JP2018185069A - 冷媒回路装置 - Google Patents

Description

本発明は、冷媒回路装置に関し、より詳細には、ヒートポンプ機能を有する冷媒回路を備えた冷媒回路装置に関するものである。

従来、ヒートポンプ機能を有する冷媒回路を備えた冷媒回路装置として次のようなものが知られている。すなわち、主回路と、導入管路と、加熱器と、帰還管路とを有する冷媒回路を備えたものである。

主回路は、冷却器、圧縮機、放熱器、補助放熱器及び膨張機構が冷媒管路で順次接続されて管状に構成されている。冷却器は、対象となる室に設置されている。圧縮機は、上記室の外部に設置されており、冷却器を通過した冷媒（例えば二酸化炭素）を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態にして吐出するものである。放熱器は、圧縮機と同様に室の外部に設置されており、圧縮機で圧縮した冷媒を周囲空気と熱交換させて放熱させるものである。補助放熱器は、放熱器の近傍に設置されており、放熱器で放熱した冷媒を周囲空気と熱交換させて放熱させるものである。膨張機構は、補助放熱器で放熱した冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。

このような主回路では、圧縮機で圧縮された冷媒が放熱器及び補助放熱器で放熱し、放熱した冷媒が膨張機構で断熱膨張され、冷却器で蒸発する。この冷却器で蒸発した冷媒は、圧縮機により吸引されて再び圧縮されて循環することになる。これにより冷却器が設置された室の内部空気が冷却される。

導入管路は、圧縮機の出口側の冷媒管路から分岐する態様で設けられた管路である。加熱器は、導入管路に接続されるとともに、上記冷却器が設置された室のうち加熱対象となる室に設置されている。この加熱器は、導入管路を通じて圧縮機で圧縮された冷媒が供給された場合に、該冷媒を放熱させて該室の内部空気を加熱するものである。

帰還管路は、加熱器と補助放熱器の入口側の冷媒管路とを接続する態様で設けられている。この帰還管路は、加熱器で放熱した冷媒を主回路に送出するものである。

このような構成を有する冷媒回路装置においては、室の内部空気の冷却のみを行う場合（冷却単独運転を行う場合）には、主回路のみに冷媒を循環させる。その一方、一の室の内部空気を冷却して他の室の内部空気を加熱する場合（ヒートポンプ運転を行う場合）には、圧縮機で圧縮させた冷媒を加熱器に送出し、加熱器を通過した冷媒を補助放熱器に送出し、その後に膨張機構及び冷却器を通過させる。これにより、加熱器が設置された室の内部空気を加熱し、冷却器が設置された室の内部空気を冷却することができる。

そして、かかる冷媒回路装置では、ヒートポンプ運転を行う場合において、高圧となる冷媒の圧力を所定範囲に収めるために、補助放熱器の出口の冷媒温度に応じて放熱器及び補助放熱器に外気を送出する外気送風ファンの送風量を制御するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５０２４１９８号公報

ところが、上述した冷媒回路装置においては、補助放熱器の出口の冷媒温度に応じて放熱器及び補助放熱器に外気を送出する外気送風ファンの送風量を制御するようにしていたので、ヒートポンプ運転で冷凍能力が過剰となった場合に、圧縮機が液相状態の冷媒を吸引してしまういわゆる液バック現象の発生を検知することができず、結果的に液バック現象を回避することが困難であった。

かかる液バック現象の発生を回避するために、圧縮機として回転数を可変することが可能なインバータ圧縮機を適用したり、膨張機構として開度を調整可能な電子膨張弁を適用したりすることで対応可能であるが、インバータ圧縮機や電子膨張弁は高価であり、結果的に製造コストの増大化を招来し、好ましくない。

