JP2001034829A - 自動販売機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】冷却室数の変化や外気温の変化に対し圧縮機を
高効率で運転できるようにして、消費電力の低減を図
る。 【解決手段】圧縮機９の電動機を駆動するインバータ回
路１７と、各蒸発器７の運転状態を検出するセンサー１
８と、該センサー１８からの信号に基づいて圧縮機９の
回転数を可変制御するようインバータ回路１７に指令を
与える制御装置１７とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、商品収納庫内に
収納した商品を適切な温度に冷却または加熱して販売す
る自動販売機の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８〜図１０は従来例の構成図を示す。
この図８〜図１０において、１は断熱材１０１によって
断熱された商品収納庫、および商品収納庫の下段に配備
されて、後述の圧縮機などを収納する機械室を有する自
動販売機のキャビネット、２は断熱材２０１を前後の鋼
板で挟んで形成した断熱性の内扉、４はキャビネット１
の庫内に収納した、商品３を種類毎に分けて縦に並べて
収納する商品収納棚、５は商品収納棚４の下部で商品３
を一個づつ搬出する商品搬出機構、１２は商品搬出機構
５から搬出した商品を内扉２に開口した商品取出し口１
５へ導くシューター、１３はキャビネット１の前面を開
閉可能に閉鎖する外扉であり、さらに庫内の冷却加熱装
置として、庫内底部には商品加熱用のヒータ６、冷媒を
蒸発させることにより商品保冷用の熱交換器として機能
する蒸発器７、前記ヒータ６および蒸発器７に送風して
温風または冷風を庫内に循環する庫内ファン８、また、
機械室には商用周波数の電源２４から電力を供給されて
駆動し、冷媒を圧縮する圧縮機９、該圧縮機９で圧縮さ
れた冷媒を放射凝縮させる凝縮器１１、前記凝縮器１１
に庫外の空気を強制送風する庫外ファン１０、凝縮器11
で凝縮した冷媒を膨張弁２３を介して蒸発器７へ流入、
停止させる電磁弁１４を装備している。また、自動販売
機は冷却された商品と、加熱された商品とを同時に扱う
ために、図９に示すように断熱材１６１によって断熱さ
れた仕切板１６によって庫内が３室に分けられている。
そしてコールド商品を扱う際は圧縮機９を運転させ、該
商品３を収納した庫内のヒータ６をオフにすると共に部
屋の蒸発器７に繋がる電磁弁１４を開き、圧縮機９で圧
縮した冷媒を該電磁弁１４を通して膨張弁２３で減圧し
て蒸発器７に送り、該蒸発器７で蒸発させて蒸発器７を
冷却して、庫内ファン８により蒸発器７に送風して熱交
換した冷風を庫内に循環して商品３を冷却する。また、
ホット商品３を取り扱う際は該商品３を収納した庫内の
部屋のヒータ６を通電加熱して庫内ファン８によりヒー
タ６の熱と庫内空気とを熱交換して商品を加熱する。上
記で庫内の３室は、冬は２室をホット商品用、１室をコ
ールド商品用として使用し、夏は２室をコールド商品
用、１室をホット商品用として使用するなど用途に応じ
て切替て使用している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】自動販売機は、年間を
通じてさまざまな温度条件の下で、また要求に従って冷
却室数を変えて使用されるため圧縮機の運転条件が大き
く異なる。特に夏場と冬場とでは庫内の設定温度が例え
ば５℃で同一でも、周囲温度が異なる上、商品の冷却・
加熱モードが大きく異なる。夏場では周囲温度が高いた
め、庫内への侵入熱量が大きくなり、冬期に比べて冷却
負荷が大きくなる。また、凝縮器での放熱も、夏場は周
囲温度が高いため、凝縮温度が高くなる。また図１１に
示すように冷却室数が減少すると冷却負荷が減少するた
めに蒸発温度が大きく低下する。冷凍サイクルでは蒸発
温度は、必要冷凍能力範囲内で、できる限り高い方が、
また凝縮器はできる限り低い方が圧縮機の効率は高くな
る。

【０００４】しかし、従来の圧縮機では一定速でしか運
転できないため、周囲温度や、冷却室数により冷凍サイ
クルが落ち着く凝縮温度、および蒸発温度で運転を行う
ため、必ずしも効率的な運転ではなかった。

