 -10℃ 이하를 동시에 실현할 필요가 있고, 이러한 고 압축비 조건에 견디는 중저온용 압축기를 새롭게 개발하지 않으면 안된다는 과제가 있다. In the above conventional configuration, in order to heat the hot / cold switching chamber while cooling the cold dedicated chamber and the second cold dedicated chamber, it is necessary to simultaneously realize the condensation temperature of 60 ° C or more and the evaporation temperature of -10 ° C or less. There is a problem that a new low-temperature compressor must be developed to withstand the compression ratio condition.
일반적으로, 냉동 공조용 압축기는 증발 온도가 -30∼-20℃로 비교적 낮은 냉동용 저온용 압축기와, 증발 온도가 -10∼+10℃로 비교적 높은 공조용 고온용 압축기, 및 이들 중간의 증발 온도 -20∼-10℃용의 중온용 압축기로 크게 구별된다. 찬 음료의 온도가 5℃, 뜨거운 음료의 온도가 55℃인 자동 판매기에 있어서는, 찬 음료를 냉각하기 위해서 중온용 압축기 혹은 저온용 압축기가 이용된다. Generally, refrigeration air conditioning compressors have a low temperature refrigeration compressor for a relatively low evaporation temperature of -30 to -20 ° C, a high temperature air conditioning compressor for a relatively high evaporation temperature of -10 to + 10 ° C, and intermediate evaporation. It is largely classified into a medium temperature compressor for a temperature of -20 to -10 ° C. In the vending machine where the temperature of the cold drink is 5 ° C and the temperature of the hot drink is 55 ° C, a medium temperature compressor or a low temperature compressor is used to cool the cold drink.
또한, 이들 압축기를 이용하는 시스템은, 상온 대기와 열교환하는 것을 전제로 설계되어 있으므로, 통상, 압축기의 사용 범위는 응축 온도 60℃ 이하로 제한되어 있다. 따라서, 뜨거운 음료 주위의 고온 분위기를 가온하기 위해서는 이 제한을 넘는 응축 온도 60∼80℃에 견디는 압축기의 개발이 불가결하다. 결과로서, 찬 음료와 뜨거운 음료를 동일 시스템으로 실현하기 위해서는, 증발 온도 -30∼-10℃이고 또한 응축 온도 60∼80℃의 범위에서 사용가능한 압축기를 새롭게 개발할 필요가 있다. Moreover, since the system using these compressors is designed on the premise of heat-exchanging with normal temperature atmosphere, the use range of a compressor is normally limited to 60 degrees C or less of condensation temperature. Therefore, in order to warm the high temperature atmosphere around a hot drink, the development of the compressor which endures the condensation temperature 60-80 degreeC beyond this limit is indispensable. As a result, in order to realize cold and hot beverages in the same system, it is necessary to newly develop a compressor that can be used at an evaporation temperature of -30 ° C to -10 ° C and a condensation temperature of 60 ° C to 80 ° C.
본 발명은, 종래의 과제를 해결하는 것으로, 압축기의 동작 조건에 착안하여 용이하게 실현할 수 있는 가온 시스템을 제안하고, 가온 시의 소비 전력량을 삭감시킬 수 있는 자동 판매기를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the conventional problems, and proposes a heating system that can be easily realized by focusing on the operating conditions of the compressor, and an object of the present invention is to provide a vending machine that can reduce the amount of power consumed during heating.
상기 종래의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 자동 판매기는, 콜드 전용실 및 제2의 콜드 전용실의 냉각 수단과는 별도로, 핫/콜드 절환실을 가온하는 전용 가온 시스템을 가짐과 동시에, 이 가온 시스템은, R600a를 냉매로 하는 고온용 리시프로형 압축기와, 저장고 내 응축기와, 저장고 외 증발기를 구비한다. In order to solve the said conventional subject, the vending machine of this invention has the exclusive heating system which heats a hot / cold switching room separately from the cooling means of a cold exclusive room and the 2nd cold exclusive room, and this heating system Silver is provided with the high temperature | pressure receiver type compressor which uses R600a as a refrigerant | coolant, a condenser in a reservoir, and an evaporator outside a reservoir.
이에 따라, 전용으로 설계된 저장고 외 증발기에서 저장고 외의 대기와 열교환함으로써, 증발 온도 -10∼10℃의 고온 조건으로 유지하여 압축비를 저감할 수 있음과 동시에, R600a를 냉매로 하는 고온용 리시프로형 압축기를 이용함으로써, 대량으로 생산되는 R134a를 냉매로 하는 저온용 리시프로형 압축기의 주요 구성 부품을 유용하여, 증발 온도 -10∼10℃, 응축 온도 60∼80℃의 힘든 가온 조건에서 압축기의 내구성 확보와 압축기의 고효율화를 용이하게 실현할 수 있다. Accordingly, by exchanging heat with the atmosphere outside the reservoir in a specially designed storage evaporator, the compression ratio can be reduced by maintaining the evaporation temperature at a high temperature of -10 to 10 ° C, and a high temperature receiver type compressor using R600a as a refrigerant. It is possible to use the main components of the low-temperature recipro-type compressor using R134a, which is produced in large quantities, as a refrigerant, thereby ensuring durability of the compressor under severe heating conditions with an evaporation temperature of -10 to 10 ° C and a condensation temperature of 60 to 80 ° C. And high efficiency of the compressor can be easily realized.
본 발명의 자동 판매기는, 핫/콜드 절환실을 가온하는 전용 가온 시스템을 가짐으로써, 전기 히터 등의 가온 효율이 1정도인 가열 수단에 비해, 2배 정도의 가온 효율을 용이하게 실현할 수 있으므로, 자동 판매기의 소비 전력량을 대폭 삭감시킬 수 있다. Since the vending machine of the present invention has a dedicated heating system for heating the hot / cold switching room, it is possible to easily realize about twice the heating efficiency as compared with heating means having a heating efficiency of about 1, such as an electric heater. The power consumption of the vending machine can be greatly reduced.
일례로서, 냉동 기기에 사용되는 각종 냉매에 대해서, 증발 온도 -15℃/응축 온도 70℃의 조건에서의 저압 압력, 고압 압력, 압축비, 토출 가스 온도, 및 체적 능력과 이론 효율의 상대치가 (표1)에, 증발 온도 5℃/응축 온도 70℃의 조건에서의 저압 압력, 고압 압력, 압축비, 토출 가스 온도, 및 체적 능력과 이론 효율의 상대치가 (표2)에 표시되어 있다. 여기서, (표1) 및 (표2)의 값은, 과냉각 0℃, 흡입 가스 온도 32℃, 단열 압축 조건에서의 계산치이다. 또, (표1) 및 (표2)에 있어서의 R407C는 액상선과 기상선의 평균 온도가 소정 온도가 되는 저압 압력 및 고압 압력을 선정하고 있다.
As an example, for various refrigerants used in refrigeration equipment, low pressure pressure, high pressure pressure, compression ratio, discharge gas temperature, and relative values of volumetric capacity and theoretical efficiency at conditions of evaporation temperature -15 ° C / condensation temperature of 70 ° C In 1), the low pressure pressure, the high pressure pressure, the compression ratio, the discharge gas temperature, and the relative values of the volumetric capacity and the theoretical efficiency under the conditions of the evaporation temperature of 5 ° C / condensation temperature of 70 ° C are shown in Table 2. Here, the value of Table 1 and Table 2 is a calculated value in
(표 1) (Table 1)
(표 2)(Table 2)
(표1) 에 표시한 바와 같이, 증발 온도 -15℃/응축 온도 70℃의 조건에서는, 고 비점(沸點) 냉매인 R134a나 R600a를 이용하면, 압축비가 12를 넘으므로, 과 압축이 발생하는 실제의 동작 조건에서 토출 가스 온도가 이상 상승하여 압축기의 내구성이 저하하는 것이 우려된다. 그와 동시에, 저 비점 냉매인 R407C나 R290를 이용하면 고압 압력이 2.5MPa를 넘으므로, 베어링부의 내하중성이 부족하여 이상 마모가 발생하여 압축기의 내구성이 저하하는 것이 염려된다. As shown in Table 1, under conditions of an evaporation temperature of -15 ° C / condensation temperature of 70 ° C, when the high boiling point refrigerants R134a or R600a are used, the compression ratio exceeds 12, which causes excessive compression. It is concerned that discharge gas temperature rises abnormally under actual operating conditions and durability of a compressor falls. At the same time, when the low boiling point refrigerants R407C or R290 are used, the high-pressure pressure exceeds 2.5 MPa. Therefore, there is a concern that the load resistance of the bearing portion is insufficient, abnormal wear occurs, and the durability of the compressor decreases.
한편, (표2)에 표시한 바와 같이, 증발 온도 5℃/응축 온도 70℃의 조건에서는, 고 비점 냉매인 R134a나 R600a를 이용하면 압축비가 9이하로 되어 통상의 사용 가능 범위로 된다. 또한, R600a는 R134a에 비해 체적 능력이 작고 또한 고 효율이므로, 자판기의 단열재로 둘러싸인 저장실을 가온하는 가온 시스템과 같이 소 능력 또한 고 효율이 요구되는 용도에 적합하다. 또한, 이 응축 온도 조건에서는, 저 비점 냉매인 R407C나 R290를 이용하면 고압 압력이 증대하여 압축기의 내구성에 문제가 생기는 것은 틀림없다. On the other hand, as shown in Table 2, under conditions of an evaporation temperature of 5 ° C./condensation temperature of 70 ° C., when the high boiling point refrigerants R134a or R600a are used, the compression ratio is 9 or less, and thus the normal usable range is obtained. In addition, since R600a has a smaller volume capacity and higher efficiency than R134a, it is suitable for applications requiring a small capacity and high efficiency, such as a heating system for warming a storage chamber surrounded by a heat insulating material of a vending machine. In addition, under this condensation temperature condition, when the low boiling point refrigerant | coolant R407C or R290 is used, a high pressure pressure will increase and the durability of a compressor must arise.
또한, 쉘 내가 증발 압력으로 유지되는 리시프로형 압축기를 이용함으로써, 단속 운전 시에 응축 압력이 저장고 내 온도 상당의 압력까지 상승하는 특성이 우수하여, 압축기의 단속에 수반되는 가온 손실을 삭감하여 고 효율화를 도모할 수 있다. In addition, by using the Rishipro type compressor in which the shell is maintained at the evaporation pressure, the condensation pressure rises to a pressure equivalent to the temperature in the reservoir during the intermittent operation, which is excellent, thereby reducing the heating loss accompanying the compressor's interruption. Efficiency can be aimed at.
또한, 본 발명은, 응축 온도를 약 80℃로 하여 음료캔 등의 온도를 실온으로부터 약 55℃의 뜨거운 온도까지 가온하는 상승 시간을 단축함과 동시에, 상승된 음료캔 등의 온도를 약 55℃의 뜨거운 온도로 유지할 때는, 응축 온도를 약 60℃로 하여 압축기를 거의 연속 운전함으로써 압축기의 단속에 수반되는 가온 손실을 삭감하여 고 효율화를 도모할 수 있다. In addition, the present invention shortens the rise time of heating the temperature of beverage cans and the like to room temperature from room temperature to a temperature of about 55 ° C with a condensation temperature of about 80 ° C, and increases the temperature of the beverage cans and the like to about 55 ° C. When maintaining the hot temperature at, the compressor can be operated at approximately 60 ° C. with the condensation temperature at about 60 ° C., thereby reducing the heating loss associated with the intermittence of the compressor and achieving high efficiency.
본 발명은, 증발 온도 0℃, 응축 온도 60℃에서의 최저 가온 능력을 100∼300W로 하는 인버터 압축기를 사용한 가온 시스템을 이용한 자동 판매기이므로, 상승된 음료캔 등의 온도를 약 55℃의 뜨거운 온도로 유지할 때에, 압축기의 회전수를 낮추어 최저 가온 능력을 100∼300W로 함으로써, 압축기를 거의 연속 운전해도 잉여의 가온 능력을 저장고 외로 배출할 필요가 없어 고 효율화를 도모할 수 있다. The present invention is a vending machine using a heating system using an inverter compressor having a minimum heating capacity of 100 to 300 W at an evaporation temperature of 0 ° C and a condensation temperature of 60 ° C. When maintaining the temperature of the compressor, by lowering the rotational speed of the compressor to 100W to 300W, even if the compressor is operated almost continuously, it is not necessary to discharge the excess heating capacity to the outside of the reservoir, thereby achieving high efficiency.
또한, 본 발명은, 압축기가, R134a를 냉매로 하고, 증발 온도 -30℃, 응축 온도 40℃에서의 냉동 능력이 50∼300W인 저온용 리시프로형 압축기와 주요 구성 부품을 공유화한 가온 시스템을 이용한 자동 판매기이므로, 통상의 공냉 응축기로 사용하는 압축기의 한계를 넘은 고 응축 온도에서의 내구성 확보와, 소능력 시의 고효율화가 동시에 실현됨과 동시에, 범용성이 높고 낮은 비용의 압축기를 실현할 수 있다. In addition, the present invention provides a heating system in which the compressor uses R134a as a refrigerant and shares the main components with a low-temperature reciprocating compressor having a refrigeration capacity of 50 to 300 W at an evaporation temperature of -30 ° C and a condensation temperature of 40 ° C. As a used vending machine, it is possible to realize durability at high condensation temperature beyond the limit of a compressor used as an ordinary air-cooled condenser and to achieve high efficiency at the time of small capacity, and to realize a compressor with high versatility and low cost.
이하, 본 발명에 의한 자동 판매기의 실시의 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 종래와 동일 구성에 대해서는, 동일 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of the vending machine which concerns on this invention is described, referring drawings. In addition, about the structure similar to the former, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
도 1은 실시 형태 1의 자동 판매기의 냉매 회로도, 도 2는 실시 형태 1의 압축기의 사용 압력 범위를 나타내는 도면, 도 3은 실시 형태 1의 압축기의 능력을 나타내는 도면, 도 4는 실시 형태 1의 압축기의 효율을 나타내는 도면, 도 5는 실시 형태 1의 압축기의 단면도이다. 1 is a refrigerant circuit diagram of the vending machine of
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 자동 판매기는, 핫/콜드 절환실(101), 콜드 전용실(102), 제2의 콜드 전용실(103)로 이루어지는 저장실을 구비하고, R600a를 냉매로 하여, 고온용 리시프로형 압축기(120), 핫/콜드 절환실(101) 내에 설치된 절환실 응축기(121), 저장실 외에 설치된 절환실 증발기(122), 가온용 팽창 밸브(123)로 이루어지고, 핫/콜드 절환실(101)의 가온을 전용으로 행하는 가온 시스템을 갖는다.
As shown in Fig. 1, the vending machine of the present invention includes a storage chamber including a hot /
또한, 절환실 응축기(121)는 실내 열교환기(104)나 증발기(105), 제2의 증발기(106)와 마찬가지로 핀 튜브 열교환기의 형태인데, 성에 착상을 고려하지 않고 높은 응축 능력을 우선하여, 핀 간격이나 튜브 간격을 비교적 좁히는 동시에 냉매와 공기의 흐름이 대향류가 되도록 튜브의 접속이 설계되어 있다. 이 결과, 가온 능력 200∼300W에서 응축 온도와 분출 공기 온도의 차가 10℃ 정도로 억제된다. In addition, the
한편, 절환실 증발기(122)는 낮은 외기 온도에서의 성에 착상을 고려하여, 실내 열교환기(104)나 증발기(105), 제2의 증발기(106)와 동일하게 설계되어 있다. On the other hand, the
또한, 가온용 팽창 밸브(123)는 통과하는 냉매의 압력을 저하하여 증발 압력을 조정한다. 특히, 응축 온도가 아직 상승하지 않은 기동 직후에, 가온용 팽창 밸브(123)의 개도(開度)를 크게 하여 순환량을 증대함으로써, 응축 온도의 상승 특성을 개선할 수 있다. In addition, the
여기서, 고온용 리시프로형 압축기(120)는, R134a를 냉매로 하는 가정용 냉장고에 사용되는 저온용 리시프로형 압축기에, 냉매 R600a와 광유계 냉동기 오일을 떨어트린 것이다. 이 저온용 리시프로형 압축기는, DC 인버터로 구동되고, 표준 조건인 응축 온도 54.4℃, 증발 온도 -23.3℃에서의 냉동 능력으로 환산하여 100∼250W의 범위에서 능력 가변시킬 수 있다. Here, the high temperature
도 2는 본 발명의 압축기의 사용 압력 범위와 가정용 냉장고에 사용되는 저온용 리시프로형 압축기의 사용 압력 범위를 비교하여 나타낸 도면이다. 도 2에서, 종래예 A는 R134a를 냉매로 하여 가정용 냉장고에 사용되는 저온용 리시프로형 압축기이고, 일반적으로 증발 온도 -40∼-5℃, 응축 온도의 상한 60℃, 압축비 12 이하의 압력 범위에서 사용된다. 또한, 종래예 B는 R600a를 냉매로 하여 가정용 냉장고에 사용되는 저온용 리시프로형 압축기이고, 종래예 A와 같이 일반적으로 증발 온도 -40∼-5℃, 응축 온도의 상한 60℃, 압축비 12이하의 압력 범위에서 사용된다. 종래예 A와 종래예 B의 사용 압력 범위가 다른 것은, 동일 포화 온도에서의 압력이 R134a에 비해 R600a쪽이 상대적으로 낮기 때문이다. 2 is a view showing a comparison of the operating pressure range of the compressor of the present invention and the operating pressure range of the low-temperature recipro-type compressor used in the domestic refrigerator. In Fig. 2, Conventional Example A is a low-temperature lyspro type compressor used for a domestic refrigerator using R134a as a refrigerant, and generally has a pressure range of -40 to -5 deg. C, an upper limit of 60 deg. Condensation temperature, and a compression ratio of 12 or less. Used in In addition, the conventional example B is a low-temperature recipro-type compressor used for a domestic refrigerator using R600a as a refrigerant, and as in the conventional example A, the evaporation temperature is generally -40 to -5 ° C, the upper limit of the condensation temperature is 60 ° C, and the compression ratio is 12 or less. It is used in the pressure range of. The use pressure range of the conventional example A and the conventional example B is different because the pressure at the same saturation temperature is relatively lower in R600a than in R134a.
