JP2002089454A - インバータ圧縮機の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 庫内温度情報により負荷と冷凍能力のバラン
スを推定し、運転効率を最適化できるインバータ圧縮機
の制御装置および制御方法を提供すること。 【解決手段】 蒸発器３と、凝縮器５と、電磁弁７、キ
ャピラリチューブ８、インバータ圧縮機１０とを有した
冷却ユニットと、これを制御するコントローラ９とを備
え、コントローラ９は、商品室１の温度勾配測定値と予
め設定された温度勾配目標値１２とに基づいて冷凍能力
の過不足を判定する能力過不足判定部１３と、その判定
結果に基づいて蒸発温度目標値を修正する蒸発温度目標
値修正部１７と、その蒸発温度目標値と蒸発温度とに基
づいて圧縮機１０に回転数指令を出力する回転数指令部
１４とを備えた。

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、自動販売機の冷
凍サイクルを構成するインバータ圧縮機の制御装置およ
び制御方法に関し、さらに詳しくは、庫内温度・蒸発温
度情報により負荷と冷凍能力のバランスを推定し、運転
効率が最高となるようにインバータ圧縮機の回転数を制
御するためのインバータ圧縮機の制御装置および制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】商品（たとえば、缶飲料）を加熱・冷却
する自動販売機は、冷凍サイクルを構成する定速圧縮機
を備え、これをＯＮ／ＯＦＦ制御することで所定の冷凍
能力を発揮している。商品を収納する庫内は、通常、複
数室（たとえば、３室）に分割され、コントローラによ
って各室ごとに冷却運転または加熱運転される。後述す
る本願発明は、冷却運転に係るものであるので、冷却装
置を中心に、３室を有する自動販売機を例にして説明す
る。

【０００３】図２８は、従来における自動販売機を示す
模式図、図２９は、コントローラの入出力関係を示すブ
ロック図、図３０は、定速圧縮機の制御方法を示すブロ
ック図、図３１は、庫内温度に応じた電磁弁および圧縮
機の制御方法を示すフローチャート、図３２は、庫内温
度に応じた電磁弁および圧縮機の動作を示すタイミング
チャートである。

【０００４】図２８に示すように、自動販売機の商品室
１は、左室１ａ、中室１ｂ、右室１ｃとに分割され、各
室１ａ，１ｂ，１ｃごとに蒸発器３と庫内温度センサ４
とを備えている。機械室２には、凝縮器５、定速圧縮機
６、電磁弁７、キャピラリチューブ８等を備え、これら
と蒸発器３とを配管接続して冷凍サイクルを構成してい
る。

【０００５】また、自動販売機の各構成機器を制御する
コントローラ９は、スイッチ等による運転モード選択に
より「ＣＣＣ」、「ＣＣＨ」、「ＣＨＨ」の３モードを
選択的に運転できるように構成されている。ここで、
「ＣＣＣ」は、全室コールド（商品の冷却）運転を意味
し、「ＣＣＨ」は、２室コールド運転、１室ホット（商
品の加熱）運転を意味し、「ＣＨＨ」は、１室コールド
運転、２室ホット運転を意味するものである。なお、ホ
ット運転はヒータ（図示せず）で行い、コールド運転は
冷凍機で行っている。

【０００６】図２９および図３０に示すように、コント
ローラ９は、各室１ａ，１ｂ，１ｃごとの庫内温度セン
サ４による温度情報（庫内温度Ｔｒ、蒸発温度Ｔｅ等）
に基づいて、電磁弁７の開閉制御および定速圧縮機６の
ＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、コールド運転を行うものであ
る。

【０００７】つぎにＣＣＣモードを例にとり、商品冷却
の制御方法を説明する。商品の冷却運転には、商品投入
直後の冷やし込みにあたるプルダウン運転と、冷却した
商品を４℃程度に一定に保つ定常運転とがある。後述す
る本願発明は、この定常運転に係るものであるから、当
該定常運転について説明する。

【０００８】図３１に示すように、まず、庫内温度セン
サ４により全室１ａ，１ｂ，１ｃの庫内温度を読みとる
（ステップＳ１０）。そして、この温度情報に基づい
て、各室１ａ，１ｂ，１ｃごとに電磁弁７のＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御を行う（ステップＳ１１）。すなわち、たとえ
ば、庫内温度が４℃以上の場合に電磁弁７をＯＮとし、
庫内温度が０℃以下の場合に電磁弁７をＯＦＦとする
（ステップＳ１１）。

【０００９】つぎに、定速圧縮機６の制御を行う（ステ
ップＳ１２）。すなわち、たとえば、電磁弁７が１つで
もＯＮとなっていたら、定速圧縮機６をＯＮとし、電磁
弁７がすべてＯＦＦとなっていたら、定速圧縮機６をＯ
ＦＦとすることにより、定常運転を行う（ステップＳ１
２）。なお、各室１ａ，１ｂ，１ｃの電磁弁７と定速圧
縮機６の動作タイミングは、図３２に示す通りである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】自動販売機は、夏期は
ＣＣＣモード、春期および秋期はＣＣＨモード、冬期は
ＣＨＨモードで運転するのが一般的である。したがっ
て、季節ごとの外気温度、運転モード等の変化によって
冷凍機の負荷は大きく変動する。

【００１１】ところが、従来技術にあっては、上述した
ように圧縮機として定速圧縮機６を用い、ＯＮ／ＯＦＦ
運転で負荷変動に対応しているため、発揮する冷凍能力
は、冬のコールド１室運転時（軽負荷時）と、夏の全室
コールド運転時（大負荷時）とでほぼ同じである。