【０００５】また、従来の庫内、庫外冷却ファンの運転
は、圧縮機の運転と略同調しており、圧縮機がＯＮなら
ば、庫内、庫外ファンは運転を行っていた。しかし、上
記の通り、年間を通じての運転条件は大きく異なる。冬
場では夏場に比べて周囲温度が低いため、夏場ほど庫外
ファンの能力は必要ではないが、従来のファンは一定速
のため、同一の能力で凝縮器を冷却運転していた。これ
は、ファンの能力が過大である上に、凝縮器の温度が下
がりすぎると、冷媒が凝縮器内に停滞して、圧縮機の効
率が落ちる可能性があった。

【０００６】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、外気温の変化、
冷却室数の変化に対し冷却機器が高効率で運転できるよ
うにした、低消費電力の自動販売機を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明は、断熱材で形成された商品収納
庫を複数の部屋に分割し、少なくとも圧縮機、凝縮器、
膨張機構および前記各部屋毎に配置された蒸発器により
冷凍サイクルを形成する冷却ユニットを搭載する自動販
売機において、前記圧縮機の電動機を駆動するインバー
タ回路と、それぞれの蒸発器の運転状態を検出するセン
サーと、該センサーの信号に基づいて圧縮機の回転数可
変制御するようインバータ回路に指令を与える制御回路
とを備えたことを特徴とする。

【０００８】自動販売機の商品収納庫内をコールド商品
用として使用する冷却部屋の数が例えば３室から１室に
なるように少なくなると圧縮機で圧縮され、凝縮器で凝
縮した全ての冷媒が膨張機構を通って１台の蒸発器に流
入するので蒸発器での蒸発温度が低下して圧縮機の運転
効率を低下させる。これを避けるために、図５に示すよ
うに冷却室数に対応して圧縮機の回転数を下げて圧縮機
および凝縮器から送り出される冷媒の量を室数に見合う
量にすれば蒸発器での蒸発温度を高くすることができ圧
縮機の効率を上げることができる。この冷客室数に見合
う圧縮機の回転数として図５の回転数を用いて蒸発器の
蒸発温度をシュミレーションしたのが図６の冷客室数を
パラメータにした回転数による蒸発温度変化であり、そ
の結果を用いて圧縮機のＣＯＰ［−］（＝冷凍能力
（Ｗ）／圧縮起電力（Ｗ））をシュミレーションしたの
が図７である。この図５〜図７に示すように、冷客室数
が少なくなるに従って圧縮機の回転数を下げると循環す
る冷媒の量が冷客室数に対応した量になるので、定回転
数（この例では８０ｒ／ｓ）の場合に比べて蒸発器での
蒸発温度を高く保つことが可能になり、蒸発温度が高く
なったことにより冷媒の比体積が小さくなり、圧縮機が
一度に吸込む冷媒の量が増大して冷凍能力が増大して圧
縮機の効率が増大する。

【０００９】従って上記構成により圧縮機の回転数をイ
ンバータ回路を用いて冷客室数に見合う回転数にして冷
凍能力を冷却負荷に近づけることで圧縮機のＣＯＰ
［−］が図７の従来圧縮機相当の点から設定動作点にな
って、効率が増大して低消費電力で運転することがが可
能になる。

【００１０】また、請求項２記載の発明は、断熱材で形
成された商品収納庫を複数の部屋に分割し、少なくとも
圧縮機、凝縮器、膨張機構および前記各部屋毎に配置さ
れた蒸発器により冷凍サイクルを形成する冷却ユニット
を搭載する自動販売機において、前記圧縮機の電動機を
駆動するインバータ回路と、商品収納庫内の温度を検出
するセンサーと、該センサーの信号に基づき、庫内温度
の変化に伴い圧縮機の回転数を可変制御するようインバ
ータ回路に指令を与える制御回路とを備えたことを特徴
とする。

【００１１】上記構成により商品補充、庫内点検、ホッ
ト商品からコールド商品販売に部屋を切り替えるなどの
際に庫内温度が変化した場合に庫内温度を検出して、そ
の温度変化に対応して圧縮機の電動機を可変速制御し、
冷却負荷が大きい場合は冷凍能力を大きくして庫内を設
定温度にする時間を短縮することが可能になり、また、
冷却負荷が小さい場合（庫内温度が設定値より低い状
態）は圧縮機の回転数を下げて冷凍能力を小さくするこ
とにより圧縮機の運転を低電力運転にすることが可能に
なる。