한편, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 고온용 리시프로형 압축기(120)는 R600a를 냉매로 하여, 증발 온도 -10∼+10℃, 응축 온도의 상한 75℃의 압력 범위에서 사용된다. 이 압력 범위는 종래예 A에서 나타낸 R134a를 냉매로 하여 가정용 냉장고에 사용되는 저온용 리시프로형 압축기의 범위 내이므로, 큰 문제없이 가동할 수 있다. 그래서, 본 발명의 고온용 리시프로형 압축기(120)는, 종래예 A에서 나타낸 R134a를 냉매로 하여 가정용 냉장고에 사용되는 저온용 레시프로형 압축기에, 냉매 R600a와 광유계 냉동기 오일을 떨어트려 사용하고 있다. On the other hand, as shown in Fig. 2, the high temperature
도 3 및 도 4는 본 발명의 압축기의 가온 능력 및 가온 효율을 나타내는 도면이다. 도 3 및 도 4에서 나타낸 값은, 응축 온도 60℃에서의 압축기 단체(單體)의 칼로리 미터(calorie meter) 실측치이다. 여기서, 종래예 A의 압축기의 기통 용적은 종래예 B의 기통 용적의 약 1/2이고, 종래예 A의 가온 능력과 가온 효율은 동일 동작 온도에서의 종래예 B와 거의 동등하다. 3 and 4 are views showing the heating capacity and the heating efficiency of the compressor of the present invention. 3 and 4 are calorie meter actual values of a single compressor at a condensation temperature of 60 ° C. Here, the cylinder volume of the compressor of the conventional example A is about 1/2 of the cylinder volume of the conventional example B, and the heating capacity and the heating efficiency of the conventional example A are nearly equivalent to the conventional example B in the same operation temperature.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 압축기의 가온 능력은 종래예 B의 압축기의 약 1/2인데, 증발 온도-10∼+10℃의 고온역에서는 동등 이상의 효율을 달성할 수 있다. 이는, 종래예 A 및 종래예 B의 압축기가 증발 온도 -30∼-15 ℃의 저온역에서 효율이 최적이 되도록 설계되어 있기 때문이다. 본 발명의 압축기를 증발 온도 -30∼-15℃의 저온역에서 사용하면, 베어링부에서의 슬라이드 손실 등의 고정 손실의 저하보다도 일량의 저하가 커져, 종래예 A 및 종래예 B의 압축기에 비교해 대폭 효율이 저하한다. 마찬가지로, 종래예 A 및 종래예 B의 압축기를 그대로 증발 온도 -10∼+10℃의 고온역에서 사용하면, 일량이 과대해져 베어링에서의 슬라이드 손실이 이상 증대하거나, 구동하는 모터의 토크 부족이 되어, 결과로서 효율 저하를 초래한다. As shown in Fig. 3 and Fig. 4, the heating capacity of the compressor of the present invention is about 1/2 of the compressor of the conventional example B, and at the high temperature region of the evaporation temperature of 10 to + 10 ° C., efficiency equal to or higher can be achieved. have. This is because the compressors of the conventional example A and the conventional example B are designed so that the efficiency is optimal in the low temperature region of the evaporation temperature of -30 to -15 占 폚. When the compressor of the present invention is used in a low temperature range of -30 to -15 ° C, the amount of work decreases more than the decrease of the fixed loss such as the slide loss in the bearing portion, and compared with the compressors of the conventional examples A and B. Significantly decreases the efficiency. Similarly, when the compressors of the conventional examples A and B are used in the high temperature range of -10 to + 10 ° C as they are, the work amount becomes excessive and the slide loss in the bearing increases abnormally, or the torque of the driving motor is insufficient. As a result, efficiency decreases.
따라서, 종래예 A에서 나타낸 R134a를 냉매로 하여 가정용 냉장고에 사용되는 저온용 리시프로형 압축기에, 체적 능력이 작은 R600a를 떨어트리고 또한 증발 온도 -10∼+10℃의 고온역에서 사용함으로써, 베어링에서의 슬라이드 손실 등의 고정 손실에 적당한 일량을 확보할 수 있다. 따라서, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 압축기는 종래예 B의 압축기와 동등 이상의 효율을 달성할 수 있다. Therefore, by using R134a shown in the conventional example A as a refrigerant, a low-temperature Ricpro type compressor used for a domestic refrigerator is used by dropping R600a having a small volume capability and using it at a high temperature range of -10 to + 10 ° C. A suitable amount of work can be secured for a fixed loss such as slide loss at. Thus, as shown in Figs. 3 and 4, the compressor of the present invention can achieve an efficiency equal to or higher than that of the conventional example B.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 압축기는 본래, 종래예 A에서 나타낸 압력 범위에서 사용할 수 있으므로, 종래보다 높은 75∼80℃의 응축 온도라도 문제없이 가동할 수 있음과 동시에, 높은 가온 효율을 유지할 수 있다. 또한, 80℃를 넘는 응축 온도에서는 토출 가스 온도가 100℃를 크게 넘고, 순환하는 냉동기 유 등의 열 열화가 우려되므로, 운전 중의 토출 가스 온도나 압축기 자체의 온도 상승에 주의해야 한다. In addition, as shown in Fig. 2, since the compressor of the present invention can be used in the pressure range shown in the conventional example A, it is possible to operate without problems even at a condensation temperature of 75 to 80 deg. Warming efficiency can be maintained. In addition, at the condensation temperature of more than 80 ° C., the discharge gas temperature greatly exceeds 100 ° C., and there is a fear of thermal deterioration of the circulating refrigeration oil and the like.
도 5는 본 발명의 고온용 압축기(120)의 단면도이다.
5 is a cross-sectional view of the
도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 고온용 압축기(120)는 밀폐 용기(1101)에 냉동기 오일(1102)과, 고정자(1103)와 회전자(1104)로 한쌍의 전동 요소(1105)와, 전동 요소(1105) 상에 설치된 압축 요소(1106)를 수납한 구성으로 이루어진다. As shown in FIG. 5, the
다음에, 압축 요소(1106)의 상세한 구성과 동작을 이하에 설명한다. Next, the detailed configuration and operation of the
크랭크 샤프트(1110)는 회전자(1104)를 압입 고정한 주축부(1111) 및 주축부(1111)에 대해 편심하여 형성된 편심부(1112)를 갖는다. 실린더 블록(1120)은 압축실(1122)과, 주축부(1111)를 지지하는 베어링부(1123)를 갖는다. 피스톤(1130)은 압축실(1122)에 끼워지고, 편심부(1112)와의 사이가 연결 수단(1131)에 의해서 연결되어 있다. The
압축기의 능력은 크랭크 샤프트(1110)의 회전 속도와 기통 용적의 곱에 의해서 결정된다. 기통 용적은, 피스톤(1130)이 배제하는 압축실(1122) 내의 용적이고, 편심부(1112)의 편심량과 피스톤(1130)의 외경에 의해서 결정된다. 본 발명의 압축기는, 도 3 및 도 4의 종래예 A에서 나타낸 R134a를 냉매로 하여 가정용 냉장고에 사용되는 저온용 리시프로형 압축기와 동일한 압축 요소와 전동 요소를 갖고, 동일한 편심부(1112)의 편심량과 피스톤(1130)의 외경으로 구성되어 있다. The capacity of the compressor is determined by the product of the rotational speed of the
철판을 적층한 밸런스 웨이트(1133)는 고정자(1104)에 고정된다. 밸브 플레이트(1135)는 압축실(1122)의 단면을 봉지하고, 고압실을 형성하는 헤드(1136)는 밸브 플레이트(1135)의 반 압축실(1122)측에 고정된다. 석션(suction) 튜브(1139)는 밀폐 용기(1101)에 고정되는 동시에, 절환실 증발기(122)에서 증발한 냉매 가스를 밀폐 용기(1101) 내의 석션 머플러(1140)로 인도한다. 석션 머플러(1140)는 냉 매 가스의 유입에 기인하는 소음을 저감시키는 소음 공간(1142)을 형성한다. The
석션 머플러(1140)에 유입된 냉매 가스는, 밸브 플레이트(1135)에 고정된 흡입 밸브(도시하지 않음)를 통해 압축실(1122)내로 흡입되는 동시에, 석션 머플러(1140)의 일부가 밀폐 용기(1101)내와 연통됨으로써 밀폐 용기(1101) 내를 증발 압력으로 유지한다. 또한, 압축실(1122) 내에서 압축된 냉매 가스는 밸브 플레이트(1135)에 고정된 토출 밸브(도시하지 않음)를 통해 헤드(1136)내에 유출되고, 밀폐 용기(1101)에 고정된 방전(discharge) 파이프(도시하지 않음)를 통해 절환실 응축기(121)로 배출된다. The refrigerant gas introduced into the
현가 용수철(1150)은 밀폐 용기(1101)에 고정된 스냅 바(1152)와, 전동 요소(1105)의 고정자(1103)에 고정된 스냅 바(1153)의 사이에 장착되고, 전동 요소(1105)와 압축 요소(1106)를 밀폐 용기(1101)에 대해 탄성적으로 지지한다. 또한, 상용 전원(162)으로부터 공급되는 전력은 제어 회로(161), 인버터(162)를 통해 전동 요소(1105)에 공급되고, 전동 요소(1105)의 회전자(1104) 및 크랭크 샤프트(1110)를 임의의 회전수로 회전시킨다. The
이상과 같이 구성된 실시 형태 1의 자동 판매기에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다. The operation of the vending machine of
핫/콜드 절환실(101)을 냉각하는 경우, 고온용 압축기(120)를 정지한 후, 압축기(108)가 구동된다. 압축기(108)로부터 토출된 냉매는, 실외 열교환기(107)에서 응축된 후, 각각 팽창 밸브(A109), 팽창 밸브(B110), 팽창 밸브(C111)에서 감압되어, 절환실 증발기(120), 증발기(105), 제2의 증발기(106)로 공급된다. 그리고, 절환실 증발기(120), 증발기(105), 제2의 증발기(106)에서 증발한 냉매가 압축기(108)로 환류된다. When cooling the hot /
이 때, 핫/콜드 절환실(101), 콜드 전용실(102), 제2의 콜드 전용실(103) 내 소정의 온도에 도달한 저장실은, 해당하는 팽창 밸브(A109), 팽창 밸브(B110), 팽창 밸브(C111)를 폐색하여 냉매의 공급을 정지한다. 또한, 모든 저장실이 소정의 온도에 도달하면 압축기(108)의 운전을 정지한다. At this time, the storage chamber that has reached a predetermined temperature in the hot /
다음에, 핫/콜드 절환실(101)을 가온하는 경우, 팽창 밸브(A109)를 폐색한 그대로, 압축기(108)를 가동하여, 콜드 전용실(102), 제2의 콜드 전용실(103)의 냉각을 계속하는 동시에, 고온용 압축기(120)가 구동된다. 고온용 압축기(120)로부터 토출된 냉매는, 절환실 응축기(121)에서 응축된 후, 가온용 팽창 밸브(123)에서 감압되어, 절환실 증발기(122)로 공급된다. 그리고, 절환실 증발기(122)에서 증발한 냉매가 고온용 압축기(120)로 환류된다. Next, when the hot /
이 때, 예를 들면 외기 온도 15℃에서 핫/콜드 절환실(101)의 안정시의 열 부하는 100∼200W 정도이므로, 고온용 압축기(120)는 증발 온도 -10∼-5℃, 응축 온도 60∼70℃의 압력 조건에서 42rps의 저회전으로 연속 운전하도록 제어된다. 이는, 보다 높은 증발 온도로 제어하면, 연속 운전 시에는 보다 높은 효율을 달성할 수 있지만, 핫/콜드 절환실(101)의 안정 시의 열부하보다도 높은 능력으로 운전하게 되기 때문이다. 이 경우, 고온용 압축기(120)를 단속 운전할 필요가 생겨, 정지 상태로부터 절환실 응축기(121)의 온도가 소정 온도에 도달하기까지의 쓸데없는 운전이 발생해 전체로서 효율의 저하를 초래한다.
At this time, for example, since the stable heat load of the hot /
또한, 예를 들면 외기 온도 15℃로 상승하는 경우에는, 핫/콜드 절환실(101)을 통상 400W 정도로 가온할 필요가 있다. 이 경우, 고온용 압축기(120)는 증발 온도 +0∼+5℃, 응축 온도 약 75℃의 압력 조건에서 72rps의 고회전으로 연속 운전하도록 제어된다. 핫/콜드 절환실(101) 내의 온도가 상승하기 까지는, 절환실 응축기(121)의 응축 온도와 실내 공기의 온도차가 크기 때문에, 큰 응축 능력을 확보할 수 있으므로 고온용 압축기(120)도 고능력 운전이 가능해진다. In addition, for example, when rising to 15 degreeC of external air temperature, it is necessary to heat the hot /
따라서, 상승 중에 핫/콜드 절환실(101) 내의 온도가 상승함에 따라, 고온용 압축기(120)의 회전수를 42rps까지 순차 저하시켜 능력 조정할 필요가 있다. 바람직하게는, 절환실 응축기(121)의 응축 온도를 검지하는 온도 센서를 구비하는 동시에, 절환실 응축기(121)의 응축 온도가 소정치를 넘으면 고온용 압축기(120)의 회전수를 낮추는 제어를 행하는 쪽이 좋다. Therefore, as the temperature in the hot /
또한, 본 실시 형태에서는 고온용 압축기(120)의 최저 회전수를 42rps로 했다. 그러나, 증발 온도 0℃/응축 온도 60℃에서의 가온 눙력이 100∼300W가 되도록 기통 용적이나 최저 회전수를 선정하면, 외기 온도 15℃의 안정 시라도 단속 운전할 필요가 없어, 효율적인 운전이 실현된다. 또한, 가온 효율을 높이기 위해서는, 베어링부의 내하중성이 허용되는 한, 최저 회전수를 낮추어 가온 능력을 100W 부근까지 낮추는 것이 바람직하다. In addition, in this embodiment, the minimum rotation speed of the
또한, 본 실시의 형태에서는, 종래예 A에서 나타낸 R134a를 냉매로 하여 가정용 냉장고에 사용되는 저온용 리시프로형 압축기에, 냉매 R600a와 광유계 냉동기오일을 떨어트린 것을 고온용 압축기(120)로서 탑재했는데, 냉매의 열 물성에 맞추 어, 석션 머플러나 헤드, 토출 밸브, 흡입 밸브 등의 형상 변경을 행할 수 있다. 또한, 냉매나 냉동기 오일의 화학적 특성에 맞추어, 전동 요소의 고정자의 절연 재료 등의 유기 재료를 변경할 수 있다. In the present embodiment, the refrigerant R600a and the mineral oil-based refrigeration oil are dropped as the
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 증발 온도 -10∼10℃의 고온 조건으로 유지하여 압축비를 저감할 수 있음과 동시에, R600a를 냉매로 하는 고온용 리시프로형 압축기를 이용함으로써, 대량으로 생산되는 R134a를 냉매로 하는 저온용 리시프로형 압축기의 주요 구성 부품을 유용하여, 증발 온도 -10∼10℃, 응축 온도 60∼80℃의 힘든 가온 조건에서 압축기의 내구성 확보와 압축기의 고 효율화를 용이하게 실현할 수 있다. As mentioned above, in this embodiment, it can hold | maintain on high temperature conditions of the evaporation temperature -10-10 degreeC, and can reduce a compression ratio, and produce in large quantities by using the high temperature | pressure receiver type compressor which uses R600a as a refrigerant. The main components of the low-temperature recipro-type compressor using R134a as a refrigerant are useful, so it is easy to secure the durability of the compressor and to improve the efficiency of the compressor under severe heating conditions of evaporation temperature of -10 to 10 ° C and condensation temperature of 60 to 80 ° C. Can be realized.