【００１２】一方、定速圧縮機６の能力は、最大負荷
（夏期のプルダウン時）に合わせて選定するため、夏期
以外の軽負荷時には、冷凍能力が負荷に対して過大とな
ってエネルギー的に無駄な運転となり、特に冬期はエネ
ルギーロスが大きくなるという課題があった。

【００１３】この発明は、上記に鑑みてなされたもので
あって、庫内温度・蒸発温度情報等により負荷と冷凍能
力のバランスを推定し、運転効率を最適化できるインバ
ータ圧縮機の制御装置および制御方法を提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明の請求項１にかかるインバータ圧縮機の
制御装置は、少なくとも蒸発器と、凝縮器と、膨張機構
と、インバータ圧縮機とを有した冷却ユニットと、前記
冷却ユニットを制御するコントローラとを備えた自動販
売機における前記インバータ圧縮機の制御装置であっ
て、前記コントローラは、商品室の温度勾配測定値と予
め設定された温度勾配目標値とに基づいて冷凍能力の過
不足を判定する能力過不足判定部と、前記能力過不足判
定部の判定結果に基づいて蒸発温度目標値を修正する蒸
発温度目標値修正部と、前記蒸発温度目標値修正部の蒸
発温度目標値と前記冷却ユニットの蒸発温度とに基づい
て前記インバータ圧縮機に回転数指令を出力する回転数
指令部とを備えたものである。

【００１５】能力過不足判定部は、庫内温度勾配に応じ
て、たとえば、能力過剰、適当、不足の３段階の判定を
する。蒸発温度目標値修正部は、能力過不足判定部によ
る過不足判定の結果に応じて蒸発温度目標値を修正す
る。そして、回転数指令部は、蒸発温度目標値修正部の
蒸発温度目標値と冷却ユニットの蒸発温度とに基づいて
インバータ圧縮機の回転数を制御する。すなわち、冷凍
能力不足の場合は、現状回転数Ｎに対して△Ｎだけ増速
することで冷凍能力を増やし、能力過剰の場合は、現状
回転数Ｎに対して△Ｎだけ減速することで冷凍能力を減
らし、能力適当と判断した場合は、現状回転数Ｎを維持
する。

【００１６】このように、負荷変動を庫内温度勾配でと
らえ蒸発温度目標値を修正することで、消費電力量が最
小となるようにインバータ圧縮機の回転数制御をしてい
るので、必要最小限のエネルギーで自動販売機の冷却シ
ステムを運転することができる。

【００１７】また、この発明の請求項２にかかるインバ
ータ圧縮機の制御方法は、少なくとも蒸発器と、凝縮器
と、膨張機構と、インバータ圧縮機とを有した冷却ユニ
ットと、前記冷却ユニットを制御するコントローラとを
備えた自動販売機における前記インバータ圧縮機の制御
方法であって、前記コントローラは、商品室の温度勾配
測定値と予め設定された温度勾配目標値とに基づいて冷
凍能力の過不足を判定し、当該冷凍能力の判定結果に基
づいて蒸発温度目標値を修正し、当該蒸発温度目標値と
前記冷却ユニットの蒸発温度とに基づいて前記インバー
タ圧縮機に回転数指令を出力するようにしたものであ
る。

【００１８】コントローラは、庫内温度勾配に応じて、
たとえば、能力過剰、適当、不足の３段階の判定し、そ
の判定の結果に応じて蒸発温度目標値を修正する。そし
て、その蒸発温度目標値と冷却ユニットの蒸発温度とに
基づいてインバータ圧縮機の回転数を制御する。すなわ
ち、冷凍能力不足の場合は、現状回転数Ｎに対して△Ｎ
だけ増速することで冷凍能力を増やし、能力過剰の場合
は、現状回転数Ｎに対して△Ｎだけ減速することで冷凍
能力を減らし、能力適当と判断した場合は、現状回転数
Ｎを維持する。

【００１９】このように、負荷変動を庫内温度勾配でと
らえ蒸発温度目標値を修正することで、消費電力量が最
小となるようにインバータ圧縮機の回転数制御をしてい
るので、必要最小限のエネルギーで自動販売機の冷却シ
ステムを運転することができ、省エネルギー効果が得ら
れる。

【００２０】また、この発明の請求項３にかかるインバ
ータ圧縮機の制御装置は、蒸発温度目標値修正部は、初
期蒸発温度目標値修正部と定常時蒸発温度目標値修正部
とを備え、前記初期蒸発温度目標値修正部は、インバー
タ圧縮機の起動時および運転蒸発器数の変化時に、少な
くとも運転モード、運転蒸発器数、当該インバータ圧縮
機の運転休止時間、外気温度、自動販売機表面温度、凝
縮器吸い込み空気温度、四季情報のいずれかの情報、ま
たはこれらを組み合わせた情報に基づいて初期蒸発温度
目標値を修正し、前記定常時蒸発温度目標値修正部は、
予め定められた初期回転数でインバータ圧縮機を一定時
間運転後に、能力過不足判定部の出力に基づいて定常時
蒸発温度目標値を修正するようにしたものである。

【００２１】これにより、たとえば、インバータ圧縮機
の運転休止時間が短いときには、外部からの侵入熱量が
大きく庫内温度上昇が速いと判断し、現状負荷に応じて
初期蒸発温度目標値を最適に設定できる。他の情報につ
いても同様に活用できる。したがって、効率良く定常運
転に移行することができ、必要最小限のエネルギーで自
動販売機の冷却システムを運転することができる。

