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JP6393895B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents

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JP6393895B2 JP2014097298A JP2014097298A JP6393895B2 JP 6393895 B2 JP6393895 B2 JP 6393895B2 JP 2014097298 A JP2014097298 A JP 2014097298A JP 2014097298 A JP2014097298 A JP 2014097298A JP 6393895 B2 JP6393895 B2 JP 6393895B2
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  • Control Of Vending Devices And Auxiliary Devices For Vending Devices (AREA)

Description

本発明は、CO2を含む混合作動流体を用いる冷凍サイクル装置に関する。   The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus using a mixed working fluid containing CO2.

一般に、冷凍サイクル装置は、圧縮機、必要に応じて四方弁、放熱器(または凝縮器)、キャピラリーチューブや膨張弁等の減圧器、蒸発器、等を配管接続して冷凍サイクルを構成し、その内部に冷媒を循環させることにより、冷却または加熱作用を行っている。   In general, the refrigeration cycle apparatus comprises a compressor, a four-way valve if necessary, a radiator (or a condenser), a decompressor such as a capillary tube or an expansion valve, an evaporator, etc., and constitutes a refrigeration cycle. Cooling or heating action is performed by circulating a refrigerant inside.

これらの冷凍サイクル装置における冷媒としては、フロン類(フロン類はR○○またはR○○○と記すことが、米国ASHRAE34規格により規定されている。以下、R○○またはR○○○と示す)と呼ばれるメタンまたはエタンから誘導されたハロゲン化炭化水素が知られている。   As refrigerants in these refrigeration cycle apparatuses, chlorofluorocarbons (fluorocarbons are described as ROO or ROOXX are defined by the US ASHRAE 34 standard. Hereinafter, they are indicated as ROO or RXX. ) Or halogenated hydrocarbons derived from methane or ethane are known.

近年、地球環境問題の観点からフロン冷媒に替えて自然冷媒、例えば、二酸化炭素(R744)を用いる冷凍サイクル装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, a refrigeration cycle apparatus using a natural refrigerant such as carbon dioxide (R744) in place of a chlorofluorocarbon refrigerant has been proposed from the viewpoint of global environmental problems (see, for example, Patent Document 1).

特開2010−134509号公報JP 2010-134509 A

しかしながら、二酸化炭素は、臨界温度が低いため、冷凍サイクルの高圧側が超臨界状態になり、成績係数が低下するという課題があった。   However, since carbon dioxide has a low critical temperature, there is a problem that the high pressure side of the refrigeration cycle is in a supercritical state and the coefficient of performance decreases.

本発明は、上記従来のこのような課題を考慮し、たとえば、加温機能を備えた自動販売機や、温水暖房機などの加熱用途に用いられる冷凍サイクル装置に、より適した混合作動流体を用いる冷凍サイクル装置を提供することを目的とするものである。   In consideration of the above-described conventional problems, the present invention provides a mixed working fluid more suitable for a refrigeration cycle apparatus used for heating applications such as a vending machine having a heating function and a hot water heater. It aims at providing the refrigerating-cycle apparatus to be used.

前記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍サイクル装置は、圧縮機、放熱器、減圧器、および蒸発器を接続した加温用途に用いられる冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として、二酸化炭素と1,1,2−トリフルオロエチレンとを含み、前記二酸
化炭素が70重量%以上、かつ、前記1,1,2−トリフルオロエチレンが30重量%以下である混合作動流体を用いる冷凍サイクル装置である。
In order to solve the above-described conventional problems, a refrigeration cycle apparatus of the present invention includes a refrigeration cycle used for a heating application to which a compressor, a radiator, a decompressor, and an evaporator are connected, and serves as a refrigerant for the refrigeration cycle. Carbon dioxide and 1,1,2-trifluoroethylene, and the diacid
This is a refrigeration cycle apparatus using a mixed working fluid in which carbonized carbon is 70 wt% or more and the 1,1,2-trifluoroethylene is 30 wt% or less.

また、圧縮機、放熱器、減圧器、および蒸発器を接続した加温用途に用いられる冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として、二酸化炭素と1,1,2−トリフルオロエチレンとジフルオロメタンとを含み、前記二酸化炭素が70重量%以上、かつ、前記1,1,2−トリフルオロエチレンと前記ジフルオロメタンの和が30重量%以下であり、前記ジフルオロメタンの重量%は前記1,1,2−トリフルオロエチレンの重量%以上である冷凍サイクル装置である。 In addition, a refrigeration cycle used for heating applications connected to a compressor, a radiator, a decompressor, and an evaporator is provided, and carbon dioxide, 1,1,2-trifluoroethylene, and difluoromethane are used as refrigerants for the refrigeration cycle. The carbon dioxide is 70 wt% or more, and the sum of the 1,1,2-trifluoroethylene and the difluoromethane is 30 wt% or less, and the difluoromethane wt% is the 1,1 , A refrigeration cycle apparatus that is 2% by weight or more of 2-trifluoroethylene.

本発明は、臨界温度が上がることで、高圧側の熱交換温度が製品の周囲温度である30℃から40℃で用いられる冷凍サイクル装置に適した冷媒を用いた冷凍サイクル装置を得ることができ、加熱用途に用いられる冷凍サイクル装置により適した冷媒を用いた冷凍サイクル装置を得ることができる。   The present invention can provide a refrigeration cycle apparatus using a refrigerant suitable for a refrigeration cycle apparatus that is used at a high-pressure side heat exchange temperature of 30 ° C. to 40 ° C., which is the ambient temperature of the product, by increasing the critical temperature. In addition, a refrigeration cycle apparatus using a refrigerant more suitable for a refrigeration cycle apparatus used for heating can be obtained.