본 발명에 관한 자동 판매기의 가온 시스템은, R600a를 냉매로 하는 고온용 리시프로형 압축기를 이용함으로써, 증발 온도 -10∼10℃, 응축 온도 60∼80℃의 힘든 가온 조건에서 소 능력으로 또한 고 효율인 가온 시스템을 용이하게 실현할 수 있으므로, 뜨거운 음료와 찬 음료를 동시에 보존하는 쇼 케이스나 소량의 급탕을 행하는 컵 자판기 등 소 능력의 가온 에너지의 절약화가 요구되는 용도에도 적용할 수 있다. The heating system of the vending machine according to the present invention has a high capacity and high capacity under difficult heating conditions of evaporation temperature of -10 to 10 ° C and condensation temperature of 60 to 80 ° C by using a high-temperature receiver type compressor using R600a as a refrigerant. Since the efficient heating system can be easily realized, the present invention can also be applied to applications that require saving of small-capacity heating energy, such as a show case for simultaneously storing hot and cold drinks and a cup vending machine for a small amount of hot water supply.
(실시 형태 2) (Embodiment 2)
상기 종래의 구성은 에어콘의 히트 펌프 등의 비교적 낮은 응축 온도 30∼40℃ 정도를 상정하고 있고, 캔음료 등의 상품을 50∼100℃로 가온하는 경우, 응축 압력이 높아지고, 높은 응축 압력이라도 탄화 수소 냉매의 용해량을 낮게 유지하기 위해서 광유계 윤활유의 온도를 더욱 높게 유지할 필요가 생긴다. 이 결과, 고압 쉘형 압축기(201)를 고온으로 유지하기 위해서 필요한 히터 전력이 증대함과 동시에, 가온시에 외부로 누설되는 열량도 증대하여 큰 효율 저하를 초래한다. 또한, 윤활에 필요한 점도를 고온에서 확보하기 위해서 보다 점도가 높은 윤활유를 이용하면, 냉매와 함께 시스템 배관으로 토출된 윤활유가 증발 온도에 있는 열교환기 내에서 이상 점도 상승하여 체류하고, 시스템 배관의 폐색이나 압축기 내에서의 윤활유 부족이라는 2차적인 문제가 발생할 위험도 증대한다. The conventional structure assumes a relatively low condensation temperature of 30 to 40 ° C., such as an air conditioner heat pump. When heating products such as canned drinks to 50 to 100 ° C., the condensation pressure becomes high, and carbonization is performed even at a high condensation pressure. In order to keep the dissolution amount of a hydrogen refrigerant low, the temperature of mineral oil type lubricating oil needs to be kept higher. As a result, the heater power required for maintaining the high-
한편, 탄화 수소 냉매의 용해량이 작은 특수한 윤활유는 고가임과 동시에, 충분한 실적이 없으므로 일반적으로 적용하는 것은 곤란하다.On the other hand, it is difficult to apply the special lubricating oil, which has a small amount of dissolved hydrocarbon refrigerant, because it is expensive and does not have sufficient results.
본 발명은, 종래의 과제를 해결하는 것으로, 특히 캔 음료 등의 상품을 50∼100℃의 고온으로 가온하는 경우에 윤활유 중의 냉매 용해량을 대략 일정하게 억제할 수 있는 냉각 가온 시스템을 제안하고, 탄화 수소 냉매의 사용량을 억제하면서 효율 및 신뢰성의 향상을 도모하는 것을 목적으로 한다. The present invention solves the conventional problems, and proposes a cooling and heating system capable of suppressing the amount of refrigerant dissolution in the lubricating oil to be substantially constant, especially when a product such as canned beverage is heated to a high temperature of 50 to 100 ° C. An object thereof is to improve efficiency and reliability while suppressing the amount of hydrocarbon refrigerant used.
상기 종래의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 냉각 가온 시스템은, 저압 쉘형 압축기를 이용하여, 냉매로서 R600a를 이용하는 동시에, 압축기의 윤활유로서 염가이고 일반적으로 사용 실적이 있는 40℃의 동(動) 점도가 3∼30㎟/s인 광유 혹은 에스테르유를 이용한다. In order to solve the said conventional subject, the cooling heating system of this invention uses the low pressure shell type compressor, uses R600a as a refrigerant | coolant, and is 40 degreeC copper which is cheap and generally used as a lubricating oil of a compressor. Mineral oil or ester oil whose viscosity is 3-30 mm <2> / s is used.
이에 따라, 압축기 내부의 압력을 낮은 증발 압력으로 유지함으로써 윤활유 중의 냉매 용해량을 낮게 억제하고, 탄화 수소 냉매의 사용량을 삭감시킬 수 있다. 동시에, 응축 온도가 50∼100℃로 매우 높은 조건이라도 응축 압력이 낮은 탄화 수소 냉매 R600a를 이용함으로써 40℃의 동 점도가 3∼30㎟/s인 비교적 작은 점도의 윤활유라도 압축기의 내구성을 유지할 수 있으므로, 시스템 경로 내에서 윤활유가 체류하는 등의 신뢰성의 문제를 해소할 수 있다. As a result, by maintaining the pressure inside the compressor at a low evaporation pressure, the amount of refrigerant dissolved in the lubricating oil can be suppressed to be low, and the amount of hydrocarbon refrigerant used can be reduced. At the same time, even if the condensation temperature is 50 to 100 ° C, the hydrocarbon refrigerant R600a, which has a low condensation pressure, can be used to maintain the durability of the compressor even with a relatively small viscosity lubricant having a copper viscosity of 3 to 30
또한, 본 발명의 냉각 가온 시스템은, 저압 쉘형 압축기를 이용하여, 냉매로서 R600a를 이용하는 동시에, 압축기를 단열재로 둘러싸고, 가온시에 윤활유 온도를 40∼80℃로 유지한다. Moreover, the cooling heating system of this invention uses a low pressure shell type compressor, uses R600a as a refrigerant | coolant, surrounds a compressor with a heat insulating material, and maintains lubricating oil temperature at 40-80 degreeC at the time of heating.
이에 따라, 압축기 내부의 압력을 낮은 증발 압력으로 유지함으로써 윤활유 중의 냉매 용해량을 낮게 억제함과 동시에, 냉각 시에 비해 증발 온도가 높아지는 가온 시에, 압축기를 단열재로 둘러싸 윤활유 온도를 40∼80℃로 유지함으로써, 외부로 누설되는 열량을 억제하면서 냉각 시와 가온 시의 냉매 용해량의 차를 억제할 수 있다. 이 결과, 최적 냉매량을 유지하기 위해서 항상 액냉매를 저류해 둘 필요가 없고, 최소한의 냉매 사용량을 유지할 수 있다. Accordingly, by keeping the pressure inside the compressor at a low evaporation pressure, the amount of dissolved refrigerant in the lubricating oil is kept low, and at the time of heating when the evaporation temperature is higher than during cooling, the compressor is surrounded by a heat insulator and the lubricating oil temperature is 40 to 80 ° C. By keeping it at, it is possible to suppress the difference between the amount of refrigerant melted during cooling and heating while suppressing the amount of heat leaking to the outside. As a result, it is not necessary to always store the liquid refrigerant in order to maintain the optimum amount of refrigerant, and the minimum amount of refrigerant used can be maintained.
본 발명의 냉각 가온 시스템은, 압축기의 윤활유 중의 냉매 용해량을 억제함으로써, 특히 캔음료 등의 상품을 50∼100℃의 고온으로 가온하는 경우에 냉매 사용량을 최소로 억제하는 동시에, 냉각 시와 가온 시의 냉매 용해량의 차를 억제할 수 있으므로, 탄화 수소 냉매의 사용량을 억제하면서 효율 및 신뢰성의 향상을 실현할 수 있다. The cooling and heating system of the present invention suppresses the amount of the refrigerant dissolved in the lubricating oil of the compressor, thereby minimizing the amount of refrigerant used, particularly when heating products such as canned drinks to a high temperature of 50 to 100 ° C, and at the time of cooling and heating. Since the difference in the amount of refrigerant melted at the time can be suppressed, the efficiency and the reliability can be improved while suppressing the amount of the hydrocarbon refrigerant used.
본 발명은, 압축기 내부의 압력을 낮은 증발 압력으로 유지함으로써 윤활유 중의 냉매 용해량을 낮게 억제하고, 탄화 수소 냉매의 사용량을 삭감시킬 수 있다. 동시에, 응축 온도가 50∼100℃로 매우 높은 조건이라도 응축 압력이 낮은 탄화 수소 냉매 R600a를 이용함으로써 40℃의 동 점도가 3∼30㎟/s인 비교적 작은 점도의 윤활유라도 압축기의 내구성을 유지할 수 있다. 따라서, 시스템 경로 내에서 윤활유가 체류하는 등의 신뢰성의 문제를 해소할 수 있다. According to the present invention, by keeping the pressure inside the compressor at a low evaporation pressure, the amount of refrigerant dissolved in the lubricating oil can be suppressed to be low, and the amount of hydrocarbon refrigerant used can be reduced. At the same time, even if the condensation temperature is 50 to 100 ° C, the hydrocarbon refrigerant R600a, which has a low condensation pressure, can be used to maintain the durability of the compressor even with a relatively small viscosity lubricant having a copper viscosity of 3 to 30
또한, 본 발명은, 압축기 내부의 압력을 낮은 증발 압력으로 유지함으로써 윤활유 중의 냉매 용해량을 낮게 억제하고, 탄화 수소 냉매의 사용량을 삭감할 수 있다. 동시에, 응축 온도가 50∼100℃로 매우 높은 조건이라도 응축 압력이 낮은 탄화 수소 냉매 R600a를 이용함으로써 40℃의 동 점도가 3∼30㎟/s인 비교적 작은 점도의 윤활유라도 압축기의 내구성을 유지할 수 있다. 따라서, 시스템 경로 내에서 윤활유가 체류하는 등의 신뢰성의 문제를 해소할 수 있다. 또한, 수분의 포화 용해량이 큰 에스테르유를 이용함으로써, 냉각 시의 수분 쵸크의 위험이 해소되므로 액냉매가 체류하는 드라이어를 생략할 수 있어, 결과적으로 더욱 냉매 사용량을 삭감할 수 있다. In addition, the present invention can reduce the amount of refrigerant dissolved in the lubricating oil to be low by keeping the pressure inside the compressor at a low evaporation pressure, thereby reducing the amount of hydrocarbon refrigerant used. At the same time, even if the condensation temperature is 50 to 100 ° C, the hydrocarbon refrigerant R600a, which has a low condensation pressure, can be used to maintain the durability of the compressor even with a relatively small viscosity lubricant having a copper viscosity of 3 to 30
본 발명은, 압축기 내부의 압력을 낮은 증발 압력으로 유지함으로써 윤활유 중의 냉매 용해량을 낮게 억제하는 동시에, 냉각 시에 비해 증발 온도가 높아지는 가온 시에, 압축기를 단열재로 둘러싸 윤활유 온도를 40∼80℃로 유지함으로써 외부로 누설되는 열량을 억제하면서 냉각 시와 가온 시의 냉매 용해량의 차이를 억제할 수 있다. 이 결과, 최적 냉매량을 유지하기 위해서 항상 액 냉매를 저류해 둘 필요가 없어, 최소한의 냉매 사용량을 유지할 수 있다. The present invention suppresses the amount of refrigerant dissolved in lubricating oil by keeping the pressure inside the compressor at a low evaporation pressure, and at the time of heating when the evaporation temperature is higher than that of cooling, the compressor is surrounded by a heat insulating material and the lubricating oil temperature is 40 to 80 ° C. By keeping it at, it is possible to suppress the difference between the amount of refrigerant melted during cooling and heating while suppressing the amount of heat leaking to the outside. As a result, it is not necessary to always store the liquid refrigerant in order to maintain the optimum amount of refrigerant, so that the minimum amount of refrigerant used can be maintained.
또한, 본 발명은, 냉각 시에 비해 증발 온도가 높아지는 가온 시에, 압축기가 시동하여 아직 온도가 상승하기 까지의 동안에 히터로 가온함으로써, 압축기 중에 용해해 있는 액냉매를 빠르게 시스템 내에 공급하여 응축 온도를 높여 시스템의 가동 특성을 향상시킬 수 있다. In addition, the present invention provides a liquid refrigerant dissolved in the compressor to be quickly supplied to the system by heating the heater while the evaporation temperature is higher than the cooling time, while the compressor is started and warmed up until the temperature is still increased. Increase the system's operating characteristics.
또한, 본 발명은, 가온 시에 비해 증발 온도가 낮아지는 냉각 시에는, 압축기의 온도를 낮춤으로써 압축기 효율을 향상시킬 수 있다. Moreover, this invention can improve compressor efficiency by reducing the temperature of a compressor at the time of cooling which evaporation temperature becomes low compared with the case of heating.
이하, 본 발명에 의한 자동 판매기의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 종래와 동일 구성에 대해서는, 동일 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of the vending machine which concerns on this invention is described, referring drawings. In addition, about the structure similar to the former, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
도 6은 실시의 형태 2의 냉각 가온 시스템의 냉매 회로도이다. 도 7은 동 실시 형태의 광유(A)의 오일 내 냉매 용해량의 특성을 나타내는 도면이다. 도 8은 동 실시 형태의 광유(A)의 유 점도의 특성을 나타내는 도면이다. 도 9는 동 실시 형태의 광유(B)의 오일 내 냉매 용해량의 특성을 나타내는 도이다. 도 10은 동 실시 형태의 광유(B)의 유 점도의 특성을 나타내는 도면이다. 6 is a refrigerant circuit diagram of a cooling heating system according to the second embodiment. Fig. 7 is a diagram showing the characteristics of the amount of refrigerant dissolved in oil of the mineral oil A of the embodiment. 8 is a diagram showing the characteristics of the oil viscosity of the mineral oil A of the embodiment. 9 is a diagram showing the characteristics of the amount of refrigerant dissolved in oil of the mineral oil (B) of the embodiment. It is a figure which shows the characteristic of the oil viscosity of the mineral oil B of the same embodiment.
도 6에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 냉각 가온 시스템은, 탄화 수소 냉매인 이소부탄을 이용하는 동시에, 저압 쉘형 압축기(220), 사방 밸브(202), 어큐뮬레이터(203), 실외 열교환기(204), 실내 열교환기(205)를 기본 구성으로 하고 있다. 실내를 냉각하는 경우에는 저압 쉘형 압축기(220)로부터 토출된 냉매는 사방 밸브(202)로 유로를 바꿔 실외 열교환기(204)로부터 실내 열교환기(205)로 공급되고, 다시 사방 밸브(202)를 거쳐 어큐뮬레이터(203)로부터 저압 쉘형 압축기(220)로 환류한다. 그와 동시에, 실내를 가온하는 경우에는 저압 쉘형 압축기(220)로부터 토출된 냉매는 사방 밸브(202)로 유로를 바꿔 실내 열교환기(205)로부터 실외 열교환기(204)로 공급되고, 다시 사방 밸브(202)를 거쳐 어큐뮬레이터(203)로부터 저압 쉘형 압축기(220)로 환류한다. As shown in FIG. 6, the cooling heating system of the present invention uses isobutane, which is a hydrocarbon refrigerant, and at the same time, a low
여기서, 일반적으로 실내 열교환기(205)는 캔음료 등의 냉각 가온되는 대상물이 수납된 수납실 내에 설치됨과 동시에, 저압 쉘형 압축기(220), 사방 밸브(202), 어큐뮬레이터(203), 실외 열교환기(204)는 수납실 외에 배치된다. Here, generally, the
또한, 실외 열교환기(204)와 실내 열교환기(205)를 연결하는 배관에는, 가온용 캐피러리 튜브(206), 냉각용 역지 밸브(207), 냉각용 캐피러리 튜브(208), 가온용 역지 밸브(209) 및 드라이어(210)가 접속되어 있다. 여기서, 가온용 캐피러리 튜브(206)와 냉각용 역지 밸브(207) 및 냉각용 캐피러리 튜브(208)와 가온용 역지 밸브(209)는 각각 병렬로 접속됨과 동시에, 가온용 캐피러리 튜브(206)와 냉각용 캐피러리 튜브(208)에 끼워지는 위치에 드라이어(210)가 접속된다. 또한, 일반적으로 실외 열교환기(204), 실내 열교환기(205)는 각각 독립의 송풍 팬(도시하지 않음)으로 필요에 따라 송풍되어, 공냉 및 열 교환이 촉진된다. In addition, the piping connecting the
여기서, 저압 쉘형 압축기(220)는, 단열재로 이루어지는 커버(221)로 둘러싸임과 동시에, 커버(221) 내부의 온도를 계측하는 센서(222), 저압 쉘형 압축기(220)를 가온하는 히터(223), 커버(221)내에 외기를 받아들이는 팬(224)을 구비하고 있다. Here, the low
이상과 같이 구성된 본 발명의 냉각 가온 시스템에 관해서, 이하 그 동작을 설명한다. The operation of the cooling heating system of the present invention configured as described above will be described below.