【００２２】また、この発明の請求項４にかかるインバ
ータ圧縮機の制御装置は、初期蒸発温度目標値修正部の
初期蒸発温度目標値は、ほぼ同等の負荷条件での運転時
における最初の能力過不足判定に基づいて設定された蒸
発温度目標値とするものである。これにより、運転初期
であっても現状負荷に応じて初期蒸発温度目標値を最適
に設定でき、効率良く定常運転に移行することができ、
必要最小限のエネルギーで自動販売機の冷却システムを
運転することができる。

【００２３】また、この発明の請求項５にかかるインバ
ータ圧縮機の制御装置は、蒸発温度目標値修正部は、少
なくとも運転モード、運転蒸発器数、インバータ圧縮機
の運転休止時間、外気温度、自動販売機表面温度、凝縮
器吸い込み空気温度のいずれかの情報、またはこれらを
組み合わせた情報に基づいて蒸発温度目標値の変更量を
変化させるようにしたものである。これにより、現状負
荷に対する冷凍能力を正確に判断でき、冷凍能力の過不
足を防止できる。

【００２４】また、この発明の請求項６にかかるインバ
ータ圧縮機の制御装置は、回転数指令部は、初期回転数
指令部と定常時回転数指令部とを備え、前記初期回転数
指令部は、インバータ圧縮機の起動時および運転蒸発器
数の変化時に、少なくとも運転モード、運転蒸発器数、
当該インバータ圧縮機の運転休止時間、外気温度、自動
販売機表面温度、凝縮器吸い込み空気温度、四季情報の
いずれかの情報、またはこれらを組み合わせた情報に基
づいて前記インバータ圧縮機の初期回転数を設定し、当
該インバータ圧縮機ヘの回転数指令を当該初期回転数で
一定時間維持し、前記定常時回転数指令部は、前記初期
回転数で一定時間運転後に、蒸発温度目標値修正部の出
力と蒸発温度とに基づいて前記インバータ圧縮機の回転
数を制御するようにしたものである。

【００２５】これにより、たとえば、インバータ圧縮機
の運転休止時間が短いときには、外部からの侵入熱量が
大きく庫内温度上昇が速いと判断し、初期回転数を高く
設定できる。他の情報についても同様に活用できる。し
たがって、効率良く定常運転に移行することができ、必
要最小限のエネルギーで自動販売機の冷却システムを運
転することができる。

【００２６】また、この発明の請求項７にかかるインバ
ータ圧縮機の制御装置は、回転数指令部での初期回転数
指令部から定常回転数指令部への切り替えは、庫内温度
に基づいて行うものである。これにより、現状の負荷状
況に見合った運転を迅速かつ確実に行うことができ、必
要最小限のエネルギーで自動販売機の冷却システムを運
転することができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかるインバー
タ圧縮機の制御装置および制御方法の実施の形態につ
き、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施
の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【００２８】図１は、この発明の実施の形態にかかるイ
ンバータ圧縮機の制御装置を示すブロック図、図２は、
自動販売機を示す模式図、図３は、コントローラの入出
力関係を示すブロック図、図４は、運転モードと運転蒸
発器数に応じて決定した温度勾配目標値を示す表図、図
５は、庫内温度勾配に応じて能力過不足判定部で判定し
た冷凍能力の過不足判定結果を示す表図、図６は、冷凍
能力の過不足判定結果に応じて蒸発温度目標値修正部で
設定する蒸発温度目標値を示す表図、図７は、蒸発温度
目標値と蒸発温度の比較結果に応じて回転数指令部で制
御するインバータ圧縮機の回転数を示す表図である。

【００２９】また、図８は、インバータ圧縮機の運転休
止時間に基づく負荷推定に応じて決定した初期回転数
（起動時）を示す表図、図９は、インバータ圧縮機の運
転休止時間に基づく負荷推定に応じて決定した初期回転
数（運転蒸発器数が変化した時）を示す表図、図１０
は、外気温度に基づく負荷推定に応じて決定した初期回
転数（起動時）を示す表図、図１１は、外気温度に基づ
く負荷推定に応じて決定した初期回転数（運転蒸発器数
が変化した時）を示す表図、図１２は、四季に基づく負
荷推定に応じて決定した初期回転数（起動時）を示す表
図、図１３は、四季に基づく負荷推定に応じて決定した
初期回転数（運転蒸発器数が変化した時）を示す表図で
ある。

【００３０】また、図１４は、インバータ圧縮機の運転
休止時間に基づく負荷推定に応じて決定した初期蒸発温
度目標値（起動時）を示す表図、図１５は、インバータ
圧縮機の運転休止時間に基づく負荷推定に応じて決定し
た初期蒸発温度目標値（運転蒸発器数が変化した時）を
示す表図、図１６は、外気温度に基づく負荷推定に応じ
て決定した初期蒸発温度目標値（起動時）を示す表図、
図１７は、外気温度に基づく負荷推定に応じて決定した
初期蒸発温度目標値（運転蒸発器数が変化した時）を示
す表図、図１８は、四季に基づく負荷推定に応じて決定
した初期蒸発温度目標値（起動時）を示す表図、図１９
は、四季に基づく負荷推定に応じて決定した初期蒸発温
度目標値（運転蒸発器数が変化した時）を示す表図であ
る。