本発明は、上記実情に鑑みて、冷凍能力を所望の大きさに調整しつつ液バック現象の発生を回避することができる冷媒回路装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る冷媒回路装置は、冷却器と、前記冷却器から冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器の下流側において通過する冷媒を放熱させる補助放熱器と、前記補助放熱器で放熱した冷媒を断熱膨張させる膨張機構とを冷媒管路で順次接続して構成され、前記冷却器で冷媒を蒸発させて該冷却器が設置された室の内部空気を冷却する主回路と、前記圧縮機の出口側の冷媒管路から分岐する態様で設けられた導入管路に接続されるとともに加熱対象となる室に設置され、前記導入管路を通じて前記圧縮機で圧縮された冷媒が供給された場合に、該冷媒を放熱させて該室の内部空気を加熱する加熱器と、前記加熱器と前記補助放熱器の入口側の冷媒管路とを接続する態様で設けられ、前記加熱器で放熱した冷媒を前記主回路に送出する帰還管路とを備えた冷媒回路を有する冷媒回路装置において、前記放熱器の近傍に設置され、かつ駆動する場合に前記室の外部空気を前記放熱器及び前記補助放熱器に送出する外気送風手段と、前記圧縮機に吸引される冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、前記冷媒温度検出手段を通じて検出される冷媒温度の変化に応じて前記外気送風手段の送風量を増減させて前記冷却器での冷凍能力を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

また本発明は、上記冷媒回路装置において、前記主回路は、前記補助放熱器で放熱された冷媒と、前記冷却器で蒸発した冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備え、前記冷媒温度検出手段は、前記内部熱交換器を通過して前記圧縮機に吸引される冷媒の温度を検出することを特徴とする。

また本発明は、上記冷媒回路装置において、前記加熱器は、前記冷却器が設置されたいずれかの室に設置されたことを特徴とする。

また本発明は、上記冷媒回路装置において、前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする。

本発明によれば、制御手段が、圧縮機に吸引される冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段により検出される冷媒温度の変化に応じて、室の外部空気を放熱器及び補助放熱器に送出する外気送風手段の送風量を増減させて冷却器での冷凍能力を制御するので、冷凍能力を所望の大きさに近似させることができる。しかも、制御手段が圧縮機に吸引される冷媒の温度を直接入手することができ、液相冷媒が圧縮機に吸引されることを抑制できる。従って、冷凍能力を所望の大きさに調整しつつ液バック現象の発生を回避することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置が適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す説明図である。 図２は、図１に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫の断面側面図である。 図３は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置を概念的に示す概念図である。 図４は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置の特徴的な制御系を模式的に示す模式図である。 図５は、制御部が実施する庫外送風ファン駆動制御の処理内容を示すフローチャートである。 図６は、図５に示した送風量可変制御の処理内容を示すフローチャートである。 図７は、図６に示した送風量調整制御の処理内容を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置における冷媒の状態変化を示すモリエル線図（Ｐ−ｈ線図）である。

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

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

本体キャビネット１は、前面に開口１ａ（図２参照）を有した直方状の筐体として形成されたものである。この本体キャビネット１には、その内部に例えば２つの断熱仕切板２によって仕切られた３つの独立した商品収容庫３が左右に並んだ態様で設けられている。これら商品収容庫３は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を所望の温度に維持した状態で収容する室で、断熱構造を有している。

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

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

上記商品収容庫３には、収納ラック６、払出機構７及びシュータ８が設けられている。収納ラック６は、商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。払出機構７は、収納ラック６の下部に設けてあり、この収納ラック６に収納された商品群の最下位にある商品を１つずつ払い出すためのものである。シュータ８は、払出機構７から払い出された商品を内扉５の下側の扉５ｂに設けられた商品搬出口５ｃを介して外扉４に設けられた商品取出口４ａに導くためのものである。

図３は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置を概念的に示す概念図であり、図４は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置の特徴的な制御系を模式的に示す模式図である。

ここで例示する冷媒回路装置は、内部に例えば二酸化炭素等の冷媒が封入された冷媒回路２０と、出口温度センサＳと、庫外送風ファンＦ１と、制御部５０とを備えている。冷媒回路２０は、主回路３０、導入管路４５、加熱器４６及び帰還管路４７を備えて構成されている。