수납실 내를 냉각하는 경우, 저압 쉘형 압축기(220)로부터 토출된 냉매는 사방 밸브(202)로 유로를 바꿔 실외 열교환기(204)로 공급되어 응축 액화한다. 실외 열교환기(204)로부터 나온 액 냉매는 냉각용 역지 밸브(207)를 거쳐 드라이어(210)에 공급된다. 그리고, 드라이어(210)로부터 나온 액 냉매는 냉각용 캐피러리 튜브(208)로 감압되어 실내 열교환기(205)로 공급되어 증발 기화하고, 가스 냉매는 다시 사방 밸브(202)를 거쳐 어큐뮬레이터(203)로부터 저압 쉘형 압축기(220)로 환류한다. When the inside of the storage chamber is cooled, the refrigerant discharged from the low pressure shell-
또한, 수납실 내를 가온하는 경우, 저압 쉘형 압축기(220)로부터 토출된 냉매는 사방 밸브(202)로 유로를 바꿔 실내 열교환기(205)로 공급되어 응축 액화한다. 실내 열교환기(205)로부터 나온 액 냉매는 가온용 역지 밸브(209)를 거쳐 드라이어(210)에 공급된다. 그리고, 드라이어(210)로부터 나온 액 냉매는 가온용 캐피러리 튜브(206)로 감압되어 실외 열교환기(204)에 공급되어 증발 기화하고, 가스 냉매는 다시 사방 밸브(202)를 거쳐 어큐뮬레이터(203)로부터 저압 쉘형 압축기(220)로 환류한다. In addition, when the inside of the storage chamber is warmed, the refrigerant discharged from the low-pressure shell-
여기서, 도 7 및 도 8을 참조하면서, 저압 쉘형 압축기(220)의 내부에 저류된 윤활유인 광유(A)의 냉매 용해량 특성과 유 점도 특성에 관해서, 이하에 설명한다. Here, with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the refrigerant | coolant melt | dissolution amount characteristic and oil viscosity characteristic of mineral oil A which are the lubricating oil stored in the inside of the low pressure
도 7에 도시하는 바와 같이 광유(A)와 냉매의 혼합물에 포함되는 냉매의 중량%(이하 오일 내 냉매 용해량이라고 한다)는, 광유(A)의 온도(이하 유온(油溫)이라고 한다)와 저압 쉘형 압축기(220) 내부의 냉매 압력(이 값을 포화 온도로 환산한 것을, 이하 냉매의 포화 온도라고 한다)에 의해서 크게 변화한다. 특히, 냉매의 포화 온도와 유온의 차가 작아지면 오일 내 냉매 용해량이 급격하게 증가하는 경향을 나타낸다. 일반적으로, 탄화 수소 냉매와 광유의 조합에서는 동일한 경향을 나타내는 것이 알려져 있다. 또한, 탄화 수소 냉매의 사용량을 억제하는 관점에서, 오일 내 냉매 용해량은 0∼5중량%가 바람직하다. As shown in FIG. 7, the weight% of the refrigerant contained in the mixture of the mineral oil A and the refrigerant (hereinafter referred to as the amount of refrigerant dissolved in the oil) is the temperature of the mineral oil A (hereinafter referred to as oil temperature). And the refrigerant pressure inside the low-pressure shell compressor 220 (which is converted into a saturation temperature, hereinafter referred to as a saturation temperature of the refrigerant). In particular, when the difference between the saturation temperature and the oil temperature of the refrigerant decreases, the amount of refrigerant dissolved in the oil rapidly increases. In general, it is known to show the same tendency in the combination of hydrocarbon refrigerant and mineral oil. In addition, from the viewpoint of suppressing the amount of hydrocarbon refrigerant used, the amount of refrigerant dissolved in oil is preferably 0 to 5% by weight.
도 8에 도시하는 바와 같이 광유(A)와 냉매의 혼합물의 동 점도(이하 유(油)점도라고 한다)도, 유온과 냉매의 포화 온도에 따라 크게 변화한다. 유온 40℃에서, 냉매의 포화 온도가 상승하는데 따라서 급격히 유 점도가 저하하는 것은, 오일 내 냉매 용해량이 급격히 증가하기 때문이다. 일반적으로, 탄화 수소 냉매와 광유의 조합에서는 동일한 경향을 나타내는 것이 알려져 있다. 또한, 압축기의 내구성을 확보하는 관점과, 윤활유의 점성 저항에 의한 손실을 저감하는 관점에서, 유 점도는 3∼10㎟/s가 바람직하다. As shown in Fig. 8, the kinematic viscosity (hereinafter referred to as oil viscosity) of the mixture of mineral oil A and the refrigerant also varies greatly with the oil temperature and the saturation temperature of the refrigerant. The oil viscosity drops rapidly as the saturation temperature of the refrigerant rises at the oil temperature of 40 ° C., because the amount of refrigerant dissolved in the oil increases rapidly. In general, it is known to show the same tendency in the combination of hydrocarbon refrigerant and mineral oil. In addition, the oil viscosity is preferably 3 to 10
본 실시 형태에 있어서, 수납실 내를 냉각하는 경우, 실외 열교환기(204)의 응축 온도는 외기 온도보다 약간 높은 20∼50℃, 실내 열교환기(205)의 증발 온도는 냉동∼냉장을 고려하면 -30∼-10℃로 된다. 한편, 수납실 내를 가온하는 경우, 실외 열교환기(204)의 증발 온도는 일반적인 히트 펌프 에어콘과 동등한 -10∼10℃, 실내 열교환기(205)의 응축 온도는 캔음료 등의 상품 유지 온도 50∼60℃를 고려하면 50∼70℃로 된다. In the present embodiment, when the inside of the storage chamber is cooled, the condensation temperature of the
이 결과, 수납실 내를 냉각하는 경우에는, 냉매의 포화 온도는 -30∼-10℃이므로, 유온이 80℃를 넘지 않는 범위에서 오일 내 냉매 용해량 및 유 점도는 적정하고, 문제가 없는 것을 알 수 있다. 그래서, 냉매 압력이 낮은 R600a를 이용하면 토출 가스 온도가 낮게 억제되므로, 저압 쉘형 압축기(220) 및 유온이 크게 상승하 지 않고, 커버(221) 내를 환기하는 정도로 팬(224)을 구동하면 좋다. As a result, when the inside of the storage chamber is cooled, the saturation temperature of the refrigerant is -30 to -10 ° C, so that the amount of refrigerant melted in the oil and the viscosity of the oil are appropriate within the range where the oil temperature does not exceed 80 ° C. Able to know. Therefore, since the discharge gas temperature is suppressed low by using R600a having a low refrigerant pressure, the
또한, 외기 온도가 낮고 응축 온도가 낮은 경우에는, 저압 쉘형 압축기(220) 및 유온은 상승하지 않아 팬(224)을 구동할 필요가 없으므로, 저압 쉘형 압축기(220)의 주위 온도를 센서(222)로 계측하면서, 그 값이 소정치를 윗돌면 팬(224)을 구동하는 것이 바람직하다. In addition, when the outside air temperature is low and the condensation temperature is low, since the low
한편, 수납실 내를 가온하는 경우에는, 냉매의 포화 온도는 -10∼+10℃이므로, 오일 내 냉매 용해량을 적정하게 억제하기 위해서 유온을 40∼80℃ 이상으로 유지할 필요가 있는 것을 알 수 있다. 또한, 80℃를 넘으면 유 점도가 적정치를 밑도므로, 증발 온도에 맞추어 좁은 범위에서 유온을 제어하지 않으면 안되는 것을 알 수 있다. 그래서, 저압 쉘형 압축기(220)를 커버(221)로 둘러싸고, 저압 쉘형 압축기(220)의 주위 온도를 센서(222)로 계측하면서, 그 값이 소정치를 밑돌면 히터(223)에 통전하도록 하여, 저압 쉘형 압축기(220)의 유온을 40∼80℃ 이상으로 유지하고 있다. 특히, 시동 시에 있어서는 유온이 낮으므로, 히터(223)에 연속 통전하여 빠르게 승온시키는 것이 바람직하다. On the other hand, when the inside of the storage chamber is warmed, since the saturation temperature of the refrigerant is -10 to + 10 ° C, it is understood that the oil temperature needs to be maintained at 40 to 80 ° C or more in order to appropriately suppress the amount of refrigerant dissolved in the oil. have. In addition, when it exceeds 80 degreeC, since an oil viscosity falls below an appropriate value, it turns out that oil temperature must be controlled in narrow range according to evaporation temperature. Thus, the low-
또한, 저압 쉘형 압축기(220)의 발열량은, 그 일량에 비례한다. 따라서, 수납실 내를 가온하는 경우의 실내 열교환기(205)의 응축 온도가 거의 고정이면, 저압 쉘형 압축기(220)를 단열재로 이루어지는 커버(221)로 둘러싸는 것만으로, 실외 열교환기(204)의 증발 온도 -10∼+10℃가 낮으면 윤활유의 온도는 저하하고, 높으면 윤활유의 온도가 상승함으로써, 유온을 거의 적정하게 유지하는 경향을 나타낸다. 그래서, 커버(221)의 단열 특성을 적정히 조정하면, 히터(223)의 통전을 거 의 제로로 할 수 있다. In addition, the calorific value of the low-
여기서, 40℃의 동 점도가 10㎟/s 정도의 광유(A)에 대신해, 40℃의 동 점도가 30㎟/s 정도의 광유(B)를 이용한 경우의 영향에 대해서, 도 9 및 도 10을 참조하면서, 이하에 설명한다. 또한, 도 7 및 도 8과 동일한 용어에 대해서는 설명을 생략한다. Here, FIG. 9 and FIG. 10 show the effect of using a mineral oil (B) having a copper viscosity of 40 ° C. of about 30
도 9에 도시하는 바와 같이 광유(B)의 오일 내 냉매 용해량의 특성은, 도7에서 도시한 광유(A)와 큰 차이가 없는 경향을 나타낸다. 또한, 탄화 수소 냉매의 사용량을 억제하는 관점에서, 오일 내 냉매 용해량은 0∼5중량%가 바람직하다. As shown in FIG. 9, the characteristic of the amount of refrigerant | coolant melt | dissolution in the oil of mineral oil B shows the tendency which does not have a big difference with the mineral oil A shown in FIG. In addition, from the viewpoint of suppressing the amount of hydrocarbon refrigerant used, the amount of refrigerant dissolved in oil is preferably 0 to 5% by weight.
도 10에 도시하는 바와 같이 광유(B)의 유 점도의 특성은, 도 8에서 나타낸 광유(A)에 비해 유 점도의 절대치가 변화하는데, 그 변화 경향은 동일한 것을 알 수 있다. 이 결과, 압축기의 내구성을 확보하는 관점과, 윤활유의 점성 저항에 의한 손실을 저감시키는 관점에서, 적정한 유 점도 3∼10㎟/s를 유지하기 위해, 광유(A)에 비해 유온을 높게 제어할 필요가 있다. As shown in FIG. 10, the absolute value of the oil viscosity changes as compared to the mineral oil A shown in FIG. 8 in the characteristic of the oil viscosity of the mineral oil B, and it is understood that the change tendency is the same. As a result, from the viewpoint of securing the durability of the compressor and reducing the loss due to the viscosity resistance of the lubricating oil, the oil temperature can be controlled higher than that of the mineral oil (A) in order to maintain an appropriate oil viscosity of 3 to 10
본 실시 형태에 있어서, 광유 A 대신에 광유 B를 이용한 경우, 수납실 내를 냉각하는 경우에는, 냉매의 포화 온도는 -30∼-10℃이므로, 적정한 유 점도를 유지하기 위해서 유온을 70∼120℃로 유지할 필요가 있는 것을 알 수 있다. 그래서, 단열재로 이루어지는 커버(221)를 두껍게 하여 단열 성능을 올리거나, 혹은 외표면적이 작고 비교적 온도가 높아지는 저압 쉘형 압축기(220)를 선정하면, 본 실시 형태와 같이 적정한 오일 내 냉매 용해량과 유 점도를 실현할 수 있다. In the present embodiment, when mineral oil B is used instead of mineral oil A, when the inside of the storage chamber is cooled, the saturation temperature of the refrigerant is -30 to -10 ° C, so that the oil temperature is 70 to 120 to maintain an appropriate oil viscosity. It turns out that it is necessary to keep it at ° C. Therefore, when the
마찬가지로, 수납실 내를 가온하는 경우도, 적정한 유점도를 유지하기 위해 서 유온을 70∼120℃로 유지하면 좋은 것을 알 수 있다. 이는, 냉매의 포화 온도가 -10∼+10℃이어도, 유온을 40∼80℃ 이상으로 유지하면 오일 내 냉매 용해량이 적정하게 되기 때문이다. Similarly, in the case of heating the inside of the storage chamber, it can be seen that the oil temperature may be maintained at 70 to 120 ° C. in order to maintain an appropriate viscosity. This is because even if the saturation temperature of the refrigerant is -10 to + 10 ° C, the amount of refrigerant dissolved in oil is appropriate when the oil temperature is maintained at 40 to 80 ° C or more.
그러나, 수납실 내를 냉각 및 가온하는 경우의 유온의 제어 목표가 너무 높으면, 저압 쉘형 압축기(220)의 시동 시 등 초기의 유온이 낮으면, 유온이 목표치에 도달하여 적정 운전하기 까지의 시간이 길게 걸리는 문제가 있다. 예를 들면, 히터(223)를 장시간 연속 통전하는 등으로 하여 큰 전력을 소비하므로, 유온의 제어 목표의 상한은 80℃ 정도가 바람직하다. 따라서, 저압 쉘형 압축기(220)에서는 40℃의 동 점도가 3∼30㎟/s 정도, 바람직하게는 10㎟/s 정도의 광유를 이용하는 쪽이 좋다. However, if the oil temperature control target for cooling and warming the inside of the storage chamber is too high, if the initial oil temperature is low, such as at the start of the low-
또한, 본 실시의 형태에 있어서, 저압 쉘형 압축기(220)에 대신해 고압 쉘형 압축기(201)를 이용한 경우, 냉매의 포화 온도가 냉각시 20∼50℃, 가온시 50∼70℃로 되므로, 도 7 및 도 9로부터 알 수 있듯이, 120℃를 상회하는 더욱 높은 유온이 필요하다. 또한, 도 8 및 도 10으로부터 알 수 있듯이, 120℃를 상회하는 더욱 높은 유온으로 적정한 유 점도를 얻기 위해서는, 또한 고점도의 광유를 사용할 필요가 있어, 증발 온도가 되는 열교환기로부터의 유 반환이 우려된다. 특히, 가온시의 냉매의 포화 온도 50∼70℃에 대응하여, 오일 내 냉매 용해량을 0∼5중량%의 적정치로 유지하고, 냉매 사용량을 억제하는 것은 더 곤란하다. 따라서, 탄화 수소 냉매의 용해량이 작은 특수한 윤활유를 적용할 필요가 있고, 그 가격이나 실적 부족으로부터 실용화가 곤란하다.
In the present embodiment, when the high
또한, 본 실시 형태에 있어서, 광유(A) 및 광유(B)에 대신해, 40℃의 동 점도가 3∼30㎟/s 정도의 에스테르유를 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, R134a를 이용한 냉장고의 윤활유로서 일반적으로 사용되는, 펜타에리스리톨이나 네오펜틸글리콜 등의 다가(多價) 알콜을 이용한 힌더드 에스테르로 이루어지는 에스테르유는, 비교적 염가인 동시에 사용 실적이 있으므로 실용적이다. 이러한 에스테르유는, 광유와 동일한 탄화 수소 냉매의 용해량을 나타내므로, 광유와 동일하게 사용할 수 있다. 또한, 이러한 에스테르유는 수분 용해량이 광유의 몇십배 있으므로, 수분 쵸크가 발생하지 않는 특징이 있고, 드라이어 없이도 운전이 가능하다. 이 결과, 드라이어에 체류하는 탄화 수소 냉매의 양만큼 삭감시킬 수 있다. In addition, in this embodiment, instead of mineral oil (A) and mineral oil (B), it is also possible to use ester oil whose copper viscosity of 40 degreeC is about 3-30 mm <2> / s. For example, ester oils composed of hindered esters using polyhydric alcohols such as pentaerythritol and neopentyl glycol, which are generally used as lubricating oils for refrigerators using R134a, are relatively inexpensive and have practical use. to be. Since such ester oil shows the dissolution amount of the hydrocarbon refrigerant similar to mineral oil, it can be used similarly to mineral oil. In addition, since the amount of water dissolved is several ten times higher than that of mineral oil, such ester oil is characterized by no moisture choke and can be operated without a dryer. As a result, it is possible to reduce by the amount of hydrocarbon refrigerant remaining in the dryer.