本実施形態にかかる自動販売機の冷凍サイクル装置の冷媒回路図Refrigerant circuit diagram of refrigeration cycle apparatus of vending machine according to this embodiment 本実施形態の変形例の冷凍サイクル装置の冷媒回路図Refrigerant circuit diagram of a refrigeration cycle apparatus according to a modification of the present embodiment

第1の発明は、圧縮機、放熱器、減圧器、および蒸発器を接続した冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として、二酸化炭素と1,1,2−トリフルオロエチレンとを含み、前記1,1,2−トリフルオロエチレンが30重量%以下である混合作動流体を用いる冷凍サイクル装置である。これによれば、放熱器を利用側熱交換器とした運転での成績係数(COP)を向上できるとともに、1,1,2−トリフルオロエチレンを不燃化できる。   1st invention is equipped with the refrigerating cycle which connected the compressor, the heat radiator, the decompressor, and the evaporator, The carbon dioxide and 1,1, 2- trifluoroethylene are included as a refrigerant | coolant of the said refrigerating cycle, This is a refrigeration cycle apparatus using a mixed working fluid in which 1,1,2-trifluoroethylene is 30% by weight or less. According to this, the coefficient of performance (COP) in the operation | movement which used the heat radiator as the utilization side heat exchanger can be improved, and 1,1, 2- trifluoroethylene can be made nonflammable.

第2の発明は、圧縮機、放熱器、減圧器、および蒸発器を接続した冷凍サイクルを備え、前記冷凍サイクルの冷媒として、二酸化炭素と1,1,2−トリフルオロエチレンとジフルオロメタンとを含み、前記1,1,2−トリフルオロエチレンと前記ジフルオロメタンの和が30重量%以下であり、前記ジフルオロメタンの重量%は前記1,1,2−トリフルオロエチレンの重量%以上である冷凍サイクル装置である。これによれば、地球温暖化係数(GWP)を低く抑えつつ、1,1,2−トリフルオロエチレンの不均化反応を抑制できる。   A second invention includes a refrigeration cycle to which a compressor, a radiator, a decompressor, and an evaporator are connected, and carbon dioxide, 1,1,2-trifluoroethylene, and difluoromethane are used as refrigerants of the refrigeration cycle. And the sum of the 1,1,2-trifluoroethylene and the difluoromethane is 30% by weight or less, and the weight% of the difluoromethane is not less than the weight% of the 1,1,2-trifluoroethylene. Cycle equipment. According to this, disproportionation reaction of 1,1,2-trifluoroethylene can be suppressed while suppressing the global warming potential (GWP).

第3の発明は、第1または2の発明において、複数の商品収納室を備え、前記商品収納室のそれぞれに前記蒸発器を並列に配置するとともに、前記商品収納室の少なくとも1室に前記放熱器を配置したものである。これによれば、商品収納室を加温することができる自動販売機などの運転効率を向上できる。   According to a third invention, in the first or second invention, the apparatus includes a plurality of product storage chambers, the evaporator is disposed in parallel in each of the product storage chambers, and the heat dissipation is performed in at least one of the product storage chambers. A container is placed. According to this, the operation efficiency of a vending machine or the like that can heat the product storage room can be improved.

第4の発明は、第1または2の発明において、放熱器で水を主成分とする熱媒体を加熱するものである。これによれば、放熱器で水を加熱する温水暖房機などの運転効率を向上できる。   According to a fourth invention, in the first or second invention, the heat medium having water as a main component is heated by a radiator. According to this, operation efficiency, such as a hot water heater which heats water with a radiator, can be improved.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における混合作動流体は、(1)二酸化炭素(CO2、R744、沸点−78℃)と、(2)1,1,2−トリフルオロエチレン(CF2=CHF、R1123、沸点−51℃)からなる2成分系の作動流体である。本実施の形態における混合作動流体を冷凍サイクル装置の冷媒として用いる場合の優れた特性を以下に示す。
(Embodiment 1)
The mixed working fluid according to Embodiment 1 of the present invention includes (1) carbon dioxide (CO2, R744, boiling point -78 ° C) and (2) 1,1,2-trifluoroethylene (CF2 = CHF, R1123, boiling point). -51 ° C), a two-component working fluid. The excellent characteristics when the mixed working fluid in the present embodiment is used as the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus are shown below.

(表1)は、二酸化炭素(CO2)と1,1,2−トリフルオロエチレン(R1123)からなる2成分系の、R1123が10重量%から40重量%の混合作動流体の冷媒としての性能を、CO2単一冷媒と比較したものである。 (Table 1) shows the performance as a refrigerant of a mixed working fluid of two-component system composed of carbon dioxide (CO2) and 1,1,2-trifluoroethylene (R1123) in which R1123 is 10 wt% to 40 wt%. Compared to a single refrigerant with CO2.

(表1)において、冷凍性能は、冷媒側の温度条件として、蒸発器出口温度を−5℃、高圧圧力を10MPa、減圧器入口温度を30℃、圧縮機吸入温度を15℃としたものである。なお、この条件は、自動販売機に用いられる冷凍サイクル装置において、少なくとも1室を加温する際に一般的な条件を想定したものである。加温能力は吐出温度から飲料温度までとし、冷却能力は蒸発器入口温度から蒸発器出口温度までとして求めた。加熱能力、加熱COP、冷却能力、冷却COPについては、CO2単一冷媒のそれぞれの値を100とした比で示している。   In (Table 1), the refrigeration performance is as follows: the evaporator outlet temperature is −5 ° C., the high pressure is 10 MPa, the decompressor inlet temperature is 30 ° C., and the compressor suction temperature is 15 ° C. is there. In addition, this condition assumes a general condition when heating at least 1 room | chamber in the refrigerating-cycle apparatus used for a vending machine. The heating capacity was determined from the discharge temperature to the beverage temperature, and the cooling capacity was determined from the evaporator inlet temperature to the evaporator outlet temperature. The heating capacity, heating COP, cooling capacity, and cooling COP are shown as a ratio with each value of the CO2 single refrigerant as 100.

また、30重量%までのR1123を混合することにより、CO2単一冷媒と比較して、庫内ガスクーラで利用できる熱量である加熱能力を向上できる。また、40重量%までのR1123を混合することにより、CO2単一冷媒と比較して、加熱COP(圧縮機入力に対する加熱能力の比)を向上できる。   Further, by mixing up to 30% by weight of R1123, it is possible to improve the heating capacity, which is the amount of heat that can be used in the internal gas cooler, as compared with a single CO2 refrigerant. Further, by mixing up to 40% by weight of R1123, heating COP (ratio of heating capacity to compressor input) can be improved as compared with a CO2 single refrigerant.