主回路３０は、圧縮機３１、放熱器３２、補助放熱器３３及び冷却器３４を冷媒管路３５にて接続して構成されている。尚、冷媒管路３５は、冷媒配管が適宜接続されて形成されたものである。

圧縮機３１は、図２にも示すように機械室９に設置されている。機械室９は、本体キャビネット１の内部であって商品収容庫３と区画され、かつ商品収容庫３の下方側の室である。この圧縮機３１は、制御部５０から与えられる指令に応じて駆動するものであり、駆動する場合に、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態（高圧冷媒）にして吐出口より吐出するものである。

放熱器３２は、圧縮機３１と同様に機械室９に設置されており、つまり室である商品収容庫３の外部に設置されている。この放熱器３２は、圧縮機３１で圧縮されて通過する冷媒と周囲空気とを熱交換させて冷媒を放熱させるものである。この放熱器３２と圧縮機３１とを接続する冷媒管路３５には、三方弁３６が設けられている。かかる三方弁３６については後述する。

補助放熱器３３は、放熱器３２に隣接する態様で機械室９に設置されている。この補助放熱器３３は、放熱器３２よりも容量が小さいものであるが、放熱器３２と同様に通過する冷媒と周囲空気とを熱交換させて冷媒を放熱させるものである。

冷却器３４は、複数（図示の例では３つ）設けられており、各商品収容庫３の内部低域であって、背面ダクト１０の前方側に配設されている。各冷却器３４の近傍には、庫内送風ファンＦ２が配設されている。庫内送風ファンＦ２は、制御部５０から与えられる指令に応じて駆動するものであり、駆動する場合に商品収容庫３の内部空気を循環させるものである。

これら冷却器３４と補助放熱器３３とを接続する冷媒管路３５は、その途中に設けられた分配器３７により３つに分岐され、右庫３ａに設置された冷却器３４（以下、右冷却器３４ａとも称する）、中庫３ｂに設置された冷却器３４（以下、中冷却器３４ｂとも称する）並びに左庫３ｃに設置された冷却器３４（以下、左冷却器３４ｃとも称する）の入口側にそれぞれ接続されている。

また、この冷媒管路３５においては、補助放熱器３３から分配器３７に至る途中に第１キャピラリーチューブ３８が設けられるとともに、分配器３７から左冷却器３４ｃ、中冷却器３４ｂ及び右冷却器３４ａに至る途中に電磁弁３９ａ，３９ｂ，３９ｃ及び第２キャピラリーチューブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられている。

第１キャピラリーチューブ３８は、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。電磁弁３９ａ，３９ｂ，３９ｃは、制御部５０から与えられる指令に応じて開閉するバルブであり、開状態となる場合には、冷媒の通過を許容する一方、閉状態となる場合には、冷媒の通過を規制するものである。第２キャピラリーチューブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、第１キャピラリーチューブ３８と同様に、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。これら第１キャピラリーチューブ３８及び第２キャピラリーチューブ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、補助放熱器３３で放熱した冷媒を断熱膨張させる膨張機構を構成している。

上記冷却器３４の出口側に接続された冷媒管路３５は、途中の第１合流点Ｐ１で合流して圧縮機３１に接続している。

このような主回路３０において、図３中の符号４１は内部熱交換器である。内部熱交換器４１は、補助放熱器３３から第１キャピラリーチューブ３８に向けて通過する冷媒（高圧冷媒）と、第１合流点Ｐ１から圧縮機３１に向けて通過する冷媒（低圧冷媒）とを熱交換させるものである。

導入管路４５は、一端が三方弁３６に連結されている。つまり、導入管路４５は、圧縮機３１の出口側の冷媒管路３５から分岐する態様で設けられている。尚、導入管路４５は、冷媒管路３５と同様に冷媒配管が適宜接続されて形成されたものである。

上記三方弁３６は、圧縮機３１で圧縮された冷媒を放熱器３２へ送出する第１送出状態と、圧縮機３１で圧縮された冷媒を導入管路４５へ送出する第２送出状態との間で択一的に切り換え可能なバルブである。かかる三方弁３６の切換動作は、制御部５０から与えられる指令に応じて行われる。