【００３１】また、図２０は、インバータ圧縮機の運転
休止時間に基づく負荷推定に応じて決定した初期蒸発温
度目標値の変更量（起動時）を示す表図、図２１は、イ
ンバータ圧縮機の運転休止時間に基づく負荷推定に応じ
て決定した初期蒸発温度目標値の変更量（運転蒸発器数
が変化した時）を示す表図、図２２は、外気温度に基づ
く負荷推定に応じて決定した初期蒸発温度目標値の変更
量（起動時）を示す表図、図２３は、外気温度に基づく
負荷推定に応じて決定した初期蒸発温度目標値の変更量
（運転蒸発器数が変化した時）を示す表図、図２４は、
四季に基づく負荷推定に応じて決定した初期蒸発温度目
標値の変更量（起動時）を示す表図、図２５は、四季に
基づく負荷推定に応じて決定した初期蒸発温度目標値の
変更量（運転蒸発器数が変化した時）を示す表図、図２
６は、冷凍能力の判定結果と蒸発温度目標値との関係を
示す表図、図２７は、インバータ圧縮機の制御方法を示
すフローチャートである。なお、以下の説明において、
上記従来技術において示した構成要素と同一のものに
は、同一符号を付して重複説明を省略する。

【００３２】まず、全体構成について、図２および図３
に基づいて説明する。電磁弁７の運転方法およびインバ
ータ圧縮機１０の発停制御は、従来技術の場合と同様で
ある。従来技術の場合と異なる点は、図２においてイン
バータ圧縮機１０を備えたことであり、図３において、
インバータ圧縮機１０を制御するためのインバータ１１
を備えたことである。

【００３３】つぎに、インバータ圧縮機１０の起動時の
回転数制御方法について、図１に基づいて説明する。温
度勾配目標値１２は、運転モードと運転蒸発器数（電磁
弁７が開いている商品室１の数）に応じて、図４のよう
決定する。ここで、図４内の温度勾配目標値（Ａ１〜Ａ
１２）は、各運転状況に応じて冷凍機の運転効率が最大
（消費電力が最小）となる値を予め実験等で求めてお
き、それを設定してある。

【００３４】能力過不足判定部１３は、図５に示すよう
に、庫内温度勾配に応じて能力過剰、適当、不足の３段
階の判定をするように形成されている。ａ１，ａ２は、
上述のように予め求めておいた所定の温度勾配値であ
る。なお、後述するインバータ圧縮機１０の回転数制御
によって変化する商品室１内の温度情報は、図１に示す
ように、庫内温度センサ４によって検知され、能力過不
足判定部１３の判定にフィードバックされる。蒸発温度
は、蒸発温度センサ１６によって検知され、後述する蒸
発温度目標値修正部１７にフィードバックされる。

【００３５】蒸発温度目標値修正部１７は、図６に示す
ように、能力過不足判定部１３の判定結果に応じて蒸発
温度目標値Ｔｅｒｅｆの修正を行うように形成されてい
る。回転数指令部１４では、蒸発温度目標値（Ｔｅｒｅ
ｆ）と蒸発温度（ＴＥ）を比較し、その結果に基づいて
図７に示すように、インバータ圧縮機１０の回転数を制
御する。

【００３６】すなわち、冷凍能力不足の場合は、上記蒸
発温度目標値を低くし、現状回転数Ｎに対して△Ｎだけ
増速することで冷凍能力を増やし、能力過剰の場合は、
上記蒸発温度目標値を高くし、現状回転数Ｎに対して△
Ｎだけ減速することで冷凍能力を減らし、能力適当と判
断した場合は、蒸発温度目標値をそのままにし、現状回
転数Ｎを維持する。

【００３７】起動時および運転蒸発器数が変化した時
は、図８および図９に示すように、ＯＦＦ時間（インバ
ータ圧縮機１０の運転休止時間）と運転蒸発器数とに基
づく負荷推定に応じて、初期回転数指令部１５（図１参
照）によって初期回転数を決定し、図８、図９中に示し
た所定の回転数（Ｎ１〜Ｎ１５，Ｎｅ１〜Ｎｅ１０）で
一定時間運転後に、上述した回転数制御を行う。たとえ
ば、ＯＦＦ時間が短いときには、外部からの侵入熱量が
大きく庫内温度上昇が速いと判断し、冷凍能力を高く設
定するようになっている。

【００３８】なお、図８および図９に示したＯＦＦ時間
の代わりに、図１０および図１１に示すように、外気温
度に基づいた負荷推定を行って所定の初期回転数（Ｎｔ
ａ１〜Ｎｔａ２７，Ｎｔａｅ１〜Ｎｔａｅ１８）を決定
してもよい。さらに、この外気温度の代わりに、自動販
売機の表面温度、あるいは凝縮器５の吸い込み空気温度
に基づいた負荷推定を行って初期回転数を決定してもよ
い。

【００３９】また、図８および図９に示したＯＦＦ時間
の代わりに、図１２および図１３に示すように、四季
（カレンダー）情報に基づいた負荷推定を行って所定の
初期回転数（Ｎｃ１〜Ｎｃ１２，Ｎｃｅ１〜Ｎｃｅ８）
を決定してもよい。

【００４０】また、初期蒸発温度目標値１８（図１参
照）は、つぎのように設定されるようになっている。す
なわち、起動時および運転蒸発器数が変化した時は、図
１４および図１５に示すように、ＯＦＦ時間と運転蒸発
器数に基づく負荷推定に応じて、同図中に示した所定の
初期蒸発温度目標値（ＴＥ１〜ＴＥ１５，ＴＥｅ１〜Ｔ
Ｅｅ１０）に設定される。