一方、R1123を混合することにより、CO2単一冷媒と比較して、冷却能力(蒸発器で利用できる熱量)や、冷却COP(圧縮機入力に対する冷却能力の比)は低下する。   On the other hand, by mixing R1123, the cooling capacity (amount of heat that can be used in the evaporator) and the cooling COP (ratio of the cooling capacity to the compressor input) are reduced as compared with the CO2 single refrigerant.

CO2とR1123の2成分系において、加熱能力、加熱COPを総合的に鑑みると(すなわち、加熱(加温)用途に適した混合割合を特定すると)、30重量%以下のR1123を含む混合物が望ましく、さらに望ましくは、10重量%以上のR1123を含む混合物が望ましい。   In the two-component system of CO2 and R1123, considering the heating capacity and heating COP comprehensively (that is, specifying a mixing ratio suitable for heating (heating) applications), a mixture containing 30 wt% or less of R1123 is desirable. More desirably, a mixture containing 10% by weight or more of R1123 is desirable.

さらに、加熱(加温)時の冷凍性能(加熱能力、加熱COPなど)と、冷却時の冷凍性能(冷却能力、冷却COPなど)を総合的に鑑みると(すなわち、加熱(加温)用途に適するとともに、冷却用途にも適した混合割合を特定すると)、20重量%以下のR1123を含む混合物が望ましい。   Furthermore, considering the refrigeration performance during heating (heating) (heating capacity, heating COP, etc.) and the refrigeration performance during cooling (cooling capacity, cooling COP, etc.) comprehensively (ie for heating (heating) applications) A mixture containing 20 wt% or less of R1123 is desirable, given a mixing ratio that is suitable and suitable for cooling applications.

なお、R1123の臨界温度は、CO2単一冷媒の臨界温度よりも高いため、R1123を混合した混合物は、CO2単一冷媒の臨界温度以上の臨界温度をもつことになる。(表1)に、R1123を混合した場合の臨界温度を示す。R1123を混合することによ
り、臨界温度が高くなるため、冷却COPの改善が見込める。臨界温度が上がることで、高圧側の熱交換温度が製品の周囲温度である30℃から40℃で用いられる冷凍サイクル装置に適する。
In addition, since the critical temperature of R1123 is higher than the critical temperature of a CO2 single refrigerant | coolant, the mixture which mixed R1123 will have a critical temperature more than the critical temperature of a CO2 single refrigerant | coolant. (Table 1) shows critical temperatures when R1123 is mixed. By mixing R1123, the critical temperature becomes high, so that the cooling COP can be improved. By raising the critical temperature, the heat exchange temperature on the high-pressure side is suitable for a refrigeration cycle apparatus used at 30 to 40 ° C., which is the ambient temperature of the product.

特に、70重量%のCO2と30重量%のR1123とを混合した混合物では、臨界温度が44℃となるため、高圧側の熱交換温度が40℃以下で冷却用途に用いられる冷凍サイクル装置に適する。または、高圧側の熱交換温度が50℃以上で加熱用途に用いられる冷凍サイクル装置に適する。   In particular, a mixture in which 70% by weight of CO 2 and 30% by weight of R1123 are mixed has a critical temperature of 44 ° C., so that the heat exchange temperature on the high pressure side is 40 ° C. or lower and is suitable for a refrigeration cycle apparatus used for cooling applications. . Or it is suitable for the refrigerating cycle apparatus used for the heating application when the heat exchange temperature on the high pressure side is 50 ° C. or higher.

CO2とR1123の2成分系においては、共沸混合物は構成せず、蒸発温度勾配を有する非共沸混合物となる。しかし、30重量%以下のR1123を混合した混合物では、蒸発温度勾配はほぼ10deg以下であり、非共沸性が小さく、冷凍サイクル装置での使用に際し、蒸発器への霜の付着などの問題が生じにくい、扱いやすい冷媒である。   In the two-component system of CO2 and R1123, an azeotrope is not formed, and a non-azeotrope having an evaporation temperature gradient is formed. However, in a mixture in which 30 wt% or less of R1123 is mixed, the evaporation temperature gradient is almost 10 deg or less, and the non-azeotropic property is small, and there is a problem such as adhesion of frost to the evaporator when used in a refrigeration cycle apparatus. It is a refrigerant that is difficult to generate and easy to handle.

また、(表1)において、燃焼性は米国ASHRAE34規格により規定されている燃焼性区分のランクを示している。この規格では、毒性のないものはA分類として、その中で可燃性の程度に応じて、A1、A2、A3に分類されている。ここで、R744は、従来用いられてきた冷媒であるR22、R125、R134a等と同様に、実質的に不燃性のA1に分類されている。また、R1123は弱可燃性のA2に分類されている。   In Table 1, the flammability indicates the rank of the flammability classification defined by the US ASHRAE 34 standard. In this standard, non-toxic substances are classified as A, A1, A2, and A3 according to the degree of flammability. Here, R744 is classified into substantially incombustible A1 as in the case of R22, R125, R134a, etc., which are conventionally used refrigerants. R1123 is classified as weakly flammable A2.

CO2とR1123を混合した場合について、米国ASHRAE34規格に基づいた実験を行った結果、R1123が約33重量%未満では、A1冷媒として判定することができることが明らかになった。   When CO2 and R1123 were mixed, an experiment based on the US ASHRAE 34 standard was conducted. As a result, it was found that when R1123 is less than about 33% by weight, it can be determined as an A1 refrigerant.

CO2とR1123の2成分系において、冷凍性能に燃焼性を加えて総合的に鑑みると、33重量%以下のR1123を含む混合物が望ましく、混合時の充填誤差を考慮して、より望ましくは、30重量%以下のR1123を含む混合物が望ましい。   In a two-component system of CO2 and R1123, in view of comprehensively adding flammability to refrigeration performance, a mixture containing R1123 of 33% by weight or less is desirable, and more preferably 30% in consideration of filling errors during mixing. Mixtures containing up to wt% R1123 are desirable.

さらに、このような混合作動流体は、成層圏オゾン層に及ぼす影響がなく、GWPが低いため、地球温暖化に対する影響はほとんどないものである。   Further, such a mixed working fluid has no effect on the stratospheric ozone layer and has a low GWP, and therefore has little effect on global warming.