加熱器４６は、導入管路４５に接続されるとともに左庫３ｃに設置されている。この加熱器４６は、導入管路４５を通じて圧縮機３１で圧縮された冷媒が供給された場合に、該冷媒を放熱させて左庫３ｃの内部空気を加熱するものである。尚、加熱器４６は、左冷却器３４ｃと一体的に形成されて設置されてもよいし、左冷却器３４ｃと別個に設置されていてもよい。

帰還管路４７は、一端が加熱器４６の出口側に接続されており、他端が、放熱器３２と補助放熱器３３とを接続する冷媒管路３５に第２合流点Ｐ２で合流する態様で接続されている。つまり、帰還管路４７は、加熱器４６で放熱した冷媒を主回路３０に送出するものである。尚、導入管路４５は、冷媒管路３５や導入管路４５と同様に冷媒配管が適宜接続されて形成されたものである。

出口温度センサＳは、主回路３０（冷媒回路２０）における内部熱交換器４１の低圧冷媒の出口付近に設けられている。この出口温度センサＳは、内部熱交換器４１を通過した冷媒（低圧冷媒）の温度、すなわち圧縮機３１に吸引される冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段である。かかる出口温度センサＳは、検出した冷媒の温度（以下、出口温度ともいう）を出口温度信号として制御部５０に送出するものである。

庫外送風ファンＦ１は、機械室９における放熱器３２の近傍に設置されている。この庫外送風ファンＦ１は、制御部５０から与えられる指令に応じて駆動するものであり、駆動する場合に、商品収容庫３の外部空気である外気を放熱器３２及び補助放熱器３３に送出する外気送風手段である。

制御部５０は、メモリ５９に記憶されたプログラムやデータに従って各部の動作を統括的に制御するものである。この制御部５０は、入力処理部５１、判定処理部５２、比較処理部５３、設定処理部５４及び駆動処理部５５を備えている。尚、制御部５０は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等の処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。

入力処理部５１は、出口温度センサＳから与えられる出口温度信号や、自販機制御部１００からの指令信号を受信して出口温度や指令を入力するものである。ここで自販機制御部１００は、冷媒回路装置が適用される自動販売機の動作を統括的に制御するものである。尚、入力処理部５１は、出口温度センサＳより入力した出口温度を適宜メモリ５９に記憶させる。

判定処理部５２は、入力処理部５１を通じて入力された出口温度が予め決められた送風量可変温度範囲Ｔ（Ｔ１＜Ｔ＜Ｔ２）にあるか否かを判定するものである。また判定処理部５２は、入力処理部５１を通じて入力された出口温度が予め設定された目標温度範囲Ｕ（Ｔ３≦Ｕ≦Ｔ４）であるか否かを判定するものである。ここで目標温度範囲Ｕの下限温度Ｔ３は送風量可変温度範囲Ｔを規定する温度Ｔ１よりも高く、目標温度範囲Ｕの上限温度Ｔ４は送風量可変温度範囲Ｔを規定する温度Ｔ２よりも低い。

比較処理部５３は、後述する送風量可変制御において、入力処理部５１を通じて入力された出口温度と、メモリ５９に記憶された前回の出口温度とを比較するものである。

設定処理部５４は、予め決められたテーブルに従って庫外送風ファンＦ１の送風量の割合（デューティ比）を設定するものである。

駆動処理部５５は、庫外送風ファンＦ１に対して駆動指令又は駆動停止指令を送出して、庫外送風ファンＦ１を駆動又は駆動停止にさせるものである。

以上のような構成を有する冷媒回路装置は、次のようにして商品収容庫３に収容された商品を冷却及び加熱する。ここでは、ＨＣＣ運転（左庫３ｃの内部空気を加熱し、右庫３ａ及び中庫３ｂの内部空気を冷却するヒートポンプ運転）を行う場合について説明する。