이상과 같이, 본 발명에 관한 냉각 가온 시스템은, 특히 캔음료 등의 상품을 50∼100℃의 고온으로 가온하는 경우에 윤활유 중의 냉매 용해량을 대략 일정하게 억제할 수 있으므로, 쇼케이스나 식품 보관고 등 냉각과 가온을 바꿔쓰는 냉각 가온 시스템에 있어서, 탄화 수소 냉매의 사용량을 억제하면서 효율 및 신뢰성을 향상할 목적으로도 적용할 수 있다. As mentioned above, since the cooling heating system which concerns on this invention can suppress the refrigerant dissolution amount in lubricating oil substantially uniformly especially when goods, such as canned drinks, are heated at high temperature of 50-100 degreeC, it is a showcase, food storage, etc. In a cooling heating system which alternates cooling and heating, the present invention can also be applied for the purpose of improving efficiency and reliability while suppressing the amount of hydrocarbon refrigerant used.
다음에, 상기 종래의 구성에서는, 주로 히트 펌프 시스템을 이용하여 핫/콜드 절환실을 가온하기 위해서, 부하 변동을 고려한 잉여 가온 능력을 갖는 히트 펌프 시스템이 필요한 동시에, 실내 열교환기의 과승온에 따르는 실온의 변동이 발생하여 캔음료 등의 상품의 온도를 고 정밀도로 유지할 수 없다는 과제가 있다. Next, in the above conventional configuration, in order to heat the hot / cold switching room mainly by using the heat pump system, a heat pump system having a surplus heating capacity in consideration of the load fluctuation is required, and at the same time the overheating of the indoor heat exchanger There is a problem that fluctuations in room temperature occur and the temperature of products such as canned drinks cannot be maintained with high accuracy.
일반적으로, 자동 판매기의 핫/콜드 절환실의 가열 부하는, 안정 시의 부하에 대해 2∼3배 정도 증대하므로, 히터만을 이용한 경우에는 최대 부하에 맞춘 가 열 용량의 히터를 구비함과 동시에, 10분∼20분마다 ON/OFF를 반복하여 시간 평균의 가온 능력을 0%부터 100%까지 연속적으로 변화시킴으로써, 부하의 변동에 대응하고 있다. In general, the heating load of the hot / cold switching room of the vending machine increases by 2 to 3 times with respect to the stable load. Therefore, when only the heater is used, the heating capacity of the hot / cold switching room is adjusted to the maximum load. On / off is repeated every 10 to 20 minutes to continuously change the heating ability of the time average from 0% to 100%, thereby responding to the load variation.
마찬가지로, 주로 히트 펌프 시스템을 이용하여 핫/콜드 절환실을 가온하는 경우, 예를 들면 안정 시의 부하에 대해 2배 정도의 부하 변동에 견디는 가열 능력의 히트 펌프 시스템을 구비하고, ON/OFF를 반복하여 부하의 변동에 대응하는 동시에, 최대 부하 시에 부족한 가열 능력, 예를 들면 안정 시의 부하의 1배 상당분은 보조 히터로 보완하고, 안정 시의 부하에 대해 3배 정도의 최대 능력을 발휘하게 된다. Similarly, when a hot / cold switch chamber is heated mainly using a heat pump system, for example, a heat pump system having a heating capacity that can withstand about 2 times the load fluctuation with respect to a stable load is provided. Repeatedly responds to the load fluctuations, and supplements the heating capacity that is insufficient at the maximum load, for example, equivalent to 1 times the load at rest, with an auxiliary heater, and provides about 3 times the maximum capacity for the load at rest. Will be exercised.
그런데, 자동 판매기와 같이 상품 수납실이 단열재로 보온되어 있으면, 외기 온도에 의한 부하의 변동은 매우 작고, 상품이 추가된 경우 등에 드물게 최대 부하가 발생하는 정도이다. 따라서, 주로 히트 펌프 시스템을 이용하여 핫/콜드 절환실을 가온하면, 거의 항상 압축기의 증속과 감속을 빈번히 반복하면서 능력 조정하게 되어, 실내 열교환기의 과승온에 따르는 실온의 변동이 발생하여 캔음료 등의 상품의 온도를 고 정밀도로 유지할 수 없다는 과제가 있다. By the way, if the goods storage room is kept warm by a heat insulating material like a vending machine, the load fluctuation by the outside air temperature is very small, and the maximum load is rarely generated when goods are added. Therefore, when the hot / cold switching room is mainly heated by using a heat pump system, the capacity is almost always adjusted while repeating the increase and decrease of the compressor frequently, and the fluctuation of the room temperature due to the overheating of the indoor heat exchanger occurs, and the canned beverage There is a problem that the temperature of such products cannot be maintained with high accuracy.
또한, 핫/콜드 절환실의 가온 시의 실온은 55℃ 정도로, 일반 냉난방 장치에 이용되는 히트 펌프 시스템에 비해 꽤 높으므로, 실내 열교환기의 응축 온도가 과도하게 상승하여 압축기의 내구성을 손상시킬 위험이 있다. 그래서, 고능력의 실내 열교환기를 적용할 필요가 있는데, 히트 펌프 시스템의 최대 능력이 커지면 실내 열교환기가 대형화하여 상품 수납실 내에의 설치가 곤란해진다는 과제도 발생한 다. In addition, the room temperature at the time of heating of the hot / cold switching room is about 55 ° C., which is considerably higher than that of the heat pump system used in a general air-conditioning unit, so that the condensation temperature of the indoor heat exchanger may rise excessively and impair the durability of the compressor. There is this. Therefore, there is a need to apply a high capacity indoor heat exchanger, but when the maximum capacity of the heat pump system increases, the problem arises that the indoor heat exchanger becomes large and the installation in the goods storage chamber becomes difficult.
또한, 콜드 전용실을 열원으로 하여 콜드 전용실의 냉각과 핫/콜드 절환실의 가온을 동시에 실현하는 경우, 핫/콜드 절환실의 가온 중에 콜드 전용실의 냉각이 먼저 완료하면, 외기 등 다른 열원으로 바꾸지 않으면 가온을 계속할 수 없으므로, 히트 펌프 시스템의 구성이나 제어가 더욱 복잡해지는 과제도 발생한다. In addition, when the cold dedicated chamber is used as a heat source and the cooling of the cold dedicated chamber and the heating of the hot / cold switching chamber are simultaneously realized, if the cooling of the cold dedicated chamber is completed first during the heating of the hot / cold switching chamber, Since heating cannot be continued, a problem arises that the configuration and control of the heat pump system becomes more complicated.
본 발명은, 종래의 과제를 해결하는 것으로, 자동 판매기의 부하 변동에 착안하여 히트 펌프 시스템을 보다 정상적으로 이용할 수 있는 구성을 제안하여, 실내 열교환기의 과승온에 따르는 실온의 변동을 억제할 수 있는 자동 판매기를 제공한다. The present invention solves the conventional problems, proposes a configuration in which the heat pump system can be used more normally in view of the load fluctuation of the vending machine, and can suppress the fluctuation of the room temperature caused by the overheating of the indoor heat exchanger. Provide vending machines.
본 발명의 실시 형태 3과 실시 형태 4는, 상기 종래의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 자동 판매기는, 히트 펌프 시스템의 가온 능력을 히터의 가온 능력과 동등 이하로 설계하여 안정 시의 부하를 크게 넘지 않도록 히트 펌프 시스템의 가온 능력의 조정을 행한다. In the third and fourth embodiments of the present invention, in order to solve the above-mentioned conventional problems, the vending machine of the present invention is designed so that the heating capacity of the heat pump system is equal to or less than the heating capacity of the heater, so that the load at the time of stable The heating capacity of the heat pump system is adjusted so as not to exceed greatly.
이에 따라, 히트 펌프 시스템을 필요 능력 이하로 대략 일정속을 유지하면서 안정적으로 가동함으로써, 실내 열교환기의 과승온에 따르는 실온의 변동을 억제할 수 있다. As a result, the heat pump system can be stably operated while maintaining a constant speed at or below the required capability, thereby suppressing fluctuations in the room temperature due to overheating of the indoor heat exchanger.
본 발명의 자동 판매기는, 히트 펌프 시스템의 가온 능력을 히터의 가온 능력과 동등 이하로 설계하여 안정 시의 부하를 크게 넘지 않도록 히트 펌프 시스템의 가온 능력의 조정을 행함으로써, 실내 열교환기의 과승온에 수반되는 실온의 변동을 억제하여 캔음료 등의 상품의 온도를 고 정밀도로 유지할 수 있다. 또한, 결 과적으로 안정 시의 가온 능력에 맞춘 소형이고 또한 소능력의 실내 열교환기를 이용한 경우라도 압축기의 내구성을 확보할 수 있다. The vending machine of the present invention designs the heating capacity of the heat pump system to be equal to or less than the heating capacity of the heater, and adjusts the heating capacity of the heat pump system so as not to significantly exceed the load at stable, thereby overheating the indoor heat exchanger. It is possible to suppress the fluctuations in room temperature accompanied by the temperature and to maintain the temperature of products such as canned drinks with high accuracy. As a result, even in the case of using a small and small capacity heat exchanger in accordance with the stable heating capability, the durability of the compressor can be ensured.
본 발명은, 히트 펌프 시스템의 가온 능력이 작고, 실내 열교환기의 과승온에 수반되는 핫/콜드 절환실의 실온의 변동을 억제하여 캔음료 등의 상품의 온도를 고 정밀도로 유지할 수 있다. 또한, 결과적으로 안정 시의 가온 능력에 맞춘 소형이고 소 능력인 실내 열교환기를 이용한 경우라도 압축기의 내구성을 확보할 수 있다. The present invention has a small heating capability of the heat pump system, can suppress fluctuations in the room temperature of the hot / cold switching room accompanying overheating of the indoor heat exchanger, and can maintain the temperature of goods such as canned beverages with high accuracy. As a result, the durability of the compressor can be ensured even when a small and small indoor heat exchanger that is adapted to a stable heating capacity is used.
또한, 본 발명은, 특히 초기 기동 상태에 있어서 핫/콜드 절환실의 실온이 상승하기 까지 압축기가 연속으로 고속 운전함으로써 생기는 실내 열교환기의 과승온을 억제할 수 있다. Moreover, especially this invention can suppress the overheating of the indoor heat exchanger which arises by operating a compressor at high speed continuously until the room temperature of a hot / cold switching room rises especially in an initial starting state.
또한, 본 발명은, 히트 펌프 시스템의 최저 가온 능력을 핫/콜드 절환실의 가열 부하보다도 약간 작게 설정하여, 핫/콜드 절환실의 실온이 너무 내려가는 것을 억제함으로써, 캔음료 등의 상품의 온도를 고 정밀도로 유지할 수 있다. In addition, the present invention sets the minimum heating capacity of the heat pump system to be slightly smaller than the heating load of the hot / cold switching room and suppresses the room temperature of the hot / cold switching room from dropping too much, thereby reducing the temperature of goods such as canned beverages. Maintain high precision.
또한, 본 발명은, 히트 펌프 시스템을 연속 운전하여 가온하면서, 연속적으로 능력 가변 가능한 히터로 온도 조정할 수 있어, 캔음료 등의 상품의 온도를 고 정밀도로 유지할 수 있다. Moreover, this invention can temperature-adjust with a heater which can continuously change a capacity, heating continuously by heating a heat pump system, and can maintain the temperature of goods, such as canned drinks, with high precision.
이하, 본 발명에 의한 자동 판매기의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 종래와 동일한 구성에 대해서는, 동일 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of the vending machine which concerns on this invention is described, referring drawings. In addition, about the structure similar to the former, the same code | symbol is attached | subjected and detailed description is abbreviate | omitted.
(실시 형태 3) (Embodiment 3)
도 11은 실시 형태 3의 자동 판매기의 냉매 회로도, 도 12는 실시 형태 3의 자동 판매기의 가온 제어 타이밍 챠트이다. 11 is a refrigerant circuit diagram of the vending machine according to the third embodiment, and FIG. 12 is a heating control timing chart of the vending machine according to the third embodiment.
도 11에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 자동 판매기는, 핫/콜드 절환실(301), 콜드 전용실(302), 제2의 콜드 전용실(303)로 이루어지는 저장실을 구비하고, 가온용 압축기(320), 핫/콜드 절환실(301) 내에 설치된 절환실 응축기(321), 저장실 외에 설치된 절환실 증발기(322), 가온용 팽창 밸브(323)로 이루어지고, 핫/콜드 절환실(301)의 가온을 전용으로 행하는 히트 펌프 시스템을 갖는다. As shown in FIG. 11, the vending machine of the present invention includes a storage chamber including a hot /
또한, 히트 펌프 시스템의 가온 능력을 보완하기 위해서, 히트 펌프 시스템의 최대 가온 능력과 거의 동등한 가온 능력을 갖는 전기 히터로 이루어지는 히터(324)가 절환실 응축기(321)의 바람 아래쪽에 설치되어 있다. 그리고, 절환실 응축기(321) 및 히터(324)로 따뜻해진 공기는, 가온용 팬(325)에 의해서 송풍되어 핫/콜드 절환실(301)의 실내를 순환한다. 여기서, 가온용 압축기(320) 및 히터(324)는, 핫/콜드 절환실(301)의 실내 온도를 계측하는 실내 온도 센서(326)와 미리 설정된 기준치의 비교에 따라서, 온도 조정용 제어 장치(도시하지 않음)에 의해서 제어된다. In addition, in order to complement the heating capability of the heat pump system, a
이상과 같이 구성된 실시의 형태 3의 자동 판매기에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다. The operation of the vending machine according to the third embodiment configured as described above will be described below.