図1は、本実施の形態の冷凍サイクル装置を備えた自動販売機の冷媒回路図である。   FIG. 1 is a refrigerant circuit diagram of a vending machine provided with the refrigeration cycle apparatus of the present embodiment.

自動販売機100は、図1に示すように、缶飲料等の商品を収納する商品収納庫1と商品収納庫1の下部に配置された機械室(図示せず)とを有する。商品収納庫1内は3つの区画に区分けされ、収納する商品を冷却もしくは加温する第1冷却加温室2、第2冷却加温室3(ホット/コールド切替商品収納室)、収納する商品を冷却する冷却専用室4(コールド専用商品収納室)を有する。第1冷却加温室2、第2冷却加温室3及び冷却専用室4を特段区別する必要が無い場合には、単に商品収納室または室という。また、それぞれの室内には商品収納棚(図示せず)が上部に吊り下げられており、商品が内部に収納されている。   As shown in FIG. 1, the vending machine 100 includes a product storage 1 that stores products such as canned beverages, and a machine room (not shown) that is disposed below the product storage 1. The product storage 1 is divided into three sections, a first cooling greenhouse 2 for cooling or heating the stored product, a second cooling greenhouse 3 (hot / cold switching product storage room), and cooling the stored product. And a dedicated cooling room 4 (cold dedicated product storage room). When there is no need to particularly distinguish the first cooling greenhouse 2, the second cooling greenhouse 3, and the cooling exclusive room 4, they are simply referred to as a product storage room or a room. In each room, a product storage shelf (not shown) is suspended at the top, and the product is stored inside.

また、自動販売機100は、CO2とR1123の混合作動流体が冷媒として循環する冷凍サイクル5を備え、この冷凍サイクル5は、冷媒を圧縮する圧縮機7、放熱器としてのガスクーラ9、ストレーナ11、開閉可能な第1〜第3電磁弁(開閉弁)13,14,15、第1〜第3キャピラリチューブ(減圧器)16,17,18、第1〜第3蒸発器19,20,21、及び、内部熱交換器22を備えて構成されている。   The vending machine 100 includes a refrigeration cycle 5 in which a mixed working fluid of CO2 and R1123 circulates as a refrigerant. The refrigeration cycle 5 includes a compressor 7 that compresses the refrigerant, a gas cooler 9 as a radiator, a strainer 11, Openable and closable first to third solenoid valves (open / close valves) 13, 14, 15; first to third capillary tubes (decompressors) 16, 17, 18; first to third evaporators 19, 20, 21, And it is comprised including the internal heat exchanger 22.

圧縮機7は、冷凍サイクル5の高圧側で冷媒を超臨界圧力まで圧縮できるインバータ式のロータリコンプレッサである。圧縮機7は、冷媒吸込管23から吸い込まれた低圧冷媒
を圧縮し、高温高圧の冷媒が冷媒吐出管24に吐出される。
The compressor 7 is an inverter type rotary compressor that can compress the refrigerant to the supercritical pressure on the high pressure side of the refrigeration cycle 5. The compressor 7 compresses the low-pressure refrigerant sucked from the refrigerant suction pipe 23, and the high-temperature and high-pressure refrigerant is discharged to the refrigerant discharge pipe 24.

冷媒吐出管24は、ガスクーラ9の入口側に接続され、このガスクーラ9の出口側にはストレーナ11を有する出口側配管26が接続されている。この出口側配管26と、冷媒吸込管23との間には、第1〜第3蒸発器19,20,21が互いに並列に接続されている。第1〜第3蒸発器19,20,21は、それぞれ第1冷却加温室2、第2冷却加温室3、冷却専用室4に配置されている。ストレーナ11と第1〜第3蒸発器19,20,21との間には、冷媒の流れ方向に沿って、第1〜第3電磁弁13,14,15及び第1〜第3キャピラリチューブ16,17,18がそれぞれ直列に設けられている。   The refrigerant discharge pipe 24 is connected to the inlet side of the gas cooler 9, and the outlet side pipe 26 having the strainer 11 is connected to the outlet side of the gas cooler 9. Between the outlet side pipe 26 and the refrigerant suction pipe 23, first to third evaporators 19, 20, and 21 are connected in parallel to each other. The first to third evaporators 19, 20, and 21 are disposed in the first cooling chamber 2, the second cooling chamber 3, and the cooling chamber 4, respectively. Between the strainer 11 and the first to third evaporators 19, 20, 21, the first to third solenoid valves 13, 14, 15 and the first to third capillary tubes 16 are arranged along the refrigerant flow direction. , 17 and 18 are provided in series, respectively.

また、冷媒吸込管23には、冷媒の逆流を防止する逆止弁25が配置されている。   The refrigerant suction pipe 23 is provided with a check valve 25 for preventing the refrigerant from flowing backward.

内部熱交換器22は、冷媒吸込管23とガスクーラ9の出口側配管26との間に配置され、ガスクーラ9で冷却された高圧冷媒と、蒸発器19,20,21でそれぞれ蒸発された低圧のガス冷媒との間で熱交換を行うものである。本実施形態では、内部熱交換器22を設けることにより、ガスクーラ9を通過した冷媒を更に冷却して冷却能力を上げることができる。   The internal heat exchanger 22 is disposed between the refrigerant suction pipe 23 and the outlet side pipe 26 of the gas cooler 9, and the high-pressure refrigerant cooled by the gas cooler 9 and the low-pressure evaporated by the evaporators 19, 20, and 21, respectively. Heat exchange is performed with the gas refrigerant. In the present embodiment, by providing the internal heat exchanger 22, the refrigerant that has passed through the gas cooler 9 can be further cooled to increase the cooling capacity.