【００１２】さらに、請求項３記載の発明は、断熱材で
形成された商品収納庫を複数の部屋に分割し、少なくと
も圧縮機、凝縮器、膨張機構および前記各部屋毎に配置
された蒸発器により冷凍サイクルを形成する冷却ユニッ
トを搭載する自動販売機において、前記圧縮機の電動機
を駆動するインバータ回路と、自動販売機の周囲の温度
を検出するセンサーと、該センサーの信号に基づき、自
動販売機の周囲温度の変化に伴い圧縮機の回転数を可変
制御するようインバータ回路に指令を与える制御回路と
を備えたことを特徴とする。

【００１３】周囲温度が高い場合、庫内への侵入熱量は
大きくなり、圧縮機の運転は庫内温度がある設定範囲内
になるように、ＯＮ、ＯＦＦ運転を繰り返している場
合、圧縮機の運転に庫内ファン、庫外ファン、電磁弁な
どの補機が連動して運転しているので、前記のように侵
入熱量が大きくなると圧縮機の運転時間が長くなり同時
も補機の運転時間も長くなるので消費電力量が増加す
る。

【００１４】そこで上記構成により庫外温度に対応して
圧縮機の回転数を調整することで圧縮機、および補機の
運転時間を適正に制御して、それらの消費電力の増加を
未然に防止することが可能になる。

【００１５】また、請求項４記載の発明は、請求項１な
いし請求項３のいずれかに記載の自動販売機の冷却装置
において、凝縮器を強制空冷する庫外ファンを駆動する
インバータ回路と、周囲温度変化を検出するセンサー
と、該センサーからの信号に基づいて低周囲温度時に
は、前記庫外ファンの回転数を低くするようインバータ
回路に指令を与える制御回路を設けることを特徴とす
る。

【００１６】上記構成により自動販売機の周囲の温度が
低い場合、凝縮器で交換する熱量は少なくて良いので、
低周囲温度時は庫外ファンの回転数を下げることにより
凝縮器での熱交換を少なくすることが可能になる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は請求項１記載の発明の実施
の形態の主要部の構成図を示す。この図１において、従
来例と同一の符号を付けた部材はおおよそ同一の機能を
有するのでその説明は省略する。この図１において、１
７は商用周波数の電源２４の周波数を所望の周波数に変
換して圧縮機９に供給し、該圧縮機９を運転するインバ
ータ回路、１８は蒸発器７に冷媒を送る電磁弁１４が開
放していることを検出するセンサー、１９は前記センサ
ー１８の信号を入力して冷却室数に見合う圧縮機９の回
転数指令値をインバータ回路１７に与える制御装置を示
す。

【００１８】この図１が従来例を示す図１０と異なる点
は、冷却室数に関わりなく圧縮機の回転数を一定にして
運転する代りに冷却室数を検出するセンサーを設けると
ともに、該センサーの出力に基づいて圧縮機の回転数を
可変制御するようインバータ回路に指令を与える制御回
路を設けて冷却室数に対応して圧縮機の回転数を例えば
図５に示すように制御して圧縮機の運転効率を高めるよ
うにした点である。

【００１９】図２は請求項２記載の発明の実施の形態の
主要部の構成図を示す。この図２に示す実施例が図１に
示す実施例と異なる点は、庫内温度センサー２６を設
け、該庫内温度センサー２６の信号を制御装置１９に供
給するようにした点出ある。

【００２０】この図２では圧縮機９の回転数を一定にし
てＯＮ、ＯＦＦ制御により庫内温度を一定範囲内にする
ように制御することに加えて庫内温度を検出して庫内が
過冷却になっている場合は圧縮機の回転数を下げて冷却
能力を小さくし、商品補充時に内扉が開放されて庫内温
度が高くなった場合には冷却能力を上げるよう圧縮機の
回転数を変化させ、庫内温度に対応して圧縮機が高効率
下でＯＮ，ＯＦＦ運転できるようにした点である。

【００２１】図３は請求項３記載の発明の実施の形態の
主要部の構成図を示す。この図３に示す実施例が図１に
示す実施例と異なる点は庫内温度センサー２０を設け、
該庫外温度センサー２０の信号を制御装置１９に供給す
るようにした点である。

【００２２】この図３では庫外温度を検出する庫外温度
センサー２０の出力に基づき、圧縮機の回転数を可変制
御するようインバータ回路に指令を与える制御回路を設
けて庫外温度の変化に対応して圧縮機の回転数を変化さ
せて圧縮機の運転効率を高めるようにした点である。