핫/콜드 절환실(301)을 냉각하는 경우, 가온용 압축기(320)를 정지한 후, 압축기(308)가 구동된다. 압축기(308)로부터 토출된 냉매는, 실외 열교환기(307)에서 응축된 후, 각각 팽창 밸브(A309), 팽창 밸브(B310), 팽창 밸브(C311)로 감압되 고, 절환실 증발기(320), 증발기(305), 제2 증발기(306)로 공급된다. 그리고, 절환실 증발기(320), 증발기(305), 제2 증발기(306)에서 증발한 냉매가 압축기(308)로 환류한다. When the hot /
이 때, 핫/콜드 절환실(301), 콜드 전용실(302), 제2 콜드 전용실(303) 내 소정의 온도에 도달한 저장실은, 해당하는 팽창 밸브(A309), 팽창 밸브(B310), 팽창 밸브(C311)를 폐색하여 냉매의 공급을 정지한다. 또한, 모든 저장실이 소정의 온도에 도달하면 압축기(308)의 운전을 정지한다. At this time, the storage chamber that has reached a predetermined temperature in the hot /
다음에, 핫/콜드 절환실(301)을 가온하는 경우, 팽창 밸브(A309)를 폐색한 그대로, 압축기(308)를 가동하여, 콜드 전용실(302), 제2 콜드 전용실(303)의 냉각을 계속함과 동시에, 가온용 압축기(320)가 구동된다. 가온용 압축기(320)로부터 토출된 냉매는, 절환실 응축기(321)에서 응축된 후, 가온용 팽창 밸브(323)에서 감압되어, 절환실 증발기(322)로 공급된다. 그리고, 절환실 증발기(322)에서 증발한 냉매가 가온용 압축기(320)로 환류한다. Next, when the hot /
다음에, 가온하는 경우의 핫/콜드 절환실(301)의 실온 변화에 대한, 가온용 압축기(320)의 회전수 및 히터(324)의 ON/OFF 상태의 변화에 대해서 도 12를 이용하여 상세히 설명한다. Next, the change of the rotation speed of the
도 12는 가로축에 시간 구분 t0∼t27을 취한 타임 챠트이고, 위부터 순서대로 핫/콜드 절환실(301)의 실온의 변화, 절환실 응축기(321)의 응축 온도의 변화, 히터(324)의 ON/OFF 상태, 가온용 압축기(320)의 회전수, 히터(324)와 가온용 압축기(320) 등으로 이루어지는 히트 펌프 시스템의 가온 능력의 총 합을 나타낸 것이 다. 또한, 실온의 세로축에 기재되어 있는 T0는 외기 온도, T1는 히터(324)를 넣는 기준인 히터 ON 온도 및 히터(324)를 컷하는 기준인 히터 OFF 온도, T2는 가온용 압축기(320)의 회전수를 증속하는 기준인 시프트 UP 온도, T3는 가온용 압축기(320)의 회전수를 감속하는 기준인 시프트 DOWN 온도를 나타낸다. 또한, 응축 온도의 세로축에 기재되어 있는 Tp는 핫/콜드 절환실(301)에 저장된 상품의 가온 시의 목표 온도, Tq는 가온용 압축기(320)의 신뢰성을 확보하는 데에 있어서 바람직한 상한의 응축 온도를 나타낸다. 12 is a time chart in which time divisions t0 to t27 are taken along the horizontal axis, changes in the room temperature of the hot /
여기서, 히터(324)는 실온이 히터 ON 온도보다 낮아지면 ON으로 되고, 히터 OFF 온도 이상으로 되면 OFF로 된다. 또한, 가온용 압축기(320)는 실온이 시프트 UP 온도보다 낮아지면 회전수를 N1, N2, N3, N4의 순으로 증속하고, 시프트 DOWN 온도 이상으로 되면 회전수를 N4, N3, N2, N1의 순으로 감속한다. 또한, 가온용 압축기(320)는 절환실 응축기(321)의 응축 온도가, 회전수를 변경하고 나서 소정 시간 이후에 상한의 응축 온도(Tq)를 넘으면 감속한다. Here, the
일반적으로, 리시프로형의 압축 기구를 갖는 가온용 압축기(320)에서는 최저 회전수 N1는 20∼30rps 정도이고, 최저 회전수 N1와 최고 회전수 N4의 비율은 1대3∼4정도로 설정된다. 이와 같이, 가온용 압축기(320)의 회전수를 불연속으로 변화시키는 것은, 특정한 회전수로 공진하여 이상 진동이나 소음이 발생하는 것을 회피하기 위함으로, 자동 판매기와 같이 실내 설치되는 기기에 있어서는 특히 중요하다. In general, in the
도 12에 있어서, 시간 t0은 실온이 외기 온도(T0) 가까이 까지 저하한 초기 기동 상태이고, 실온이 T1보다 낮으므로, 히터(324)가 ON으로 된다. 또한, 가온용 압축기(320)는 최고 회전수 N4로 가동된다. 이는, 초기 기동 상태에서는 큰 가온 능력이 필요하므로, 전원 투입이나 도어 개폐로부터 초기 기동 상태를 검지하여 강제적으로 가온용 압축기(320)를 최고 회전수 N4로 가동했기 때문이다. In FIG. 12, the time t0 is an initial starting state in which the room temperature has dropped to near the outside temperature T0, and the
그리고, 시간 t3에서 실온이 T1를 넘으면 히터(324)가 OFF 하고, 시간 t6에서 응축 온도가 Tq를 넘으면, 가온용 압축기(320)를 N4로부터 N1로 순차 감속해 간다. 시간 t6에서 t8의 구간에서 응축 온도가 내려가지 않는 것은, 초기 기동 상태에서 가온용 압축기(320)를 최고 회전수 N4로 장시간 운전하였기 때문에, 절환실 응축기(321) 및 그 주변 부재가 과승온으로 되어, 가온용 압축기(320)의 회전수를 서서히 낮추어도 주변 부재의 온도가 급격히 내려가지 않기 때문이다. Then, when the room temperature exceeds T1 at the time t3, the
그리고, 시간 t8∼t18의 구간에서 압축기(308)를 최저 회전수 N1로 유지함으로써, 실온이 서서히 저하하고, 시간 t19에서 실온이 T2를 밑돌면 가온용 압축기(320)를 회전수 N1로부터 N4로 순차 증속해 간다. 이 결과, 다시 절환실 응축기(321)의 응축 온도가 상승함으로써 가온 능력이 높아지고, 시간 t22 이후에 실온이 다시 상승한다. Then, by maintaining the
그 후는, 응축 온도가 Tq를 넘으면 가온용 압축기(320)를 순차 감속하고, 실온이 T2를 밑돌면 가온용 압축기(320)를 순차 증속하는 것을 반복하여 실온을 안정시킨다. 또한, 외기 온도가 높아 가온 부하가 작을 때에, 가온용 압축기(320)를 최저 회전수 N1로 운전해도 실온이 T3보다도 더욱 상승하여 실온의 상한 온도(도시하지 않음)를 넘거나, 혹은 회전수를 변경하고 나서 소정 시간 이후에 응축 온 도가 Tq를 넘으면, 가온용 압축기(320)는 운전을 정지한다. After that, when the condensation temperature exceeds Tq, the
이와 같이, 응축 온도가 상한 온도(Tq)를 넘으면 가온용 압축기(320)를 순차 감속하는 제어를 가함으로써, 절환실 응축기(321) 및 그 주변 부재가 상한 온도(Tq)를 계속 넘는 것을 억제하므로, 결과로서 절환실 응축기(321)의 과승온에 따르는 실온의 변동을 억제하여 캔음료 등의 상품의 온도를 고 정밀도로 유지할 수 있다. In this way, when the condensation temperature exceeds the upper limit temperature Tq, control is performed to sequentially decelerate the
또한, 히트 펌프 시스템의 최대 가온 능력을 히터의 가온 능력과 동등하게 되도록 설계함으로써, 가온용 압축기(320)가 최고 회전수로 연속 운전할 때의 절환실 응축기(321)의 과승온을 억제하는 동시에, 회전수 변화에 의한 가온 능력의 변화량이 작아져, 보다 원활한 핫/콜드 절환실(301)의 실온의 변화를 실현할 수 있다. In addition, by designing the maximum heating capacity of the heat pump system to be equal to the heating capacity of the heater, while suppressing overheating of the switching
또한, 외기를 열원으로 하여, 핫/콜드 절환실(301)을 단독으로 가온하는 히트 펌프 시스템을 이용함으로써, 콜드 전용실(302) 및 제2의 콜드 전용실(303)의 냉각 부하의 변동을 받지 않으므로, 가온 능력이 안정되어, 보다 원활한 핫/콜드 절환실(301)의 실온의 변화를 실현할 수 있다. In addition, by using a heat pump system that independently heats the hot /
또한, 가온용 압축기(320)를 순차 증속 혹은 순차 감속하는 시간 간격, 즉 가온용 압축기(320)의 회전수를 변화시키고 나서 다음 변화를 행하기까지의 대기 시간을, 몇분에서 몇십분 정도 구비하는 것이 바람직하다. 가온용 압축기(320)의 회전수를 급격히 증속 혹은 감속시켜도 가온 능력을 급격히 변화시킬 수 없으므로, 실온이 안정되고 나서 가온용 압축기(320)의 회전수를 급격히 변화시키면 절환실 응축기(20)의 과승온이 커져, 오히려 실온의 변동을 증가시킨다. In addition, a time interval for sequentially increasing or decreasing the
또한, 절환실 응축기(321)의 응축 온도가 상한의 응축 온도(Tq)를 넘어서 가온용 압축기(320)를 감속하는 경우의 최단 대기 시간도, 몇분에서 몇십분정도로 설정하는 것이 바람직하다. 이는, 실온에 관계없이 강제적으로 가온용 압축기(320)를 감속하게 되므로, 이 대기 시간이 작으면 빈번히 증감속을 반복함으로써, 가온용 압축기(320)의 내구성을 저하시킬 가능성이 있다. Moreover, it is preferable to set also the shortest waiting time when the condensation temperature of the
(실시의 형태 4) (Fourth Embodiment)
도 13은 실시의 형태 4의 자동 판매기의 냉매 회로도, 도 14는 실시의 형태 4의 자동 판매기의 가온 제어의 타이밍 챠트이다. FIG. 13 is a refrigerant circuit diagram of the vending machine of the fourth embodiment, and FIG. 14 is a timing chart of the heating control of the vending machine of the fourth embodiment.
도 13에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 자동 판매기는, 핫/콜드 절환실(301), 콜드 전용실(302), 제2의 콜드 전용실(303)로 이루어지는 저장실을 구비하고, 가온용 압축기(320), 핫/콜드 절환실(301) 내에 설치된 절환실 응축기(321), 저장실 외에 설치된 절환실 증발기(322), 가온용 팽창 밸브(323)로 이루어지고, 핫/콜드 절환실(301)의 가온을 전용으로 하는 히트 펌프 시스템을 갖는다. As shown in FIG. 13, the vending machine of the present invention includes a storage chamber including a hot /
또한, 히트 펌프 시스템의 가온 능력을 보완하기 위해서, 히트 펌프 시스템의 최대 가온 능력과 거의 동등한 가온 능력을 갖는 전기 히터로 이루어지는 히터(324)가 절환실 응축기(321)의 바람 아래쪽에 설치되어 있다. 그리고, 절환실 응축기(321) 및 히터(324)로 따뜻해진 공기는, 가온용 팬(325)에 의해서 송풍되어 핫/콜드 절환실(301)의 실내를 순환한다. 여기서, 가온용 압축기(320)는, 핫/콜드 절환실(301)의 실내 온도를 계측하는 실내 온도 센서(326)와 미리 설정된 기준치와 의 비교에 따라서, 온도 조정용 제어 장치(도시하지 않음)에 의해서 제어된다. 또한, 히터(324)는, 절환실 응축기(321) 및 히터(324)로 따뜻해진 분출 공기의 온도를 계측하는 분출 공기 온도 센서(330)와 미리 설정된 기준치와의 비교에 따라서, 온도 조정용 제어 장치(도시하지 않음)에 의해서 제어된다. In addition, in order to complement the heating capability of the heat pump system, a
이상과 같이 구성된 실시의 형태 4의 자동 판매기에 대해서, 이하 그 동작을 설명한다. The operation of the vending machine according to the fourth embodiment configured as described above will be described below.
핫/콜드 절환실(301)을 냉각하는 경우, 가온용 압축기(320)를 정지한 후, 압축기(308)를 구동한다. 압축기(308)로부터 토출된 냉매는, 실외 열교환기(307)에서 응축된 후, 각각 팽창 밸브(A309), 팽창 밸브(B310), 팽창 밸브(C311)로 감압되어, 절환실 증발기(320), 증발기(305), 제2의 증발기(306)로 공급된다. 그리고, 절환실 증발기(320), 증발기(305), 제2의 증발기(306)에서 증발한 냉매가 압축기(308)로 환류한다. In the case of cooling the hot /
이 때, 핫/콜드 절환실(301), 콜드 전용실(302), 제2의 콜드 전용실(303) 내 소정의 온도에 도달한 저장실은, 해당하는 팽창 밸브(A309), 팽창 밸브(B310), 팽창 밸브(C311)를 폐색하여 냉매의 공급을 정지한다. 또한, 모든 저장실이 소정의 온도에 도달하면 압축기(308)는 운전을 정지한다. At this time, the storage chamber that has reached a predetermined temperature in the hot /
다음에, 핫/콜드 절환실(301)을 가온하는 경우, 팽창 밸브(A309)를 폐색한 그대로, 압축기(308)를 가동하여, 콜드 전용실(302), 제2 콜드 전용실(303)의 냉각을 계속함과 동시에, 가온용 압축기(320)는 구동된다. 가온용 압축기(320)로부터 토출된 냉매는, 절환실 응축기(321)에서 응축된 후, 가온용 팽창 밸브(323)에서 감 압되어, 절환실 증발기(322)로 공급된다. 그리고, 절환실 증발기(322)에서 증발한 냉매가 가온용 압축기(320)로 환류한다. Next, when the hot /
다음에, 가온하는 경우의 핫/콜드 절환실(301)의 실온 변화에 대한, 가온용 압축기(320)의 회전수 및 히터(324)의 ON/OFF 상태의 변화에 대해서 도 14를 이용하여 상세히 설명한다. Next, the change of the rotation speed of the
도 14는 가로축에 시간 구분 t0∼t27을 취한 타임 챠트이고, 위부터 순서대로 핫/콜드 절환실(301)의 실온의 변화, 절환실 응축기(321)의 응축 온도(실선)와 히터 ON 시의 분출 공기 온도(일점 쇄선)의 변화, 히터(324)의 ON/OFF 상태, 가온용 압축기(320)의 회전수, 히터(324)와 가온용 압축기(320) 등으로 이루어지는 히트 펌프 시스템의 가온 능력의 총 합을 표시한다. 또한, 실온의 세로축에 기재되어 있는 T0는 외기 온도, T2는 가온용 압축기(320)의 회전수를 증속하는 기준인 시프트 UP 온도, T3는 가온용 압축기(320)의 회전수를 감속하는 기준인 시프트 DOWN 온도를 나타낸다. 또한, 응축 회전수를 감속하는 기준인 시프트 DOWN 온도를 나타낸다. 또한, 응축 온도의 세로축에 기재되어 있는 Tp는 핫/콜드 절환실(301)에 저장된 상품의 가온 시의 목표 온도, Tq는 가온용 압축기(320)의 신뢰성을 확보하는데 있어서 바람직한 상한의 응축 온도를 나타낸다. Fig. 14 is a time chart in which time divisions t0 to t27 are taken along the horizontal axis, and the change in the room temperature of the hot /
여기서, 가온용 압축기(320)는 실온이 시프트 UP 온도보다 낮아지면 회전수를 N1, N2, N3, N4의 순으로 증속하고, 시프트 DOWN 온도 이상으로 되면 회전수를 N4, N3, N2, N1의 순으로 감속한다. 또한, 가온용 압축기(320)는 절환실 응축기(321)의 응축 온도가, 회전수를 변경하고 나서 소정 시간 이후에 상한의 응축 온도 (Tq)를 넘으면 감속한다. Here, the warming
한편, 히터(324)는 분출 공기 온도 센서(330)로 검지되는 분출 공기 온도가 응축 온도의 상한 온도(Tq)보다도 낮아지면 ON 하고, 응축 온도의 상한 온도(Tq)보다도 높아지면 OFF한다. 이는, 절환실 응축기(321) 및 히터(324)로 따뜻해진 분출 공기의 온도가 Tq의 근방에서 대략 일정해 지도록, 가온 능력을 조정하는 것을 의미한다. 또한, 히터(324)를 OFF한 경우의 분출 공기의 온도는 절환실 응축기(321)의 응축 온도와 거의 일치하므로, 실제의 분출 공기의 온도는 도 14에서 나타낸 절환실 응축기(321)의 응축 온도(실선)와 히터 ON 시의 분출 공기 온도(일점 쇄선)의 사이에서 미세하게 변동한다.On the other hand, the
일반적으로, 리시프로형의 압축 기구를 갖는 가온용 압축기(320)에서는 최저 회전수 N1는 20∼30rps 정도이고, 최저 회전수 N1와 최고 회전수 N4의 비율은 1대3∼4정도로 설정된다. 이와 같이, 가온용 압축기(320)의 회전수를 불연속으로 변화시키는 것은, 특정한 회전수로 공진하여 이상 진동이나 소음이 발생하는 것을 회피하기 위함으로, 자동 판매기와 같이 실내 설치되는 기기에 있어서는 특히 중요하다. In general, in the
도 14에 있어서, 시간 t0은 실온이 외기 온도(T0) 가까이 까지 저하한 초기 기동 상태이고, 분출 공기 온도가 Tq보다 낮으므로, 히터(324)가 ON으로 된다. 또한, 가온용 압축기(320)는 최고 회전수 N4로 가동된다. 이는, 초기 기동 상태에서는 큰 가온 능력이 필요하므로, 전원 투입이나 도어 개폐로부터 초기 기동 상태를 검지하여 강제적으로 가온용 압축기(320)를 최고 회전수 N4로 가동했기 때문이다.