また、ガスクーラ9には、該ガスクーラ9に向けて送風するガスクーラ送風ファン27が配置されている。同様に、第1〜第3蒸発器19,20,21には、それぞれ第1〜第3蒸発器19,20,21に向けて送風する第1〜第3蒸発器送風ファン28,29,30と、第1〜第3蒸発器19,20,21の温度を検出する第1〜第3蒸発器温度検知センサ31,32,33が配置されている。   The gas cooler 9 is provided with a gas cooler blower fan 27 that blows air toward the gas cooler 9. Similarly, the first to third evaporators 19, 20, and 21 have first to third evaporator fans 28, 29, and 30 that blow air toward the first to third evaporators 19, 20, and 21, respectively. And the 1st-3rd evaporator temperature detection sensors 31, 32, and 33 which detect the temperature of the 1st-3rd evaporators 19, 20, and 21 are arrange | positioned.

また、第1冷却加温室2、第2冷却加温室3には、それぞれ室内を加温するための第1〜第2電気ヒータ34,35が配置されている。更に、第1冷却加温室2、第2冷却加温室3、冷却専用室4には、各室内の温度を検出する第1〜第3室内温度検知センサ36,37,38が設けられている。   The first and second cooling greenhouses 2 and 3 are provided with first and second electric heaters 34 and 35 for heating the room, respectively. Further, the first cooling greenhouse 2, the second cooling greenhouse 3, and the cooling exclusive chamber 4 are provided with first to third indoor temperature detection sensors 36, 37, and 38 for detecting the temperature of each room.

また、冷凍サイクル5は、冷却によって生じる廃熱を利用して加温を行う熱交換器(加温部)を備えている。つまり、圧縮機7の冷媒吐出管24には、三方弁50が設けられ、この三方弁50には、第1冷却加温室2内に配置される庫内放熱器(庫内ガスクーラ)51の冷媒入口側配管52が接続され、この庫内ガスクーラ51の冷媒出口側配管53は、三方弁50とガスクーラ9との間で冷媒吐出管24の一部である配管59に接続される。   The refrigeration cycle 5 includes a heat exchanger (heating unit) that performs heating by using waste heat generated by cooling. That is, the refrigerant discharge pipe 24 of the compressor 7 is provided with a three-way valve 50, and the three-way valve 50 has a refrigerant in an internal radiator (internal gas cooler) 51 disposed in the first cooling greenhouse 2. An inlet side pipe 52 is connected, and a refrigerant outlet side pipe 53 of the internal gas cooler 51 is connected between the three-way valve 50 and the gas cooler 9 to a pipe 59 which is a part of the refrigerant discharge pipe 24.

庫内ガスクーラ51は、第1蒸発器19とフィンを共用した一体型熱交換器として形成されている。   The internal gas cooler 51 is formed as an integrated heat exchanger that shares the fins with the first evaporator 19.

この庫内ガスクーラ51には、圧縮機7から吐出された高温高圧の冷媒が流入することで、第1冷却加温室2内を加温することができ、この庫内ガスクーラ51が加温部として機能する。   The high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 7 flows into the internal gas cooler 51, whereby the inside of the first cooling greenhouse 2 can be heated, and the internal gas cooler 51 serves as a heating unit. Function.

また、ガスクーラ9には、このガスクーラ9とフィンを共用した庫外蒸発器58が設けられ、この庫外蒸発器58の冷媒出口側配管54は、圧縮機7の冷媒吸込管23に接続されている。また、庫外蒸発器58の冷媒入口側配管55は、庫外キャピラリチューブ56及び庫外電磁弁57を有して、ガスクーラ9の出口側配管26に接続されている。   Further, the gas cooler 9 is provided with an outside-compartment evaporator 58 that shares the fins with the gas cooler 9, and a refrigerant outlet side pipe 54 of the outside-compartment evaporator 58 is connected to the refrigerant suction pipe 23 of the compressor 7. Yes. The refrigerant inlet side pipe 55 of the outside evaporator 58 has an outside capillary tube 56 and an outside solenoid valve 57 and is connected to the outlet side pipe 26 of the gas cooler 9.

この庫外蒸発器58は、第1冷却加温室2を加温するために、庫内ガスクーラ51に冷媒を流通させた場合の熱バランスを図るための蒸発器であり、庫外電磁弁57を開放して、庫外蒸発器58に冷媒を流通される。   The outside evaporator 58 is an evaporator for achieving a heat balance when the refrigerant is circulated through the inside gas cooler 51 in order to heat the first cooling greenhouse 2. The refrigerant is circulated to the outside evaporator 58 after being opened.

自動販売機100の各部は、コントローラ40に基づいて運転制御され、冷却専用室4に収納される商品を適正な温度に冷却するとともに、ユーザの設定に応じて、第1冷却加温室2、第2冷却加温室3に収納される商品を適正な温度に冷却または加温する。   Each part of the vending machine 100 is operation-controlled based on the controller 40, cools the product stored in the cooling exclusive chamber 4 to an appropriate temperature, and, according to the setting of the user, the first cooling greenhouse 2, 2 Cool or warm the product stored in the cooling greenhouse 3 to an appropriate temperature.

以上のように構成された自動販売機100の動作を説明する。   The operation of the vending machine 100 configured as described above will be described.

まず、全室を冷却するように設定された場合、第1〜第3電磁弁13,14,15をすべて開いて圧縮機7を起動する。第1〜第3電磁弁13,14,15は、同時に開いても良いし、時間をあけて順番に開いても良い。圧縮機7から吐出された冷媒は、冷媒吐出管24を流れてガスクーラ9に流入して冷却される。冷却された液冷媒は、3つに分配され、第1〜第3電磁弁13,14,15を通過し、第1〜第3キャピラリチューブ16,17,18で減圧された後に、第1〜第3蒸発器19,20,21でそれぞれ蒸発気化して周囲の空気を冷却する。蒸発気化した冷媒は、再び合流して冷媒吸込管23を通じて圧縮機7へと還流する。   First, when all the chambers are set to be cooled, the compressors 7 are started by opening all the first to third electromagnetic valves 13, 14, 15. The first to third solenoid valves 13, 14, 15 may be opened at the same time, or may be opened in order at intervals. The refrigerant discharged from the compressor 7 flows through the refrigerant discharge pipe 24 and flows into the gas cooler 9 to be cooled. The cooled liquid refrigerant is distributed into three, passes through the first to third electromagnetic valves 13, 14, 15, and is depressurized by the first to third capillary tubes 16, 17, 18. The third evaporators 19, 20, and 21 evaporate and cool the surrounding air. The evaporated and evaporated refrigerant joins again and returns to the compressor 7 through the refrigerant suction pipe 23.