【００４１】なお、図１４および図１５に示したＯＦＦ
時間の代わりに、図１６および図１７に示すように、外
気温度に基づいた負荷推定を行って所定の初期蒸発温度
目標値（ＴＥａ１〜ＴＥａ２７，ＴＥａｅ１〜ＴＥａｅ
１８）に決定してもよい。さらに、この外気温度の代わ
りに、自動販売機の表面温度、あるいは凝縮器５の吸い
込み空気温度に基づいた負荷推定を行って初期蒸発温度
目標値を決定してもよい。

【００４２】さらに、図１４および図１５に示したＯＦ
Ｆ時間の代わりに、図１８および図１９に示すように、
四季（カレンダー）情報に基づいた負荷推定を行って所
定の初期蒸発温度目標値（ＴＥｃ１〜ＴＥｃ１２，ＴＥ
ｃｅ１〜ＴＥｃｅ８）に決定してもよい。

【００４３】また、図６に示した蒸発温度目標値修正部
１７での蒸発温度目標値の変更量△Ｔｅｒｅｆをつぎの
ように設定することができる。すなわち、図２０および
図２１に示すように、ＯＦＦ時間と運転蒸発器数に基づ
く負荷推定に応じて、同図中に示した所定の初期蒸発温
度目標値の変更量（ＴＥｓ１〜ＴＥｓ１５，ＴＥｓｅ１
〜ＴＥｓｅ１０）に設定される。

【００４４】また、図２０および図２１に示したＯＦＦ
時間の代わりに、図２２および図２３に示すように、外
気温度に基づいた負荷推定を行って所定の初期蒸発温度
目標値の変更量（ＴＥｓａ１〜ＴＥｓａ２７，ＴＥｓａ
ｅ１〜ＴＥｓａｅ１８）に決定してもよい。さらに、こ
の外気温度の代わりに、自動販売機の表面温度、あるい
は凝縮器５の吸い込み空気温度に基づいた負荷推定を行
って初期蒸発温度目標値の変更量を決定してもよい。

【００４５】さらに、図２０および図２１に示したＯＦ
Ｆ時間の代わりに、図２４および図２５に示すように、
四季（カレンダー）情報に基づいた負荷推定を行って所
定の初期蒸発温度目標値の変更量（ＴＥｓｃ１〜ＴＥｓ
ｃ１２，ＴＥｓｃｅ１〜ＴＥｓｃｅ８）に決定してもよ
い。

【００４６】また、蒸発温度目標値の変更量は、図２６
に示すように、冷凍能力不足の場合は大きくし（＋△Ｔ
ｅｒｅｆ１）、また能力過剰の場合は小さくし（−△Ｔ
ｅｒｅｆ２）て蒸発温度目標値を設定し、能力適当と判
断した場合は蒸発温度目標値をそのままにする。

【００４７】つぎに、以上に示した制御動作を図２７に
基づいて説明する。まず、インバータ圧縮機１０の起動
指令の有無を判断する（ステップＳ２０）。指令がある
場合（ステップＳ２０肯定）は、運転モードと運転蒸発
器数が読み込まれ（ステップＳ２１）、図４に示した温
度勾配目標値１２が読み込まれる。指令がない場合は、
指令があるまで待機する（ステップＳ２０否定）。

【００４８】そして、温度勾配目標値１２が読み込まれ
たら、図８〜図９（あるいは、図１０〜図１１、図１２
〜図１３）に示した初期回転数が読み込まれる（ステッ
プＳ２３）。また、図１４〜図１５（あるいは、図１６
〜図１７、図１８〜図１９）に示した初期蒸発温度目標
値が読み込まれ（ステップＳ２４）、さらに図２０〜図
２１（あるいは、図２２〜図２３、図２４〜図２５）に
示した初期蒸発温度目標値の変更量が読み込まれる（ス
テップＳ２５）。そして、インバータ圧縮機１０が初期
回転数にて一定時間運転される（ステップＳ２６）。

【００４９】つぎに蒸発温度センサ１６により蒸発温度
が読み込まれ（ステップＳ２７）、これと蒸発温度目標
値の比較結果に基づいて、図７に示したように、回転数
指令部１４でインバータ圧縮機１０の回転数が制御され
る（ステップＳ２８）。

【００５０】そして、庫内温度勾配を判定するタイミン
グか否かを判断し（ステップＳ２９）、当該判定タイミ
ングでないと判断したら（ステップＳ２９否定）、運転
蒸発器数に変化があるか否かを判断する（ステップＳ３
０）。運転蒸発器数に変化がある場合には（ステップＳ
３０肯定）、温度勾配目標値１２の読み込みステップ２
２に戻る。一方、運転蒸発器数に変化がない場合には
（ステップＳ３０否定）、インバータ圧縮機１０の停止
指令があるか否かが判断される（ステップＳ３７）。

【００５１】また、庫内温度勾配の判定タイミングであ
ると判断したら（ステップＳ２９肯定）、庫内温度セン
サ４により得られた庫内温度が読み込まれ（ステップＳ
３１）、温度勾配が検出される（ステップＳ３２）。能
力過不足判定部１３では、この温度勾配値に基づき、図
５に示したように冷凍能力の過不足が判定され（ステッ
プＳ３３）、その判定結果に基づいて図６に示したよう
に蒸発温度目標値が修正される（ステップＳ３４）。

【００５２】そして、初回の温度勾配検出か否かが判断
され（ステップＳ３５）、初回であれば（ステップＳ３
５肯定）、初期蒸発温度目標値が修正され（ステップＳ
３６）、インバータ圧縮機１０の停止指令があるか否か
が判断される（ステップＳ３７）。当該停止指令があれ
ば（ステップＳ３７肯定）、起動指令があるまで待機す
る（ステップＳ２０）。