In FIG. 14, the time t0 is an initial starting state in which the room temperature has dropped to near the outside temperature T0, and the
그리고, 시간 t3에서 분출 공기 온도가 Tq를 넘으면 히터(324)는 미세하게 ON/OFF됨과 동시에, 응축 온도의 상승과 함께 OFF 시간의 비율을 크게 하면서, 분출 공기 온도가 Tq에서 대략 일정해 지도록 조정된다.Then, when the blowing air temperature exceeds Tq at time t3, the
또한, 시간 t6에서 응축 온도가 Tq를 넘으면, 히터(324)는 완전히 OFF 상태로 되는 동시에, 가온용 압축기(320)는 회전수 N4로부터 N2로 순차 감속해 간다. 여기서, 가온용 압축기(320)가 N2로부터 N1로 감속하지 않는 것은, 가온용 압축기(320)의 최저 회전수를 N2로 설정하고 있기 때문이다. 이는, 외기 온도와 제2의 콜드 전용실(303)의 온도 설정으로부터 핫/콜드 절환실(301)의 부하를 추정하여, 가온용 압축기(320)의 각 회전수의 가온 능력과 비교해 최저 회전수를 결정하는 제어를 가한 결과이다. 이 경우, 외기 온도와 제2의 콜드 전용실(303)의 온도 설정으로부터 추정되는 핫/콜드 절환실(301)의 부하가 가온용 압축기(320)의 회전수 N2의 가온 능력보다도 크기 때문에, 최저 회전수를 N2로 설정했다. 가령 회전수 N1로 운전하면, 가온 능력을 보충하기 위해서 히터(324)의 ON 시간이 증대하여 가온 효율이 저하하는 것으로 예측된다. In addition, when the condensation temperature exceeds Tq at time t6, the
그리고, 시간 t7 이후의 구간에서 가온용 압축기(320)를 최저 회전수 N2로 유지함으로써, 실온이 서서히 저하하고, 시간 t9에서 분출 공기 온도가 Tq를 밑돌면, 다시 히터(324)는 미세하게 ON/OFF됨과 동시에, 분출 공기 온도가 Tq에서 대략 일정해지도록 조정된다. 이 결과, 가온용 압축기(320)를 최저 회전수 N2로 유지하면서, 히터(324)의 미묘한 능력 조정이 행해짐으로써, 절환실 응축기(321)의 응축 온도, 분출 공기 온도 및 핫/콜드 절환실(301)의 실온 전체가 안정되게 된다. 이 렇게 하여, 핫/콜드 절환실(301)의 부하가 크게 변동하지 않는 한, 이 상태가 유지되게 된다. Then, by maintaining the
이와 같이, 분출 공기 온도가 Tq를 넘으면, 히터(324)는 미세하게 ON/OFF 제어하여, 분출 공기 온도가 Tq에서 대략 일정해 지도록 조정함으로써, 히트 펌프 시스템의 가온 능력과 핫/콜드 절환실(301)의 부하의 차를 정밀도 좋게 보완할 수 있다. 그 결과로서, 절환실 응축기(321)의 응축 온도, 분출 공기 온도 및 핫/콜드 절환실(301)의 실온 전체가 안정되게 되어, 캔음료 등의 상품의 온도를 고 정밀도로 유지할 수 있다. In this way, when the blowing air temperature exceeds Tq, the
또한, 외기 온도와 제2의 콜드 전용실(303)의 온도 설정으로부터 핫/콜드 절환실(301)의 부하를 추정하여, 가온용 압축기(320)의 각 회전수의 가온 능력과 비교해 최저 회전수를 결정하는 제어를 가함으로써, 히트 펌프 시스템의 가온 능력과 핫/콜드 절환실(301)의 부하의 차이를 매우 작게 할 수 있다. 그 결과로서, 핫/콜드 절환실(301)의 실온 저하를 억제하는 동시에, 히터(324)의 소비 전력량을 삭감할 수 있다. In addition, the load of the hot /
또한, 응축 온도가 상한 온도(Tq)를 넘으면 가온용 압축기(320)를 순차 감속하는 제어를 가함으로써, 절환실 응축기(321) 및 그 주변 부재가 상한 온도(Tq)를 계속 넘는 것을 억제한다. 그 결과로서 절환실 응축기(321)의 과승온에 수반되는 실온의 변동을 억제하여 캔음료 등의 상품의 온도를 고 정밀도로 유지할 수 있다. Further, if the condensation temperature exceeds the upper limit temperature Tq, control is performed to sequentially decelerate the
또한, 히트 펌프 시스템의 최대 가온 능력을 히터의 가온 능력과 동등하게 되도록 설계함으로써, 가온용 압축기(320)가 최고 회전수로 연속 운전할 때의 절환 실 응축기(321)의 과승온을 억제하는 동시에, 회전수 변화에 의한 가온 능력의 변화량이 작아져, 히트 펌프 시스템의 가온 능력과 핫/콜드 절환실(301)의 부하의 차를 보완하는 히터(324)의 소비 전력량을 억제할 수 있다.In addition, by designing the maximum heating capacity of the heat pump system to be equal to the heating capacity of the heater, while suppressing overheating of the switching
또한, 외기를 열원으로 하여, 핫/콜드 절환실(301)을 단독으로 가온하는 히트 펌프 시스템을 이용함으로써, 콜드 전용실(302) 및 제2의 콜드 전용실(303)의 냉각 부하의 변동을 받지 않는다. 이 때문에, 가온 능력이 안정되므로, 보다 원활한 핫/콜드 절환실(301)의 실온의 변화를 실현할 수 있다. In addition, by using a heat pump system that independently heats the hot /
또한, 가온용 압축기(320)를 순차 증속 혹은 순차 감속하는 시간 간격, 즉 가온용 압축기(320)의 회전수를 변화시키고 나서 다음 변화를 행하기까지의 대기 시간을, 몇분에서 몇십분 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 가온용 압축기(320)의 회전수를 급격하게 증속 혹은 감속시켜도 가온 능력을 급격하게 변화시킬 수 없으므로, 실온이 안정되고 나서 가온용 압축기(320)의 회전수를 급격히 변화시키면, 절환 응축기(20)의 과승온이 커져, 오히려 실온의 변동을 증가시킨다. In addition, a time interval for sequentially increasing or decreasing the
또한, 절환실 응축기(321)의 응축 온도가 상한의 응축 온도(Tq)를 넘어 가온용 압축기(320)를 감속하는 경우의 최단 대기 시간도, 몇분에서 몇십분 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 이는, 실온에 관계없이 강제적으로 가온용 압축기(320)를 감속하게 되므로, 이 대기 시간이 작으면 빈번하게 증감속을 반복함으로써, 가온용 압축기(320)의 내구성을 저하시킬 가능성이 있다.Moreover, it is preferable to set also the shortest waiting time when the condensation temperature of the
또한, 본 실시 형태 4에서, 히터(324)는 분출 공기 온도 센서(330)로 검지되는 분출 공기 온도가 응축 온도의 상한 온도(Tq)보다도 낮아지면 ON하고, 응축 온 도의 상한 온도(Tq)보다도 높아지면 OFF 하도록 제어했다. 그러나, 히터(324)를 ON/OFF하는 기준 온도는, 캔음료 등의 상품의 온도를 목표 온도로 유지하기 위해서 필요한 분출 공기 온도의 근방에 설정하면 좋다. 또한, ON 온도와 OFF 온도에 약간의 차를 두어, 캔음료 등의 상품의 온도가 변동되지 않는 범위에서 제어 주기를 보다 길어지도록 조정해도 된다. 또한, 분출 공기 온도 센서(330)로 검지되는 분출 공기 온도에 대신해, 분출 공기 온도와 상관이 높은 히터(324)의 주위 온도 등을 이용하여 히터(324)를 ON/OFF 제어해도 동일한 효과가 얻어진다.In addition, in
이상과 같이, 본 발명에 관한 자동 판매기의 히트 펌프 시스템은, 히트 펌프 시스템과 동등 이상의 가온 능력을 갖는 히터를 구비하고, 안정 시의 부하를 크게 넘지 않도록 히트 펌프 시스템의 가온 능력의 조정을 행함으로써, 응축 온도의 과승온에 수반되는 실온의 변동을 억제할 수 있다. 따라서, 뜨거운 음료와 찬 음료를 동시에 보존하는 쇼 케이스나 소량의 급탕을 행하는 컵 자판기 등 소 능력의 가온 에너지의 절약화가 요구되는 용도에도 적용할 수 있다. As described above, the heat pump system of the vending machine according to the present invention includes a heater having a heating capacity equivalent to or higher than that of the heat pump system, and by adjusting the heating capacity of the heat pump system so as not to significantly exceed the load at the time of stability. It is possible to suppress fluctuations in the room temperature accompanying excessive temperature rise of the condensation temperature. Therefore, the present invention can also be applied to applications that require saving of small-capacity heating energy, such as a show case for simultaneously storing hot and cold drinks and a cup vending machine for a small amount of hot water supply.
다음에, 상기 종래의 구성에서는, 압축기와 열원측 열교환기가 방열 팬으로 동시에 공냉 혹은 열교환되므로, 가온 운전시에도 압축기에 바람이 닿게 되어, 압축기로부터 방열되는 분만큼 가온 능력이 저하하여 효율이 저하한다. Next, in the above conventional configuration, since the compressor and the heat source side heat exchanger are simultaneously cooled or heat-exchanged with a heat radiating fan, the air reaches the compressor even during the warming operation, and the warming capacity is reduced by the amount of heat radiated from the compressor, resulting in a decrease in efficiency. .
또한, 리시프로형 압축기 등의 원통상이 아닌 외형의 압축기에서는, 단열재로 밀착하여 둘러싸는 것이 곤란하다. In addition, it is difficult to surround a cylindrical compressor such as a reciprocal compressor, which is not cylindrical, in close contact with a heat insulating material.
또한, 압축기에 바람이 닿지 않도록 풍로를 형성하여, 종래의 열원측 열교환기를 이용하면, 풍로 개구 면적이 작으므로 풍량이 저하하여, 풍로 출구 공기의 상 대 습도가 증대하여 열교환기 혹은 풍로 출구의 근방에서 결로(結露)가 발생하는 등의 문제가 생긴다. In addition, when a conventional air source side heat exchanger is used to prevent the air from reaching the compressor, and the conventional heat source side heat exchanger is used, the air flow opening area is small, so that the air volume decreases, so that the relative humidity of the air passage outlet air increases, so that the vicinity of the heat exchanger or the air outlet exit is increased. This can cause problems such as condensation.
본 발명의 실시의 형태 5∼7은, 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 자동 판매기의 좁은 기계실 안에서 열원측 열교환기에 대해 충분한 풍량을 확보하면서, 압축기로부터의 방열을 억제하고, 가온 효율을 높일 수 있는 자동 판매기를 제공한다.
상기 종래의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 자동 판매기는, 압축기의 좌우 방향의 공간 영역에 독립된 풍로를 구성하고, 풍로의 내부에 나선형 핀(fin) 튜브로 형성한 실외 열교환기와 방열 팬을 배치하고, 압축기의 상면 형상에 맞추어 발포 성형한 단열재로 압축기를 둘러싸고 있다.In order to solve the said conventional subject, the vending machine of this invention comprises the independent air path in the space area of the left-right direction of a compressor, and arrange | positions the outdoor heat exchanger and a heat dissipation fan formed by the helical fin tube inside the air path. The compressor is surrounded by a heat insulating material foamed and molded in accordance with the shape of the upper surface of the compressor.
이에 따라, 압축기에 바람이 닿지 않음과 동시에, 풍로 저항이 작은 나선형 핀 튜브 열교환기를 이용함으로써, 풍로 단면적이 작아도 충분한 풍량을 확보할 수 있다. Accordingly, by using a spiral fin tube heat exchanger which does not wind against the compressor and has a small air flow resistance, a sufficient amount of air can be secured even if the air passage cross section is small.
또한, 폴리프로필렌 발포체 등의 성형가능한 단열재를, 압축기의 상면 형상에 맞추어 성형하고, 압축기를 둘러싸, 외형 치수의 증대를 억제하면서 압축기의 방열을 억제할 수 있다. In addition, a moldable heat insulating material such as a polypropylene foam can be molded in accordance with the shape of the upper surface of the compressor, and the heat dissipation of the compressor can be suppressed while surrounding the compressor and suppressing an increase in the external dimensions.
본 발명의 자동 판매기는, 압축기로부터의 방열을 억제하고, 가온 능력을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 히트 펌프를 이용하여 가온하는 경우의 소비 전력량을 더욱 삭감시킬 수 있다. The vending machine of this invention can suppress heat dissipation from a compressor, and can improve a heating capability. As a result, it is possible to further reduce the amount of power consumed when heated using a heat pump.
본 발명은, 방열 팬은 풍로 내의 실외 열교환기만을 공냉하고, 압축기에 바 람이 닿지 않으므로, 압축기로부터의 방열을 억제하여, 가온 능력을 향상시킬 수 있다. 또한, 나선형 핀 튜브로 형성한 실외 열교환기를 이용함으로써, 풍로 단면적이 작아도 결로의 발생을 방지할 수 있고, 좁은 기계실에서, 압축기의 좌우 방향의 스페이스를 유효하게 활용할 수 있고, 특히 폭이 넓은 자동 판매기에 효과적이다.According to the present invention, the heat dissipation fan air-cools only the outdoor heat exchanger in the air passage, and the wind does not reach the compressor, so that the heat dissipation from the compressor can be suppressed and the warming ability can be improved. In addition, by using an outdoor heat exchanger formed of a helical fin tube, condensation can be prevented even if the cross section of the air passage is small, and the space in the left and right directions of the compressor can be effectively used in a narrow machine room, and in particular, a wide vending machine Effective in
또한, 본 발명은, 압축기 주변에서 냉매가 누설되어도, 슬릿으로부터 기계실의 외측으로 배출되어, 기계실의 내부에 누설 냉매가 충만하는 것을 방지할 수 있다. In addition, even if the refrigerant leaks around the compressor, the present invention can be discharged from the slit to the outside of the machine room to prevent the leakage refrigerant from being filled inside the machine room.
또한, 본 발명은, 외형 치수의 증대를 억제하면서 압축기의 방열을 억제할 수 있다. Moreover, this invention can suppress heat dissipation of a compressor, suppressing increase of an external dimension.
또한, 본 발명은, 압축기와 배관의 이음부로부터 HC 냉매가 누설되어도, 이음부는 압축기 상부의 풍로 개구부의 부근에 노출되어 있으므로, 방열 팬에 의해 기계실의 외측으로 배출할 수 있다. Moreover, even if HC refrigerant leaks from the joint part of a compressor and piping, since a joint part is exposed to the vicinity of the air path opening part of an upper part of a compressor, it can be discharged to the outside of a machine room by a heat radiating fan.
또한, 본 발명은, 기계실 외에 결로수가 유출되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the present invention can prevent the dew condensate out of the machine room.
이하, 본 발명의 실시의 형태 5∼6에 대해서, 도면을 참조하면서 설명하는데, 종래예 또는 먼저 설명한 실시의 형태와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이 실시의 형태에 의해서 이 발명이 한정되는 것은 아니다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, although embodiment 5-6 of this invention are demonstrated referring drawings, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to a prior art example or embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
(실시 형태 5) (Embodiment 5)
도 15는 본 발명의 실시 형태 5에 있어서의 자동 판매기의 냉동 사이클도이 다. 도 16은, 본 발명의 실시 형태 5에 있어서의 자동 판매기의 종단면도이다. 도 17a는 본 발명의 실시 형태 5에 있어서의 자동 판매기의 기계실의 평면도, 도 17b는 본 발명의 실시 형태 5에 있어서의 자동 판매기의 기계실의 단면도이다. 또, 종래와 동일한 구성 작용에 대해서는, 동일 부호를 붙여 상세한 설명을 생략한다. Fig. 15 is a refrigeration cycle diagram of the vending machine in
도 15에 도시하는 바와 같이, 자동 판매기의 저장고 내는 3개로 분할되어, 냉각 전용고(이하 좌실이라고 한다), 냉각 가온고(B)(이하 중실이라고 한다), 냉각 가온고(C)(이하 우실이라고 한다)에 각각 대응하고, 후에 상술하는 이용측 유닛(401A)(특정 이용측 유닛), 이용측 유닛(401B) 및 이용측 유닛(401C)이 설치되고, 각 유닛에는 각각 송풍기가 형성되어 있다. 자동 판매기의 저장고 외측에는, 열원측 유닛(402) 및 송풍기(420)가 형성되어 있다. 그리고, 이들 열원측 유닛(402), 이용측 유닛(401A∼401C)으로 자동 판매기의 냉각 가온 장치가 구성된다. As shown in FIG. 15, the vault of the vending machine is divided into three, cooling exclusive storage (hereinafter referred to as left chamber), cooling warming chamber B (hereinafter referred to as solid), and cooling warming chamber C (hereinafter referred to as the lower compartment). The
도 16에 있어서, 자동 판매기 본체(430)는, 핫/콜드 절환실(431)과 기계실(432)로 구성되어 있다. 핫/콜드 절환실(431)의 내부에는, 실내 열교환기(433), 실내 팬(434), 히터(435)가 설치되어 있다. 기계실(432)의 내부에는, 압축기(418), 실외 열교환기(419), 방열 팬(420)이 설치되어 있다. 그리고, 압축기(418)를 둘러싸도록 단열재(456)가 설치되어 있다. In FIG. 16, the vending machine
도 17a, 도 17b에 도시하는 바와 같이, 압축기(418)의 가로로 독립된 풍로(436)가 구성되고, 풍로(436)의 내부에 실외 열교환기(419)와 방열 팬(420)이 배치된다.
As shown in FIG. 17A and FIG. 17B, the
이상과 같이 구성된 자동 판매기에 대해서, 이하 그 동작, 작용을 설명한다. The operation and action of the vending machine configured as described above will be described below.