本実施形態では、冷却時に負荷を軽減するために、第1冷却加温室2、第2冷却加温室3、冷却専用室4のうち、室内温度が高い2つの室の電磁弁を開いて、該2室の冷却を行う。そして、一方の室が目標温度まで低下した場合には、この室の電磁弁を閉じ、他方の室と、冷却運転されなかった残りの室の電磁弁を開いて該2室の冷却を行う。そして、2つの室が目標温度まで冷却された場合には、残りの1室を目標温度まで冷却する。   In this embodiment, in order to reduce the load at the time of cooling, among the first cooling greenhouse 2, the second cooling greenhouse 3, and the cooling exclusive chamber 4, the electromagnetic valves of two chambers having a high indoor temperature are opened, Cool the two chambers. And when one chamber falls to target temperature, the electromagnetic valve of this chamber is closed, and the other chamber and the electromagnetic valves of the remaining chambers that have not been cooled are opened to cool the two chambers. When the two chambers are cooled to the target temperature, the remaining one chamber is cooled to the target temperature.

次に、第1冷却加温室2を加温し、第2冷却加温室3、冷却専用室4を冷却するように設定された場合、第1電磁弁13を閉じ,第2電磁弁14及び第3電磁弁15を開いて圧縮機7を起動する。この場合、第1電磁弁13が閉じられるため、第1蒸発器19には、ガスクーラ9で冷却された液冷媒が流れることはない。   Next, when the first cooling greenhouse 2 is heated and the second cooling greenhouse 3 and the cooling exclusive chamber 4 are set to cool, the first electromagnetic valve 13 is closed, the second electromagnetic valve 14 and the second 3 Open the solenoid valve 15 and start the compressor 7. In this case, since the first electromagnetic valve 13 is closed, the liquid refrigerant cooled by the gas cooler 9 does not flow through the first evaporator 19.

一方、第1電気ヒータ34に通電し、また、庫内ガスクーラ51に、圧縮機7から吐出された高温高圧の冷媒を流入させることで、第1冷却加温室2が所定温度に達するまで加温が実行される。また、第1蒸発器送風ファン28は運転され、第1電気ヒータ34や庫内ガスクーラ51で加温した熱による第1冷却加温室2内の温度むらを防止している。   On the other hand, the first electric heater 34 is energized, and the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 7 is caused to flow into the internal gas cooler 51, whereby the first cooling greenhouse 2 is heated until it reaches a predetermined temperature. Is executed. Moreover, the 1st evaporator ventilation fan 28 is drive | operated and the temperature unevenness in the 1st cooling heating greenhouse 2 by the heat warmed by the 1st electric heater 34 or the internal gas cooler 51 is prevented.

第2冷却加温室3、冷却専用室4の冷却動作については、上記した全室を冷却する場合と同様であるため、説明を省略する。   About the cooling operation of the 2nd cooling greenhouse 3 and the cooling exclusive room 4, since it is the same as that of the case where all the above-mentioned rooms are cooled, description is abbreviate | omitted.

また、第2冷却加温室3を加温し、第1冷却加温室2、冷却専用室4を冷却するように設定された場合には、第2電磁弁14を閉じ,第1電磁弁13及び第3電磁弁15を開いて圧縮機7を起動する。この場合、第2電気ヒータ35に通電して第2冷却加温室3が所定温度に達するまで加温が実行される。また、第2蒸発器送風ファン29は運転される。更に、第1冷却加温室2及び第2冷却加温室3を加温し、冷却専用室4を冷却するように設定された場合には、第1電磁弁13及び第2電磁弁14を閉じ、第3電磁弁15を開いて圧縮機7を起動する。この場合、第1電気ヒータ34に通電し、また、庫内ガスクーラ51に、圧縮機7から吐出された高温高圧の冷媒を流入させ、第2電気ヒータ35に通電して第1冷却加温室2及び第2冷却加温室3がそれぞれ所定温度に達するまで加温が実行される。第1蒸発器送風ファン28及び第2蒸発器送風ファン29は運転される。   When the second cooling greenhouse 3 is heated and the first cooling greenhouse 2 and the cooling exclusive chamber 4 are set to be cooled, the second electromagnetic valve 14 is closed, the first electromagnetic valve 13 and The third electromagnetic valve 15 is opened and the compressor 7 is started. In this case, the second electric heater 35 is energized and heating is performed until the second cooling greenhouse 3 reaches a predetermined temperature. Further, the second evaporator blower fan 29 is operated. Furthermore, when the first cooling greenhouse 2 and the second cooling greenhouse 3 are heated and the cooling exclusive chamber 4 is set to cool, the first electromagnetic valve 13 and the second electromagnetic valve 14 are closed, The third electromagnetic valve 15 is opened and the compressor 7 is started. In this case, the first electric heater 34 is energized, and the high-temperature and high-pressure refrigerant discharged from the compressor 7 is caused to flow into the internal gas cooler 51, and the second electric heater 35 is energized to supply the first cooling chamber 2. And heating is performed until the 2nd cooling greenhouse 3 each reaches predetermined temperature. The first evaporator blower fan 28 and the second evaporator blower fan 29 are operated.

なお、上記した実施形態では、開閉弁としての電磁弁と減圧手段としてのキャピラリチューブとを備える構成としているが、開度を自在に変更できる電動膨張弁を設け、この電動膨張弁が開閉弁と減圧手段との機能を合わせもつ構成としてもよい。   In the above-described embodiment, an electromagnetic valve as an on-off valve and a capillary tube as a pressure reducing means are provided. However, an electric expansion valve whose opening degree can be freely changed is provided, and this electric expansion valve is an on-off valve. It is good also as a structure which has a function with a pressure reduction means together.

本実施の形態によれば、冷媒として、CO2とR1123からなり、30重量%以下のR1123を含む混合作動流体を用いているために、第1冷却加温室2を加温する運転において、高効率な運転が可能である。特に、第1冷却加温室2を50℃以上に加温する運転において、その効果が顕著となる。   According to the present embodiment, since a mixed working fluid comprising CO 2 and R 1123 and containing 30 wt% or less of R 1123 is used as the refrigerant, high efficiency is achieved in the operation of heating the first cooling greenhouse 2. Driving is possible. In particular, the effect becomes remarkable in the operation which heats the 1st cooling greenhouse 2 to 50 degreeC or more.