この場合、制御部５０は、三方弁３６を第２送出状態にさせるとともに電磁弁３９ｃを閉成させ、更に電磁弁３９ａ，３９ｂを開成させる。これにより圧縮機３１で圧縮された冷媒は、第２送出状態にある三方弁３６を経由して導入管路４５に流入し、該導入管路４５を通過して加熱器４６に至る。加熱器４６に至った冷媒は、該加熱器４６を通過中に、左庫３ｃの内部空気と熱交換して放熱する。これにより左庫３ｃの内部空気が加熱される。加熱された内部空気は、庫内送風ファンＦ２の駆動により、左庫３ｃの内部を循環し、これにより左庫３ｃに収容された商品は、循環する内部空気により加熱される。

加熱器４６で放熱した冷媒は、帰還管路４７を流通し、第２合流点Ｐ２を経て補助放熱器３３に至る。補助放熱器３３に至った冷媒は、周囲空気と熱交換して更に放熱し、その後に内部熱交換器４１を通過する。このようにして内部熱交換器４１を通過した冷媒は、第１キャピラリーチューブ３８で減圧されて断熱膨張し、分配器３７で２つに分岐される。２つに分岐された冷媒は、第２キャピラリーチューブ４０ａ，４０ｂで減圧されて断熱膨張してから右冷却器３４ａ及び中冷却器３４ｂに至り、これら右冷却器３４ａ及び中冷却器３４ｂでそれぞれ蒸発して各商品収容庫３の内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。冷却された内部空気は、各庫内送風ファンＦ２の駆動により各商品収容庫３の内部を循環し、これにより各商品収容庫３（右庫３ａ及び中庫３ｂ）に収容された商品は冷却される。右冷却器３４ａ及び中冷却器３４ｂで蒸発した冷媒は、第１合流点Ｐ１で合流した後に内部熱交換器４１を通過して圧縮機３１に吸引され、圧縮機３１に圧縮されて上述した循環を繰り返す。

このような冷媒回路装置においては、制御部５０が、入力処理部５１を通じて自販機制御部１００より与えられた制御指令を入力した場合、上記ＨＣＣ運転と並行して庫外送風ファン駆動制御を実施する。

図５は、制御部が実施する庫外送風ファン駆動制御の処理内容を示すフローチャートである。

この庫外送風ファン駆動制御において制御部５０は、設定処理部５４を通じて送風量を１００％に設定する（ステップＳ１１０）。このように送風量を１００％に設定した制御部５０は、駆動処理部５５を通じてかかる割合（１００％）の送風量となるよう庫外送風ファンＦ１に駆動指令を送出し（ステップＳ１４０）、内蔵する時計を通じて所定時間（例えば１０秒間）の経過待ちとなる（ステップＳ１７０）。つまり、制御部５０は、庫外送風ファン駆動制御の実行においては、所定時間が経過するまで庫外送風ファンＦ１を送風量が１００％で駆動させる。

所定時間が経過した場合（ステップＳ１７０：Ｙｅｓ）、制御部５０は、送風量可変制御を予め決められた時間（例えば１５〜２０秒間）毎に繰り返し実施する（ステップＳ２００）。

図６は、図５に示した送風量可変制御の処理内容を示すフローチャートである。この送風量可変制御において制御部５０は、入力処理部５１を通じて出口温度センサＳより出口温度の入力待ちとなる（ステップＳ２０１）。そして、入力処理部５１を通じて出口温度センサＳより出口温度を入力した場合（ステップＳ２０１：Ｙｅｓ）、制御部５０は、判定処理部５２を通じて出口温度が送風量可変温度範囲Ｔにあるか否かを判定する（ステップＳ２０２，ステップＳ２０３）。

出口温度が送風量可変温度範囲Ｔを下回る最大温度Ｔ１以下である場合（ステップＳ２０２：Ｙｅｓ）、すなわち出口温度が送風量可変温度範囲Ｔを下回る場合、制御部５０は、設定処理部５４を通じて送風量を０％に設定し（ステップＳ２０４）、駆動処理部５５を通じて庫外送風ファンＦ１に駆動停止指令を送出して（ステップＳ２０５）、その後に手順をリターンさせて今回の送風量可変制御を終了する。