【００５３】一方、当該停止指令がなければ（ステップ
Ｓ３７否定）、蒸発温度を読み込み（ステップＳ２
７）、回転数指令部１４でインバータ圧縮機１０の回転
数が制御される（ステップＳ２８）。初回の温度勾配検
出でない場合には（ステップＳ３５否定）、運転蒸発器
数に変化があるか否かを判断される（ステップＳ３
０）。

【００５４】以上のように、この実施の形態にかかるイ
ンバータ圧縮機の制御装置および制御方法によれば、運
転モード、外気温度等の負荷変動を庫内温度勾配でとら
え蒸発温度目標値を修正することで、消費電力量が最小
となるようにインバータ圧縮機１０の回転数制御をして
いるので、必要最小限のエネルギーで自動販売機の冷却
システムを運転することができ、省エネルギー効果が得
られる。

【００５５】なお、上記実施の形態においては、目標値
として蒸発温度を例に説明したが、これに限定されず、
たとえば、蒸発圧力、凝縮温度、凝縮圧力、蒸発温度と
庫内温度の差、蒸発圧力温度換算値と庫内温度の差、凝
縮温度と庫内温度の差、凝縮圧力温度換算値と庫内温度
の差等を目標値としても、上記と同様な制御を行うこと
ができる。この場合、蒸発温度目標値修正部１７も上記
各目標値に対応させた修正部として形成すればよい。た
とえば、凝縮温度を目標値とした場合には、凝縮温度目
標値修正部として形成し、初期凝縮温度目標値および凝
縮温度目標値の変更量は、予め実験で求めた値を設定す
ればよい。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
インバータ圧縮機の制御装置（請求項１）によれば、少
なくとも蒸発器と、凝縮器と、膨張機構と、インバータ
圧縮機とを有した冷却ユニットと、前記冷却ユニットを
制御するコントローラとを備えた自動販売機における前
記インバータ圧縮機の制御装置であって、前記コントロ
ーラは、商品室の温度勾配測定値と予め設定された温度
勾配目標値とに基づいて冷凍能力の過不足を判定する能
力過不足判定部と、前記能力過不足判定部の判定結果に
基づいて蒸発温度目標値を修正する蒸発温度目標値修正
部と、前記蒸発温度目標値修正部の蒸発温度目標値と前
記冷却ユニットの蒸発温度とに基づいて前記インバータ
圧縮機に回転数指令を出力する回転数指令部とを備えた
ので、負荷変動を庫内温度勾配でとらえ蒸発温度目標値
を修正することで、消費電力量が最小となるようにイン
バータ圧縮機の回転数制御をしているので、必要最小限
のエネルギーで自動販売機の冷却システムを運転するこ
とができる。

【００５７】また、この発明にかかるインバータ圧縮機
の制御方法（請求項２）によれば、少なくとも蒸発器
と、凝縮器と、膨張機構と、インバータ圧縮機とを有し
た冷却ユニットと、前記冷却ユニットを制御するコント
ローラとを備えた自動販売機における前記インバータ圧
縮機の制御方法であって、前記コントローラは、商品室
の温度勾配測定値と予め設定された温度勾配目標値とに
基づいて冷凍能力の過不足を判定し、当該冷凍能力の判
定結果に基づいて蒸発温度目標値を修正し、当該蒸発温
度目標値と前記冷却ユニットの蒸発温度とに基づいて前
記インバータ圧縮機に回転数指令を出力するようにした
ので、負荷変動を庫内温度勾配でとらえ蒸発温度目標値
を修正することで、消費電力量が最小となるようにイン
バータ圧縮機の回転数制御ができ、必要最小限のエネル
ギーで自動販売機の冷却システムを運転することができ
る。

【００５８】また、この発明にかかるインバータ圧縮機
の制御装置（請求項３）によれば、蒸発温度目標値修正
部は、初期蒸発温度目標値修正部と定常時蒸発温度目標
値修正部とを備え、前記初期蒸発温度目標値修正部は、
インバータ圧縮機の起動時および運転蒸発器数の変化時
に、少なくとも運転モード、運転蒸発器数、当該インバ
ータ圧縮機の運転休止時間、外気温度、自動販売機表面
温度、凝縮器吸い込み空気温度、四季情報のいずれかの
情報、またはこれらを組み合わせた情報に基づいて初期
蒸発温度目標値を修正し、前記定常時蒸発温度目標値修
正部は、予め定められた初期回転数でインバータ圧縮機
を一定時間運転後に、能力過不足判定部の出力に基づい
て定常時蒸発温度目標値を修正するようにしたので、た
とえば、インバータ圧縮機の運転休止時間が短いときに
は、外部からの侵入熱量が大きく庫内温度上昇が速いと
判断し、現状負荷に応じて初期蒸発温度目標値を最適に
設定でき、他の情報についても同様に活用できる。した
がって、効率良く定常運転に移行することができ、必要
最小限のエネルギーで自動販売機の冷却システムを運転
することができる。

【００５９】また、この発明にかかるインバータ圧縮機
の制御装置（請求項４）によれば、初期蒸発温度目標値
修正部の初期蒸発温度目標値は、ほぼ同等の負荷条件で
の運転時における最初の能力過不足判定に基づいて設定
された蒸発温度目標値とするので、運転初期であっても
現状負荷に応じて初期蒸発温度目標値を最適に設定で
き、効率良く定常運転に移行することができるため、必
要最小限のエネルギーで自動販売機の冷却システムを運
転することができる。