【００２３】図４は請求項４記載の発明の実施の形態の
主要部の構成図を示す。この図４が図３と異なる点は、
庫外ファン１０を運転するインバータ回路２１を付加し
た点である。図４の実施例では、庫外温度センサー２０
の出力に基づき制御回路１９によりインバータ回路１７
を介して圧縮機９の回転数を変化させることに加えて庫
外ファン１０の回転数をインバータ回路２１により変化
させて、圧縮機９の運転効率を高めるとともに凝縮器１
１での冷媒の過冷却による停滞などを防止するようにし
た点である。

【００２４】なお、上記で冷却室数、もしくは運転状態
にある蒸発器の数により圧縮機の回転を数を制御して蒸
発器での蒸発温度を高くするようにした実施例に、庫外
温度検出による圧縮機、および庫外ファンの回転数の制
御を行う実施例を加味してより効率よく冷却装置を運転
できるようにしても良い。

【００２５】

【発明の効果】前述したとうり、圧縮機にインバータ回
路を接続し、冷却室数の変化に伴い圧縮機の回転数を可
変制御するか、または、周囲温度、庫内温度からの信号
を受け、圧縮機、庫内外ファンの回転数を可変制御する
ことにより、年間を通じて商品冷却に必要な冷却能力を
満足しつつ、蒸発温度を上げることにより、圧縮機を高
効率条件下で運転することができて消費電力を低減する
効果があり、さらに、低周囲温度時は庫外ファンの回転
数を低下させることでファンの消費電力を低減する効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求庫１記載の発明の実施の形態の主要部の構
成図

【図２】請求項２記載の発明の実施の形態の主要部分の
構成図

【図３】請求項３記載の発明の実施の形態の主要部分の
構成図

【図４】請求項４記載の発明の実施の形態の主要部分の
構成図

【図５】冷客室数と圧縮機の回転数の設定値を示す図

【図６】図５の回転数を用いて蒸発器の蒸発温度をシュ
ミレーションした図

【図７】図６より圧縮機のＣＯＰ［−］をシュミレーシ
ョンした図

【図８】従来例の自動販売機の側断面図

【図９】従来例の自動販売機の正面図

【図１０】従来例の冷却ユニットの構成図

【図１１】従来例の冷却室数と蒸発温度の関係を示す図

【符号の説明】

１７ インバータ回路 １８ センサー １９ 制御装置 ２０ 庫外温度センサー ２６ 庫内温度センサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 幸雄 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3E044 AA01 DB16 FB11

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】断熱材で形成された商品収納庫を複数の部
   屋に分割し、少なくとも圧縮機、凝縮器、膨張機構およ
   び前記各部屋毎に配置された蒸発器により冷凍サイクル
   を形成する冷却ユニットを搭載する自動販売機におい
   て、前記圧縮機の電動機を駆動するインバータ回路と、
   それぞれの蒸発器の運転状態を検出するセンサーと、該
   センサーの信号に基づいて圧縮機の回転数可変制御する
   ようインバータ回路に指令を与える制御回路とを備えた
   ことを特徴とする自動販売機の冷却装置。
2. 【請求項２】断熱材で形成された商品収納庫を複数の部
   屋に分割し、少なくとも圧縮機、凝縮器、膨張機構およ
   び前記各部屋毎に配置された蒸発器により冷凍サイクル
   を形成する冷却ユニットを搭載する自動販売機におい
   て、前記圧縮機の電動機を駆動するインバータ回路と、
   商品収納庫内の温度を検出するセンサーと、該センサー
   の信号に基づき、庫内温度の変化に伴い圧縮機の回転数
   を可変制御するようインバータ回路に指令を与える制御
   回路とを備えたことを特徴とする自動販売機の冷却装
   置。
3. 【請求項３】断熱材で形成された商品収納庫を複数の部
   屋に分割し、少なくとも圧縮機、凝縮器、膨張機構およ
   び前記各部屋毎に配置された蒸発器により冷凍サイクル
   を形成する冷却ユニットを搭載する自動販売機におい
   て、前記圧縮機の電動機を駆動するインバータ回路と、
   自動販売機の周囲の温度を検出するセンサーと、該セン
   サーの信号に基づき、自動販売機の周囲温度の変化に伴
   い圧縮機の回転数を可変制御するようインバータ回路に
   指令を与える制御回路とを備えたことを特徴とする自動
   販売機の冷却装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の自動販売機の冷却装置において、凝縮器を強制空冷す
   る庫外ファンを駆動するインバータ回路と、周囲温度変
   化を検出するセンサーと、該センサーからの信号に基づ
   いて低周囲温度時には、前記庫外ファンの回転数を低く
   するようインバータ回路に指令を与える制御回路を設け
   ることを特徴とする自動販売機の冷却装置。