これによれば、補助放熱器３３での冷媒の放熱量が低下し、冷却器３４（右冷却器３４ａ及び中冷却器３４ｂ）での冷凍能力が低減する方向に推移させることができる。このことについてより詳細に説明すると、出口温度がＴ１以下である場合には、圧縮機３１に吸引される冷媒の温度が非常に低温であり、冷却器３４での冷凍能力が過剰となる。このように冷凍能力が過剰であると、冷却器３４を通過した冷媒が液相状態で圧縮機３１に吸引されてしまう液バック現象を発生させる虞れがある。そこで、庫外送風ファンＦ１の駆動を停止させることにより、補助放熱器３３での冷媒の放熱量を低下させつつ冷却器３４での冷凍能力を低減させ、液バック現象の発生を回避させることができる。

出口温度が送風量可変温度範囲Ｔを上回る最小温度Ｔ２以上である場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ，ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、すなわち出口温度が送風量可変温度範囲Ｔを上回る場合、制御部５０は、設定処理部５４を通じて送風量を１００％に設定し（ステップＳ２０６）、駆動処理部５５を通じてかかる割合（１００％）の送風量となるよう庫外送風ファンＦ１に駆動指令を送出して（ステップＳ２０７）、その後に手順をリターンさせて今回の送風量可変制御を終了する。

これによれば、補助放熱器３３での冷媒の放熱量が増加し、冷却器３４での冷凍能力が増大する方向に推移させることができる。このことについてより詳細に説明すると、出口温度がＴ２以上である場合には、圧縮機３１に吸引される冷媒の温度が非常に高温であり、冷却器３４での冷凍能力が不足するだけでなく冷媒回路２０において冷媒が高圧となる領域（高圧領域）での冷媒圧力が過大なものとなる虞れがある。このように冷媒回路２０における高圧領域での冷媒圧力が過大なものとなると、高圧異常として圧縮機３１等が停止してしまい、結果的にＨＣＣ運転を行うことができなくなってしまう。そこで、送風量が１００％となるよう庫外送風ファンＦ１を駆動させることにより、補助放熱器３３での冷媒の放熱量を増加させつつ冷却器３４での冷凍能力を増大させ、冷媒回路２０での高圧となる冷媒の圧力を所定範囲に収めることができる。

ところで、出口温度が送風量可変温度範囲Ｔにある場合（ステップＳ２０２：Ｎｏ，ステップＳ２０３：Ｎｏ）、制御部５０は、判定処理部５２を通じて出口温度が目標温度範囲Ｕにあるか否かを判定する（ステップＳ２０８，ステップＳ２０９）。

すなわち、出口温度が目標温度範囲Ｕの下限温度Ｔ３以上であって、上限温度Ｔ４以下である場合（ステップＳ２０８：Ｙｅｓ，ステップＳ２０９：Ｙｅｓ）、制御部５０は、設定処理部５４を通じて送風量を維持設定し（ステップＳ２１０）、その後に手順をリターンさせて今回の送風量可変制御を終了する。

この結果、庫外送風ファンＦ１の送風量が維持され、出口温度を目標温度範囲Ｕに維持することができる。

一方、出口温度が目標温度範囲Ｕを逸脱する場合、すなわち、出口温度が下限温度Ｔ３未満である場合（ステップＳ２０８：Ｎｏ）や、出口温度が上限温度Ｔ４を超える場合（ステップＳ２０９：Ｎｏ）、制御部５０は、送風量調整制御を実施する（ステップＳ２２０）。

図７は、図６に示した送風量調整制御の処理内容を示すフローチャートである。この送風量調整制御において制御部５０は、直前の送風量可変制御でメモリ５９に記憶された前回の出口温度（以下、前回温度ともいう）を、比較処理部５３を通じてメモリ５９から読み出し（ステップＳ２２１）、出口温度と前回温度との比較を行う（ステップＳ２２２，ステップＳ２２３）。