【００６０】また、この発明にかかるインバータ圧縮機
の制御装置（請求項５）によれば、蒸発温度目標値修正
部は、少なくとも運転モード、運転蒸発器数、インバー
タ圧縮機の運転休止時間、外気温度、自動販売機表面温
度、凝縮器吸い込み空気温度のいずれかの情報、または
これらを組み合わせた情報に基づいて蒸発温度目標値の
変更量を変化させるようにしたので、現状負荷に対する
冷凍能力を正確に判断でき、冷凍能力の過不足を防止で
きる。

【００６１】また、この発明にかかるインバータ圧縮機
の制御装置（請求項６）によれば、回転数指令部は、初
期回転数指令部と定常時回転数指令部とを備え、前記初
期回転数指令部は、インバータ圧縮機の起動時および運
転蒸発器数の変化時に、少なくとも運転モード、運転蒸
発器数、当該インバータ圧縮機の運転休止時間、外気温
度、自動販売機表面温度、凝縮器吸い込み空気温度、四
季情報のいずれかの情報、またはこれらを組み合わせた
情報に基づいて前記インバータ圧縮機の初期回転数を設
定し、当該インバータ圧縮機ヘの回転数指令を当該初期
回転数で一定時間維持し、前記定常時回転数指令部は、
前記初期回転数で一定時間運転後に、蒸発温度目標値修
正部の出力と蒸発温度とに基づいて前記インバータ圧縮
機の回転数を制御するようにしたので、たとえば、イン
バータ圧縮機の運転休止時間が短いときには、外部から
の侵入熱量が大きく庫内温度上昇が速いと判断し、初期
回転数を高く設定でき、他の情報についても同様に活用
できる。したがって、効率良く定常運転に移行すること
ができ、必要最小限のエネルギーで自動販売機の冷却シ
ステムを運転することができる。

【００６２】また、この発明にかかるインバータ圧縮機
の制御装置（請求項７）によれば、回転数指令部での初
期回転数指令部から定常回転数指令部への切り替えは、
庫内温度に基づいて行うので、現状の負荷状況に見合っ
た運転を迅速かつ確実に行うことができ、必要最小限の
エネルギーで自動販売機の冷却システムを運転すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかるインバータ圧縮
機の制御装置を示すブロック図である。