좌실 및 중실을 냉각하는 한편, 우실을 가온하는 경우에 대해서 설명한다. 열원측 열교환기(419)의 절환 밸브(405A)가 열리는 동시에, 절환 밸브(405B)가 닫히고, 또한, 냉각할 이용측 열교환기(412B)의 절환 밸브(410A)가 닫히고, 절환 밸브(410B)는 열리고, 또한, 가온할 이용측 열교환기(412C)의 절환 밸브(411A)는 열리고, 절환 밸브(411B)는 닫힌다. The case where the left chamber and the solid chamber are cooled and the right chamber is heated will be described. The switching
이에 따라, 압축기(418)로부터 토출된 냉매의 일부는 냉매 토출관(403), 절환 밸브(405A)를 순차 거쳐, 열원측 열교환기(419)에 흐르는 동시에, 나머지 냉매는 고압 가스관(407)을 거쳐, 가온할 이용측 유닛(401C)의 절환 밸브(411A)로부터 이용측 열교환기(412C)로 유입된다. 그리고, 이 이용측 열교환기(412C)와 열원측 열교환기(419)에서 응축 액화된다. 이들 열교환기(412C, 419)에서 응축 액화된 냉매는, 액관(409)을 거쳐 이용측 유닛(401A, 401B)의 냉매 유량 제어 밸브(414, 415)로 감압된 후, 각각의 실내 열교환기(412A, 412B)로 유입하여 증발 기화한다. As a result, a part of the refrigerant discharged from the
이용측 열교환기(412A)를 거친 냉매는 저압 가스관(408)에, 또한, 이용측 열교환기(412B)를 거친 냉매는 절환 밸브(410B)를 거친 후 저압 가스관(408)에 유입하여 합류하고, 냉매 흡입관(404), 기액 분리기(421)를 순차 거쳐 압축기(418)에 흡입된다. 이와 같이, 이용측 실내 열교환기(412C)는 응축기로서 작용하므로, 우실은 가온되고, 증발기로서 작용하는 이용측 열교환기(412A, 412B)에서 좌실 및 중실은 냉각되게 된다. The refrigerant passing through the utilization
또한, 실내 팬(434)은, 실내 열교환기(433)의 열을, 핫/콜드 절환실(431) 내 에 순환시켜 가온하기 위한 것이고, 히터(435)는, 냉동 사이클의 가온 능력이 저하하는 낮은 외기 온도의 기동 시 등에 통전된다.In addition, the
방열 팬(420)은, 풍로(436) 내에 바람을 흐르게 하고, 실외 열교환기(419)와 공기 사이에서 열교환을 행하게 한다. 방열 팬(420)과 실외 열교환기(419)는 풍로(436) 내에 수납되어 있으므로, 방열 팬(420)에 의한 바람은 풍로(436) 내를 흐르고, 풍로(436) 외에 배치된 압축기(418)가 공냉되지 않고, 압축기(418)로부터의 방열을 억제할 수 있다. 그 결과, 실내 열교환기(433)의 응축 온도가 상승하고, 부하가 동일하면, 압축기(418)의 운전율을 감소시킬 수 있어, 소비 전력량이 저감하여, 에너지 절약이 도모된다. The
이 때, 종래 기술에서는, 풍로(436)를 구성하고 있지 않으므로, 방열 팬(420)에 의한 바람은, 실외 열교환기와 공기의 사이에서 열교환시키는 동시에, 압축기(418)를 공냉하게 되고, 압축기로부터의 방열이 촉진되어, 실내 열교환기(433)의 응축 온도가 저하하고, 가온 효율이 저하한다. At this time, in the prior art, since the
도 16, 도 17a 및 도 17b에서, 방열 팬(420)을 2개 배치한 구성으로 하고 있는데, 실외 열교환기(419)의 용량과 방열 팬(420)의 풍량의 적합성을 고려하여, 1개 혹은 3개 이상으로 해도 된다. 16, 17A, and 17B, two
또한, 압축기 상면 형상에 맞추어 발포 성형한 단열재(437)로 압축기(418)를 둘러싸, 압축기(418)의 방열을 억제할 수 있다. 단열재(437)로는, 단열성이 높아 열변형이 작은 폴리프로필렌 발포체(예를 들면, JSP제 EPP-15P)가 바람직하고, 다른 단열재인 발포스티롤에서는, 70℃ 이상의 분위기 하에서의 열변형의 문제가 발 생하고, 우레탄에서는, 내열성은 높아지지만, 흡습성을 갖는다는 문제가 발생하므로, 바람직하지 않다. In addition, the heat dissipation of the
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 압축기(418)의 가로로 독립된 풍로(436)를 구성하고, 풍로(436)의 내부에 실외 열교환기(419)와 방열 팬(420)을 배치한 것으로, 방열 팬(420)에 의한 바람으로 압축기(418)가 공냉되지 않고, 히트 펌프 가온 시에 압축기(418)로부터의 방열을 억제하여, 실내 열교환기(433)의 응축 온도를 상승시킨다. 그 결과, 부하가 같으면, 압축기(418)의 운전율을 감소시킬 수 있어, 소비 전력량이 저감하여, 에너지 절약이 도모된다. As mentioned above, in this embodiment, the
또한, 본 실시 형태에서는, 압축기(418)를 둘러싸는 단열재(437)를, 폴리프로필렌으로 발포 성형하고 있으므로, 단열성이 높아 열변형이 작아지고, 외형 치수의 증대를 억제하면서 압축기(418)의 방열을 억제할 수 있다. In addition, in this embodiment, since the
또한, 단열재(437)의 재료를 발포 고무로 해도 되고, 폴리프로필렌 재료와 마찬가지로 단열성이 높고 열 변형이 작다는 특징이 있다. Moreover, the material of the
(실시 형태 6) (Embodiment 6)
도 18은, 본 발명의 실시 형태 6에서의 자동 판매기의 냉동 사이클도이다. 도 19는 본 발명의 실시 형태 6에서의 자동 판매기의 전체 종단면도이다. 도 20은, 본 발명의 실시 형태 6에 있어서의 자동 판매기의 기계실의 단면도이다. 도 21은 본 발명의 실시 형태 6에서의 실외 열교환기의 사시도이다.18 is a refrigeration cycle diagram of the vending machine according to
도 18에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 자동 판매기는, 핫/콜드 절환실(431), 콜드 전용실(438), 제2의 콜드 전용실(439)로 이루어지는 저장실을 구비하 고, R600a를 냉매로 하여, 고온용 리시프로형 압축기(450), 핫/콜드 절환실(431) 내에 설치된 실내 응축기(451), 저장실 외에 설치되어 증발기로서 작용하는 실외 열교환기(452), 팽창 밸브(453)로 이루어지고, 핫/콜드 절환실(431)의 가온을 전용으로 하는 가온 시스템을 갖는다. As shown in FIG. 18, the vending machine of the present invention includes a storage chamber including a hot /
도 19 및 도 20에 도시하는 바와 같이, 자동 판매기(430)의 기계실(432) 내에 압축기(446)가 배치되어 있다. 압축기(446)의 윗쪽에 독립된 풍로(450)가 구성되고, 풍로(450)의 내부에는 실외 열교환기(448)와 방열 팬(420)이 설치되어 있다. 풍로(450)의 하면측에는 슬릿(451)이 설치되고, 압축기(446)를 둘러싸도록 단열재(452)가 설치되어 있다. 또한, 증발 온도가 되는 장소에 설치함으로써 결로의 유무를 검지하는 결로 센서(453)를 실외 열교환기(448)의 배관에 장착한다. 그리고, 결로수를 흡수하는 급수 시트(452)가, 풍로(450)에 형성한 슬릿(451)의 압축기(446)측과, 풍로(450)를 구성하는 풍로 구성 부재(455)의 결로수 저류부(456)에 설치되어 있다. As shown in FIG. 19 and FIG. 20, the
도 21에 도시하는 바와 같이, 실외 열교환기(448)에는, 관(457)에 핀(458)을 나선상으로 감은 나선형 핀 튜브 열교환기(459)가 이용된다. As shown in FIG. 21, the spiral
이상과 같이 구성된 자동 판매기에 대해서, 이하 그 동작, 작용을 설명한다. The operation and action of the vending machine configured as described above will be described below.
우선, 핫/콜드 절환실(431)을 냉각하는 경우, 고온용 압축기(446)를 정지한 후, 압축기(418)가 구동된다. 압축기(418)로부터 토출된 냉매는, 응축기로서 작용하는 실외 열교환기(419)에서 응축된 후, 각각 팽창 밸브(A443), 팽창 밸브(B444), 팽창 밸브(C445)로 감압되어, 실내 증발기(440), 증발기(441), 제2의 증발기(442) 로 공급된다. 그리고, 실내 증발기(440), 증발기(441), 제2의 증발기(442)로 증발한 냉매가 압축기(418)로 환류한다. First, when cooling the hot /
이 때, 핫/콜드 절환실(431), 콜드 전용실(438), 제2의 콜드 전용실(439) 내 소정의 온도에 도달한 저장실은, 해당하는 팽창 밸브(A443), 팽창 밸브(B444), 팽창 밸브(C445)를 폐색하여 냉매의 공급을 정지한다. 또한, 모든 저장실이 소정의 온도에 도달하면 압축기(418)는 운전을 정지한다.At this time, the storage chamber having reached a predetermined temperature in the hot /
다음에, 핫/콜드 절환실(431)을 가온하는 경우, 팽창 밸브(A443)를 폐색한 그대로, 압축기(418)를 가동하여, 콜드 전용실(438), 제2의 콜드 전용실(439)의 냉각을 계속하는 동시에, 고온용 압축기(446)가 구동된다. 고온용 압축기(446)로부터 토출된 냉매는, 실내 응축기(447)에서 응축된 후, 팽창 밸브(449)로 감압되어, 실외 열교환기(448)로 공급된다. 그리고, 실외 열교환기(448)에서 증발한 냉매가 고온용 압축기(446)로 환류한다. Next, when the hot /
이와 같이, 핫/콜드 절환실(431)을 가온하는 전용 가온 시스템을 갖기 위해서, 전용으로 설계된 실외 열교환기(448)와 고온용 리시프로 압축기(446)의 매칭을 최적화함으로써, 압축기(446)의 내구성 확보와 고 효율화가 도모된다. Thus, in order to have a dedicated heating system for warming the hot /
또한, 압축기(446)의 윗쪽 공간에 실외 열교환기(448)를 배치하는데 있어, 나선형 핀 튜브로 형성한 열교환기(459)를 이용함으로써, 구조상, 실외 열교환기(448)가 평면상태로 컴팩트하게 된다. 또한, 나선형 핀 튜브 열교환기(459)의 핀(458) 상호간의 간격이 넓고, 또한, 나선상으로 되어 연결되어 있으므로, 바람의 저항이 작아져, 풍로 단면적이 작아도, 충분한 풍량을 확보할 수 있어, 열교환기 혹은 풍로 출구의 근방에서 결로가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 먼지도 퇴적하지 않아 핀(458) 상호간의 격자 막힘의 발생을 억제할 수 있다. Further, in arranging the
방열 팬(420)은, 풍로(450) 내에 바람을 흐르게 하고, 실외 열교환기(448)와 공기 사이에서 열교환을 행하게 한다. 방열 팬(420)과 실외 열교환기(448)는 풍로(450) 내에 수납되어 있으므로, 방열 팬(420)에 의한 바람은 풍로(450) 내를 흐르고, 풍로(450) 외에 배치된 압축기(446)가 공냉되지 않고, 압축기(446)로부터의 방열을 억제할 수 있다.The
풍로(450)의 하면측에 슬릿(451)을 형성하고 있으므로, 풍로(450)의 흡입구의 총 면적이 커져, 방열 팬(420)에 의한 풍로(450)내로의 흡입 풍량이 증가하여, 실외 열교환기(448)와의 열교환 능력이 증대한다. Since the
또한, 결로 센서(453)에 의해 결로를 검지하면, 가온 시스템은 운전을 정지한다. In addition, when condensation is detected by the
또한, 풍로(450)에 설치한 슬릿(451)의 압축기(446)측과 풍로(450)를 구성하는 풍로 구성 부재(455)의 결로수 저류부(456)에 급수 시트(454)를 설치하고, 결로 발생을 검지하여 운전을 정지하기 까지 동안에 배출되는 결로수를, 급수 시트(454)가 흡수한다. 이 수분을 포함하는 급수 시트(454)는, 압축기(446)로부터의 열과 방열 팬(420)의 연속 운전에 의해, 수분을 증발시킨다. In addition, the
또한, 가온 단독 히트 펌프에 있어서, 급수 시트(454)를 설치하지 않은 경우, 결로수를 냉각측의 실외 열교환기(419), 또는, 압축기(418)의 부근에 인도하고, 냉각측의 배열에 의해 증발시켜도 되고, 이 경우, 냉각측의 효율이 향상된다.
In addition, in the heating single heat pump, when the
이상과 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 압축기(446)의 윗쪽에 독립된 풍로(450)를 구성하고, 풍로(450)의 내부에 나선형 핀 튜브로 형성한 열교환기(459)와 방열 팬(420)을 배치한다. 따라서, 구조상, 열교환기(459)가 평면상태로 컴팩트하게 되어, 좁은 기계실(432) 내의 압축기(446) 윗쪽의 스페이스를 유효하게 활용할 수 있다. 또한, 바람의 저항이 작아지고, 풍로 단면적이 작아도, 충분한 풍량을 확보할 수 있고, 실외 열교환기(448) 혹은 풍로(450) 출구의 근방에서 결로가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 먼지에 의한 격자 막힘도 발생하지 않아, 관리가 필요없다. As described above, in the present embodiment, the
또한, 압축기(446)에는, 돌극 집중 감음 DC 인버터 압축기가 바람직하다. 이는, 종래의 분포 감음 압축기와 같이, 미리 감아둔 모터 코일을 슬롯에 뒤부터 삽입하는 제법과는 달리, 모터 코일을 슬롯에 직접 감는 제법이므로, 권선 피치가 매우 좁아져, 모터의 코일 엔드 칫수를 약 1/3으로 축소할 수 있고, 압축기의 높이 치수를 낮게 억제할 수 있다. 따라서, 압축기(446)의 윗쪽의 스페이스를 확보하기 쉬워진다. The
또한, 압축기(446)의 윗쪽의 스페이스에 여유가 있으면, 그 스페이스에 설치하는 실외 열교환기(448)를 구성하는 나선형 핀 튜브 열교환기(459)를, 상하로 포갠 2단 구성으로 해도 되고, 그 경우, 증발 능력을 향상시킬 수 있다. If there is room in the upper space of the
또한, 본 실시 형태에서는, 풍로(450)의 하면측에 슬릿(451)을 형성하고 있으므로, 풍로(450)의 흡입구의 총 면적이 커져, 실외 열교환기(448)와의 열 교환 능력이 증대한다.
Moreover, in this embodiment, since the
또한, 본 실시 형태에서는, 결로의 유무를 검지하는 결로 센서(453)가 실외 열교환기(448)의 하부측 배관에 설치되어 있고, 증발 온도로 되는 장소에 설치함으로써 결로의 유무를 검지하는 결로 센서(453)에 의해 결로를 검지하면, 가온 시스템의 운전을 정지하여, 기계실(432) 외에 결로수가 유출되는 것을 방지한다. In addition, in this embodiment, the
또한, 본 실시 형태에서는, 풍로(450)에 형성한 슬릿(451)의 압축기(446)측과 결로수 저류부(456)에 급수 시트(454)를 형성하고, 결로 발생을 검지하여 운전을 정지하기 까지 동안에 배출되는 결로수를, 급수 시트(454)로 흡수한다. 이렇게 함으로써, 결로수가 기계실(432) 외로 유출되는 것을 방지할 수 있다.In the present embodiment, the
(실시 형태 7) (Seventh Embodiment)
도 22는 본 발명의 실시 형태 7에 있어서의 자동 판매기의 기계실의 단면도이다. 또한, 실시 형태 6과 동일한 구성 작용에 대해서는, 동일 부호를 붙여 상세한 설명은 생략한다.It is sectional drawing of the machine room of the vending machine in
도 22에 있어서, 압축기(446)에는, 토출관(460)과, 흡입관(461)이 장착되어 있고, 토출관(460)과 흡입관(461)의 이음부를, 압축기(445)를 둘러싸는 단열재(462)의 외측에 노출하고 있다. 22, the
이상과 같이 구성된 자동 판매기에 대해서, 이하 그 동작, 작용을 설명한다.The operation and action of the vending machine configured as described above will be described below.
우선, 토출관(460)과 흡입관(461)의 배관의 이음부는 단열재(462)로부터 노출되어 있다. 따라서, HC 냉매 사용 시에, 토출관(460)과 흡입관(461)의 배관의 이음부로부터 HC 냉매가 누설되어도, 압축기(446) 상부의 풍로 개구부(슬릿(451))에서, 방열 팬(420)에 의해 기계실(432)의 외측으로 배출된다. 기계실(432)의 내 부에 누설 냉매가 충만하는 것을 방지할 수 있고, 착화원에 대한 안전성이 보다 한층 향상된다. First, the joints of the pipes of the
이상과 같이, 본 발명에 관한 자동 판매기는, 히트 펌프 가온 시에 압축기의 온도를 고온으로 유지하고, 가온 능력을 향상시키는 것이 가능해지므로, 냉온장고 등의 용도에도 적용할 수 있다.
As described above, the vending machine according to the present invention can maintain the temperature of the compressor at a high temperature at the time of heating the heat pump and improve the heating capability, and thus can be applied to applications such as cold storage.
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