なお、CO2とR1123の2成分系の混合作動流体を用いると、冷却運転時の効率が低下するが、(1)近年の自動販売機は本体の断熱性能が向上しているため、冷却運転を行う期間が短いこと、(2)加温された飲料は熱移動により、搬出機会の早い商品収納室内下部に収納されている飲料から温度低下が始まるため、長時間保温が難しく、加温能力が重要となっていること、を考えると、加熱(加温)用途に適したCO2とR1123の2成分系の混合作動流体を用いることは、自動販売機にして有益である。   If a mixed working fluid of CO2 and R1123 is used, the efficiency at the time of cooling operation is lowered. (1) Since the vending machine in recent years has improved the heat insulation performance of the main body, the cooling operation is performed. (2) Since the temperature of the beverage that has been warmed begins to drop from the beverage stored in the lower part of the product storage room, which has a fast carry-out opportunity, it is difficult to keep warm for a long time, Considering that it is important to use a mixed working fluid of CO2 and R1123 suitable for heating (heating) applications, it is beneficial for a vending machine.

<変形例1>
CO2にR1123を混合した混合作動流体の変形例について説明する。
<Modification 1>
A modified example of the mixed working fluid obtained by mixing R1123 with CO2 will be described.

ジフルオロメタン(CH2F2、R32、沸点−51.7℃)の臨界温度(78.1℃)は、CO2単一冷媒の臨界温度(臨界温度31.1℃)よりも高く、R32を混合した混合物の臨界温度は、CO2単一冷媒の臨界温度以上の臨界温度をもつことになる。   The critical temperature (78.1 ° C.) of difluoromethane (CH 2 F 2, R 32, boiling point −51.7 ° C.) is higher than the critical temperature of the CO 2 single refrigerant (critical temperature 31.1 ° C.). The critical temperature will have a critical temperature that is greater than or equal to the critical temperature of the CO2 single refrigerant.

また、R32の温度特性は、R1123の温度特性に近いため、R1123に替えて、R32をCO2に混合した場合でも、(表1)と同様の傾向を示し、上述と同様の効果を奏する。   Further, since the temperature characteristic of R32 is close to that of R1123, even when R32 is mixed with CO2 instead of R1123, the same tendency as in (Table 1) is exhibited and the same effect as described above is exhibited.

また、R1123は、ラジカルを生成した場合、不均化反応により別の化合物に変化する場合がある。不均化反応は大きな熱放出を伴うため、圧縮機や冷凍サイクル装置の信頼性を低下させる恐れがある。このため、R1123を圧縮機や冷凍サイクル装置に用いる場合には、この不均化反応を抑制する必要がある。しかし、CO2分子自体は無極性であるが構成原子である酸素原子に分極し、その作用によりCO2はR1123の不均化反応を促進させる可能性がある。一方、R32もフッ素原子に分極するが、分極の程度は酸素原子に比べて小さくなる。   In addition, when R1123 generates a radical, it may be changed to another compound by a disproportionation reaction. Since the disproportionation reaction involves a large heat release, the reliability of the compressor and the refrigeration cycle apparatus may be reduced. For this reason, when using R1123 for a compressor or a refrigeration cycle apparatus, it is necessary to suppress this disproportionation reaction. However, the CO2 molecule itself is nonpolar but is polarized to an oxygen atom as a constituent atom, and CO2 may promote the disproportionation reaction of R1123 by its action. On the other hand, R32 also polarizes to fluorine atoms, but the degree of polarization is smaller than that of oxygen atoms.

すなわち分極がCO2よりも小さくなるR32を混合することによってCO2起因の不均化反応を緩和する作用と、R1123とR32は物理特性が似ていることから凝縮蒸発など相変化時の挙動が一体となることによる不均化の反応機会が減少する作用により、R1123の不均化反応を抑制することができる。特に、不均化反応を抑制する点では、混合するR32の混合割合(重量%)を、R1123の混合割合(重量%)以上とすることにより、R32のモル重量はR1123のモル重量の1.6倍以上となり不均化反応を抑制できる効果が大きく、その混合割合(重量%)以上が望ましい。   In other words, mixing R32 whose polarization is smaller than CO2 reduces the disproportionation reaction caused by CO2, and R1123 and R32 have similar physical characteristics, so the behavior during phase change such as condensation evaporation is integrated. Thus, the disproportionation reaction of R1123 can be suppressed by the action of reducing the disproportionation reaction opportunity. In particular, in terms of suppressing the disproportionation reaction, the mixing ratio (wt%) of R32 to be mixed is equal to or higher than the mixing ratio (wt%) of R1123, whereby the molar weight of R32 is 1. The effect of suppressing the disproportionation reaction is 6 times or more, and the mixing ratio (wt%) or more is desirable.

一方、地球温暖化防止の観点では、GWPが675と高いR32の混合割合(重量%)を低く抑えるべきである。   On the other hand, from the viewpoint of preventing global warming, the mixing ratio (% by weight) of R32 having a high GWP of 675 should be kept low.

このため、(1)二酸化炭素(CO2、R744、沸点−78℃)と、(2)1,1,2−トリフルオロエチレン(CF2=CHF、R1123、沸点−51℃)と、(3)ジフルオロメタン(CH2F2、R32、沸点−51.7℃)からなる3成分系とし、(2)R1123と(3)R32の混合割合の和を30重量%以下とし、(3)R32を(2)R1123の混合割合以上に混合することが望ましい。   For this purpose, (1) carbon dioxide (CO2, R744, boiling point -78 ° C), (2) 1,1,2-trifluoroethylene (CF2 = CHF, R1123, boiling point -51 ° C), and (3) difluoro A three-component system consisting of methane (CH2F2, R32, boiling point-51.7 ° C), the sum of the mixing ratio of (2) R1123 and (3) R32 is 30 wt% or less, and (3) R32 is (2) R1123 It is desirable to mix more than the mixing ratio.