出口温度が前回温度を上回る場合（ステップＳ２２２：Ｙｅｓ）、制御部５０は、設定処理部５４を通じて送風量が予め決められた割合（例えば５％程度）だけ増大するよう設定する（ステップＳ２２４）。

そして、制御部５０は、駆動処理部５５を通じてステップＳ２２４で設定した割合の送風量となるよう庫外送風ファンＦ１に駆動指令を送出して（ステップＳ２２５）、その後に手順をリターンさせて今回の送風量調整制御を終了することで、今回の送風量可変制御を終了する。

この結果、庫外送風ファンＦ１の送風量が予め決められた割合だけ増大し、これにより補助放熱器３３での放熱量が増大することで冷却器３４での冷凍能力を増大させることができる。このことについてより詳細に説明する。

図８は、本発明の実施の形態である冷媒回路装置における冷媒の状態変化を示すモリエル線図（Ｐ−ｈ線図）である。

この図８において、Ａは、冷媒回路装置が目標とする冷媒のサイクルである。かかるＡのサイクルにおいて、冷却器３４での蒸発工程中の飽和蒸気圧曲線Ｄと交差するまでの長さａが冷凍能力を示している。

上述したようにステップＳ２２２において出口温度が前回温度を上回る場合、冷凍能力が前回よりも低減しているので、現時点での冷媒のサイクルは、目標の冷媒サイクルＡの冷凍能力ａよりも冷凍能力ｂが小さいＢとなる。そして、庫外送風ファンＦ１の送風量が予め決められた割合だけ増大して補助放熱器３３での放熱量を増大させることで、現時点での冷媒サイクルＢを目標の冷媒サイクルＡに近似させることができる。

出口温度が前回温度を下回る場合（ステップＳ２２２：Ｎｏ，ステップＳ２２３：Ｙｅｓ）、制御部５０は、設定処理部５４を通じて送風量が予め決められた割合（例えば５％程度）だけ低減するよう設定する（ステップＳ２２６）。そして、制御部５０は、駆動処理部５５を通じてステップＳ２２６で設定した割合の送風量となるよう庫外送風ファンＦ１に駆動指令を送出して（ステップＳ２２７）、その後に手順をリターンさせて今回の送風量調整制御を終了することで、今回の送風量可変制御を終了する。

この結果、庫外送風ファンＦ１の送風量が予め決められた割合だけ低減し、これにより補助放熱器３３での放熱量が減少することで冷却器３４での冷凍能力を低減させることができる。このことについてより詳細に説明する。

上述したようにステップＳ２２２及びステップＳ２２３において出口温度が前回温度を下回る場合、冷凍能力が前回よりも増大しているので、現時点での冷媒のサイクルは、目標の冷媒サイクルＡの冷凍能力ａよりも冷凍能力ｃが大きいＣとなる。そして、庫外送風ファンＦ１の送風量が予め決められた割合だけ減少して補助放熱器３３での放熱量を減少させることで、現時点での冷媒サイクルＣを目標の冷媒サイクルＡに近似させることができる。

出口温度が前回温度と一致する場合（ステップＳ２２２：Ｎｏ，ステップＳ２２３：Ｎｏ）、制御部５０は、設定処理部５４を通じて送風量を維持設定し（ステップＳ２２８）、その後に手順をリターンさせて今回の送風量調整制御を終了することで、今回の送風量可変制御を終了する。

この結果、庫外送風ファンＦ１の送風量が維持され、これにより補助放熱器３３での放熱量及び冷却器３４での冷凍能力を維持させることができる。このことについてより詳細に説明する。

上述したようにステップＳ２２２及びステップＳ２２３において出口温度が前回温度と一致する場合、現時点での冷凍サイクルが目標の冷凍サイクルＡに一致している。そのため、補助放熱器３３での放熱量及び冷却器３４での冷凍能力を維持させることで、現時点の冷媒サイクルを目標の冷媒サイクルＡに一致した状態に保持させることができる。