【図２】自動販売機を示す模式図である。

【図３】コントローラの入出力関係を示すブロック図で
ある。

【図４】運転モードと運転蒸発器数に応じて決定した温
度勾配目標値を示す表図である。

【図５】庫内温度勾配に応じて判定した冷凍能力の過不
足判定結果を示す表図である。

【図６】冷凍能力の過不足判定結果に応じて蒸発温度目
標値修正部で設定する蒸発温度目標値を示す表図であ
る。

【図７】蒸発温度目標値と蒸発温度の比較結果に応じて
回転数指令部で制御するインバータ圧縮機の回転数を示
す表図である。

【図８】インバータ圧縮機の運転休止時間に基づく負荷
推定に応じて決定した初期回転数（起動時）を示す表図
である。

【図９】インバータ圧縮機の運転休止時間に基づく負荷
推定に応じて決定した初期回転数（運転蒸発器数が変化
した時）を示す表図である。

【図１０】外気温度に基づく負荷推定に応じて決定した
初期回転数（起動時）を示す表図である。

【図１１】外気温度に基づく負荷推定に応じて決定した
初期回転数（運転蒸発器数が変化した時）を示す表図で
ある。

【図１２】四季に基づく負荷推定に応じて決定した初期
回転数（起動時）を示す表図である。

【図１３】四季に基づく負荷推定に応じて決定した初期
回転数（運転蒸発器数が変化した時）を示す表図であ
る。

【図１４】インバータ圧縮機の運転休止時間に基づく負
荷推定に応じて決定した初期蒸発温度目標値（起動時）
を示す表図である。

【図１５】インバータ圧縮機の運転休止時間に基づく負
荷推定に応じて決定した初期蒸発温度目標値（運転蒸発
器数が変化した時）を示す表図である。

【図１６】外気温度に基づく負荷推定に応じて決定した
初期蒸発温度目標値（起動時）を示す表図である。

【図１７】外気温度に基づく負荷推定に応じて決定した
初期蒸発温度目標値（運転蒸発器数が変化した時）を示
す表図である。

【図１８】四季に基づく負荷推定に応じて決定した初期
蒸発温度目標値（起動時）を示す表図である。

【図１９】四季に基づく負荷推定に応じて決定した初期
蒸発温度目標値（運転蒸発器数が変化した時）を示す表
図である。

【図２０】インバータ圧縮機の運転休止時間に基づく負
荷推定に応じて決定した初期蒸発温度目標値の変更量
（起動時）を示す表図である。

【図２１】インバータ圧縮機の運転休止時間に基づく負
荷推定に応じて決定した初期蒸発温度目標値の変更量
（運転蒸発器数が変化した時）を示す表図である。

【図２２】外気温度に基づく負荷推定に応じて決定した
初期蒸発温度目標値の変更量（起動時）を示す表図であ
る。

【図２３】外気温度に基づく負荷推定に応じて決定した
初期蒸発温度目標値の変更量（運転蒸発器数が変化した
時）を示す表図である。

【図２４】四季に基づく負荷推定に応じて決定した初期
蒸発温度目標値の変更量（起動時）を示す表図である。

【図２５】四季に基づく負荷推定に応じて決定した初期
蒸発温度目標値の変更量（運転蒸発器数が変化した時）
を示す表図である。

【図２６】冷凍能力の判定結果と蒸発温度目標値との関
係を示す表図である。

【図２７】インバータ圧縮機の制御方法を示すフローチ
ャートである。

【図２８】従来における自動販売機を示す模式図であ
る。

【図２９】コントローラの入出力関係を示すブロック図
である。

【図３０】定速圧縮機の制御方法を示すブロック図であ
る。

【図３１】庫内温度に応じた電磁弁および圧縮機の制御
方法を示すフローチャートである。

【図３２】庫内温度に応じた電磁弁および圧縮機の動作
を示すタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ 商品室 １ａ 左室 １ｂ 中室 １ｃ 右室 ２ 機械室 ３ 蒸発器 ４ 庫内温度センサ ５ 凝縮器 ７ 電磁弁 ８ キャピラリチューブ ９ コントローラ １０ インバータ圧縮機 １１ インバータ １２ 温度勾配目標値 １３ 能力過不足判定部 １４ 回転数指令部 １５ 初期回転数指令部 １６ 蒸発温度センサ １７ 蒸発温度目標値修正部 １８ 初期蒸発温度目標値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井下 尚紀 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 (72)発明者 古田 寿久 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） 3H045 AA09 AA12 AA27 BA32 CA24 CA26 CA29 DA07 DA47 EA04 EA38

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも蒸発器と、凝縮器と、膨張機
   構と、インバータ圧縮機とを有した冷却ユニットと、 前記冷却ユニットを制御するコントローラと、を備えた
   自動販売機における前記インバータ圧縮機の制御装置で
   あって、 前記コントローラは、商品室の温度勾配測定値と予め設
   定された温度勾配目標値とに基づいて冷凍能力の過不足
   を判定する能力過不足判定部と、 前記能力過不足判定部の判定結果に基づいて蒸発温度目
   標値を修正する蒸発温度目標値修正部と、 前記蒸発温度目標値修正部の蒸発温度目標値と前記冷却
   ユニットの蒸発温度とに基づいて前記インバータ圧縮機
   に回転数指令を出力する回転数指令部と、を備えたこと
   を特徴とするインバータ圧縮機の制御装置。
2. 【請求項２】 少なくとも蒸発器と、凝縮器と、膨張機
   構と、インバータ圧縮機とを有した冷却ユニットと、 前記冷却ユニットを制御するコントローラと、を備えた
   自動販売機における前記インバータ圧縮機の制御方法で
   あって、 前記コントローラは、商品室の温度勾配測定値と予め設
   定された温度勾配目標値とに基づいて冷凍能力の過不足
   を判定し、 当該冷凍能力の判定結果に基づいて蒸発温度目標値を修
   正し、 当該蒸発温度目標値と前記冷却ユニットの蒸発温度とに
   基づいて前記インバータ圧縮機に回転数指令を出力する
   ようにしたことを特徴とするインバータ圧縮機の制御方
   法。
3. 【請求項３】 蒸発温度目標値修正部は、初期蒸発温度
   目標値修正部と定常時蒸発温度目標値修正部とを備え、 前記初期蒸発温度目標値修正部は、インバータ圧縮機の
   起動時および運転蒸発器数の変化時に、少なくとも運転
   モード、運転蒸発器数、当該インバータ圧縮機の運転休
   止時間、外気温度、自動販売機表面温度、凝縮器吸い込
   み空気温度、四季情報のいずれかの情報、またはこれら
   を組み合わせた情報に基づいて初期蒸発温度目標値を修
   正し、 前記定常時蒸発温度目標値修正部は、予め定められた初
   期回転数でインバータ圧縮機を一定時間運転後に、能力
   過不足判定部の出力に基づいて定常時蒸発温度目標値を
   修正するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の
   インバータ圧縮機の制御装置。
4. 【請求項４】 初期蒸発温度目標値修正部の初期蒸発温
   度目標値は、ほぼ同等の負荷条件での運転時における最
   初の能力過不足判定に基づいて設定された蒸発温度目標
   値とすることを特徴とする請求項３に記載のインバータ
   圧縮機の制御装置。
5. 【請求項５】 蒸発温度目標値修正部は、少なくとも運
   転モード、運転蒸発器数、インバータ圧縮機の運転休止
   時間、外気温度、自動販売機表面温度、凝縮器吸い込み
   空気温度のいずれかの情報、またはこれらを組み合わせ
   た情報に基づいて蒸発温度目標値の変更量を変化させる
   ようにしたことを特徴とする請求項１に記載のインバー
   タ圧縮機の制御装置。
6. 【請求項６】 回転数指令部は、初期回転数指令部と定
   常時回転数指令部とを備え、 前記初期回転数指令部は、インバータ圧縮機の起動時お
   よび運転蒸発器数の変化時に、少なくとも運転モード、
   運転蒸発器数、当該インバータ圧縮機の運転休止時間、
   外気温度、自動販売機表面温度、凝縮器吸い込み空気温
   度、四季情報のいずれかの情報、またはこれらを組み合
   わせた情報に基づいて前記インバータ圧縮機の初期回転
   数を設定し、当該インバータ圧縮機ヘの回転数指令を当
   該初期回転数で一定時間維持し、 前記定常時回転数指令部は、前記初期回転数で一定時間
   運転後に、蒸発温度目標値修正部の出力と蒸発温度とに
   基づいて前記インバータ圧縮機の回転数を制御するよう
   にしたことを特徴とする請求項１に記載のインバータ圧
   縮機の制御装置。
7. 【請求項７】 回転数指令部での初期回転数指令部から
   定常回転数指令部への切り替えは、庫内温度に基づいて
   行うことを特徴とする請求項６に記載のインバータ圧縮
   機の制御装置。