例えば、CO2を70重量%、R1123を15重量%、R32を15重量%とした混合冷媒では、GWPを従来用いられているHFC冷媒に比べても十分に小さい100程度
とでき、可燃性ランクをA1冷媒とでき、R1123の不均化反応を抑制できる、加温(加熱)用途に適した冷媒である。
For example, a mixed refrigerant with 70 wt% CO 2, 15 wt% R 1123, and 15 wt% R 32 can have a GWP of about 100, which is sufficiently smaller than a conventional HFC refrigerant, and has a flammability rank. It is a refrigerant suitable for heating (heating) applications that can be an A1 refrigerant and can suppress the disproportionation reaction of R1123.

<変形例2>
以上の実施の形態では、自動販売機に適される冷凍サイクルとして説明したが、例えば、図2に示されるよう冷凍サイクルを構成してもよい。図2に示す冷凍サイクル装置は、主として圧縮機61、放熱器62、減圧器63および蒸発器64から構成されており、これらの機器は配管により混合作動流体が循環するように連結されている。
<Modification 2>
In the above embodiment, although it demonstrated as a refrigerating cycle suitable for a vending machine, you may comprise a refrigerating cycle as FIG. 2 shows, for example. The refrigeration cycle apparatus shown in FIG. 2 mainly includes a compressor 61, a radiator 62, a decompressor 63, and an evaporator 64, and these devices are connected by a pipe so that a mixed working fluid circulates.

放熱器62を、混合作動流体と水とが対向して流れるように構成すれば、水を65℃以上の温度に加熱するヒートポンプ給湯機として適する。   If the radiator 62 is configured so that the mixed working fluid and water flow in opposition, it is suitable as a heat pump water heater that heats water to a temperature of 65 ° C. or higher.

また、放熱器62で、プロピレングリコールなどの不凍剤を混合した水を加熱するように構成すれば、温水暖房機として適する。   Further, if the radiator 62 is configured to heat water mixed with an antifreeze such as propylene glycol, it is suitable as a hot water heater.

上述したように、本発明にかかる冷凍サイクル装置は、加熱(加温)運転時の冷凍性能を向上できるため、自動販売機、ヒートポンプ給湯機、カーエアコンユニット、空気調和機、除湿機等の用途にも適用できる。   As described above, since the refrigeration cycle apparatus according to the present invention can improve the refrigeration performance during heating (heating) operation, it is used for vending machines, heat pump water heaters, car air conditioner units, air conditioners, dehumidifiers, and the like. It can also be applied to.

2 第1冷却加温室(ホット/コールド切替商品収納室)
3 第2冷却加温室(ホット/コールド切替商品収納室)
4 冷却専用室(コールド専用商品収納室)
5 冷凍サイクル
7、61 圧縮機
9 ガスクーラ
13 第1電磁弁(開閉弁)
14 第2電磁弁(開閉弁)
15 第3電磁弁(開閉弁)
19 第1蒸発器
20 第2蒸発器
21 第3蒸発器
34 第1電気ヒータ(加温部)
35 第2電気ヒータ(加温部)
40 コントローラ
62 放熱器
63 減圧器
64 蒸発器
100 自動販売機
2 First cooling chamber (hot / cold switching product storage room)
3 Second cooling greenhouse (hot / cold switching product storage room)
4 Cooling room (cold product storage room)
5 Refrigeration cycle 7, 61 Compressor 9 Gas cooler 13 First solenoid valve (open / close valve)
14 Second solenoid valve (open / close valve)
15 3rd solenoid valve (open / close valve)
19 1st evaporator 20 2nd evaporator 21 3rd evaporator 34 1st electric heater (heating part)
35 Second electric heater (heating unit)
40 controller 62 radiator 63 decompressor 64 evaporator 100 vending machine

Claims (4)

圧縮機、放熱器、減圧器、および蒸発器を接続した加温用途に用いられる冷凍サイクルを備え、
前記冷凍サイクルの冷媒として、二酸化炭素と1,1,2−トリフルオロエチレンとを含み、前記二酸化炭素が70重量%以上、かつ、前記1,1,2−トリフルオロエチレンが30重量%以下である混合作動流体を用いる冷凍サイクル装置。
It is equipped with a refrigeration cycle used for heating applications with a compressor, radiator, decompressor, and evaporator connected.
As a refrigerant of the refrigeration cycle, carbon dioxide and 1,1,2-trifluoroethylene are included, the carbon dioxide is 70% by weight or more, and the 1,1,2-trifluoroethylene is 30% by weight or less. A refrigeration cycle apparatus using a mixed working fluid.
圧縮機、放熱器、減圧器、および蒸発器を接続した加温用途に用いられる冷凍サイクルを備え、
前記冷凍サイクルの冷媒として、二酸化炭素と1,1,2−トリフルオロエチレンとジフルオロメタンとを含み、前記二酸化炭素が70重量%以上、かつ、前記1,1,2−トリフルオロエチレンと前記ジフルオロメタンの和が30重量%以下であり、前記ジフルオロメタンの重量%は前記1,1,2−トリフルオロエチレンの重量%以上である冷凍サイクル装置。
It is equipped with a refrigeration cycle used for heating applications with a compressor, radiator, decompressor, and evaporator connected.
The refrigerant of the refrigeration cycle includes carbon dioxide, 1,1,2-trifluoroethylene and difluoromethane, the carbon dioxide is 70% by weight or more, and the 1,1,2-trifluoroethylene and the difluoro The refrigeration cycle apparatus, wherein the sum of methane is 30% by weight or less, and the weight% of the difluoromethane is not less than 1% by weight of the 1,1,2-trifluoroethylene.
複数の商品収納室を備え、前記商品収納室のそれぞれに前記蒸発器を並列に配置するとともに、前記商品収納室の少なくとも1室に前記放熱器を配置した請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle according to claim 1, further comprising a plurality of product storage chambers, wherein the evaporator is disposed in parallel in each of the product storage chambers, and the radiator is disposed in at least one of the product storage chambers. apparatus. 前記放熱器で水を主成分とする熱媒体を加熱する請求項1または2に記載の冷凍サイクル装置。 The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 or 2, wherein a heat medium mainly composed of water is heated by the radiator.
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