そのような送風量可変制御を所定時間毎に繰り返し実施した制御部５０は、入力処理部５１を通じて自販機制御部１００より与えられた制御停止指令を入力した場合（ステップＳ２３０：Ｙｅｓ）、駆動処理部５５を通じて庫外送風ファンＦ１に駆動停止指令を送出して（ステップＳ２６０）、その後に手順をリターンさせて今回の庫外送風ファン駆動制御を終了する。

以上説明したように、本発明の実施の形態である冷媒回路装置によれば、制御部５０が、出口温度センサＳを通じて検出される出口温度の変化に応じて庫外送風ファンＦ１の送風量を増減させて冷却器３４での冷凍能力を制御するので、冷凍能力を目標の冷凍能力に近似させることができる。しかも、制御部５０が出口温度を入力するので、圧縮機３１に吸引される冷媒の温度を直接入手することができ、液相冷媒が圧縮機３１に吸引されることを抑制できる。従って、冷凍能力を所望の大きさに調整しつつ液バック現象の発生を回避することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。

上述した実施の形態では、出口温度センサＳが内部熱交換器４１の低圧冷媒の出口付近に設けられていたが、本発明においては、冷媒温度検出手段が圧縮機に吸引される冷媒の温度を検出することができれば、その配設個所は特に限定されるものではない。

上述した実施の形態では、加熱器４６が左庫３ｃに設置されていたが、本発明においては、加熱対象となる室は、冷却器が設置されていなくてもよい。

１ 本体キャビネット
３ 商品収容庫
２０ 冷媒回路
３０ 主回路
３１ 圧縮機
３２ 放熱器
３３ 補助放熱器
３４ 冷却器
３５ 冷媒管路
３８ 第１キャピラリーチューブ
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 第２キャピラリーチューブ
４１ 内部熱交換器
４５ 導入管路
４６ 加熱器
４７ 帰還管路
５０ 制御部
５１ 入力処理部
５２ 判定処理部
５３ 比較処理部
５４ 設定処理部
５５ 駆動処理部
５９ メモリ
Ｆ１ 庫外送風ファン
Ｆ２ 庫内送風ファン
Ｓ 出口温度センサ

Claims (4)

1. 冷却器と、前記冷却器から冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器の下流側において通過する冷媒を放熱させる補助放熱器と、前記補助放熱器で放熱した冷媒を断熱膨張させる膨張機構とを冷媒管路で順次接続して構成され、前記冷却器で冷媒を蒸発させて該冷却器が設置された室の内部空気を冷却する主回路と、
   前記圧縮機の出口側の冷媒管路から分岐する態様で設けられた導入管路に接続されるとともに加熱対象となる室に設置され、前記導入管路を通じて前記圧縮機で圧縮された冷媒が供給された場合に、該冷媒を放熱させて該室の内部空気を加熱する加熱器と、
   前記加熱器と前記補助放熱器の入口側の冷媒管路とを接続する態様で設けられ、前記加熱器で放熱した冷媒を前記主回路に送出する帰還管路と
   を備えた冷媒回路を有する冷媒回路装置において、
   前記放熱器の近傍に設置され、かつ駆動する場合に前記室の外部空気を前記放熱器及び前記補助放熱器に送出する外気送風手段と、
   前記圧縮機に吸引される冷媒の温度を検出する冷媒温度検出手段と、
   前記冷媒温度検出手段を通じて検出される冷媒温度の変化に応じて前記外気送風手段の送風量を増減させて前記冷却器での冷凍能力を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする冷媒回路装置。
2. 前記主回路は、前記補助放熱器で放熱された冷媒と、前記冷却器で蒸発した冷媒とを熱交換させる内部熱交換器を備え、
   前記冷媒温度検出手段は、前記内部熱交換器を通過して前記圧縮機に吸引される冷媒の温度を検出することを特徴とする請求項１に記載の冷媒回路装置。
3. 前記加熱器は、前記冷却器が設置されたいずれかの室に設置されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷媒回路装置。
4. 前記冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の冷媒回路装置。

Images