JP2006038257A - 冷却装置および自動販売機 - Google Patents

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Toshiaki Tsuchiya
敏章 土屋
Yuichi Takahashi
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Abstract

【課題】いずれの運転モードにおいても冷却を促進することができ、また、運転モードを切り替えた直後において弁開度が適正に制御されて冷却が安定する冷却装置およびこれを装備した自動販売機を提供することを目的とする。
【解決手段】電子膨張弁の弁開度を制御する制御手段が、蒸発器に流入する冷媒の温度および蒸発器収容室の温度をそれぞれ測定する温度センサの温度測定結果に基づいて運転モードの切り替えの要否を判断し、運転モードを切り替えないとき、電子膨張弁の弁開度を変更する変更量△Bを決定し、これを積算した弁開度積算変更量B=B+△Bを記憶し、一方、運転モードを切り替える際、あらかじめ定めた運転モード毎の初期設定量A0に記憶している弁開度積算変更量Bを反映した弁開度設定量A=A0+Bに電子膨張弁の弁開度を設定する。さらに、切り替え直後の運転モード毎に切り替え設定量A0を定める。
【選択図】 図3

Description

本発明は、複数の冷却庫を同時に冷却する冷却装置、および、缶、ビン、パック、ペットボトル等の容器に入れた飲料等の商品を冷却して販売に供する自動販売機に関する。
例えば自動販売機の商品収納庫を冷却するための冷却手段は、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された冷媒(高圧高温冷媒に同じ)を冷却する放熱器と、該放熱器により冷却された冷媒を断熱する電子膨張弁と、該電子膨張弁により断熱膨張された冷媒(低定低温冷媒に同じ)を蒸発させる複数の蒸発器と、該複数の蒸発器のうち所定の蒸発器に対して前記冷媒を供給する冷媒分配手段とを有する冷却装置である。そして、蒸発器は各商品収納庫内に設置されている。
なお、各商品収納庫内は収納する商品の種類や季節に応じて加熱用として使用されることがあり、このとき、当該商品収納庫は別途設置されるヒータによって加熱されるものである。
ところで、圧縮機の能力が一定の場合には、蒸発器に供給される冷媒量が増大すると、冷媒の蒸発量は多くなるものの、冷媒の蒸発温度は上昇するため、商品収納庫の温度が所望の温度値にまで降下しないという問題があった。
そこで、各蒸発器へ分岐供給される冷媒の元管の流量を電子膨張弁を用いて制御し、また、開放している蒸発器用弁の比率との関係で各商品収納庫の温度に応じて電子膨張弁の開度を絞る発明、すなわち、1基の蒸発器に冷媒を供給する場合(以下「1基運転モード」と称す)の電子膨張弁の初期開度を80に、2基の蒸発器に冷媒を供給する場合(以下「2基運転モード」と称す)の電子膨張弁の初期開度を160に、3基の蒸発器に冷媒を供給する場合(以下「3基運転モード」と称す)の電子膨張弁の初期開度を160にして、3基運転モードの場合に限り庫内最高温度に応じて電子膨張弁開度を調整する(たとえば、160、120または80を加える)発明が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−193774号公報(第4−5頁、図3)
しかしながら、前記特許文献に開示された発明には以下の問題があった。
(1)電子膨張弁の弁開度の調整が3基運転モードの場合に限られるため、2基運転モード(2の商品収納庫は冷却継続中)または1基運転モード(1の商品収納庫は冷却継続中)において、冷却継続中の商品収納庫の庫内温度が高い場合、冷却を促進することができない。
(2)また、3基運転モードの場合における弁開度の調整が、他の運転モードに切り替えた後の電子膨張弁の弁開度に反映されないため、切り替え直後の冷却が不安定になる。
(3)また、運転モードを切り替える際、電子膨張弁開度があらかじめ定められた初期開度(80、160、160)に設定されるため、弁開度が過剰に絞られた(小さ過ぎる)状態になって、蒸発温度が低下し、高圧圧力が上昇することがある。
(4)たとえば、2基運転モードから3基運転モードに切り替わる際、蒸発器用弁の比率は増大するにもかかわらず、電子膨張弁の弁開度は変わらないため、弁開度が絞られた状態になる。
(5)特に、冷媒としてCO2(二酸化炭素)を用いる場合、弁開度をあまり小さくすると、蒸発温度の過剰な低下、高圧圧力の上昇が顕著になる。
(6)さらに、冷媒としてCO2(二酸化炭素)を用いる場合、蒸発器において冷媒が完全に蒸発しない場合には、液状の冷媒が圧縮機に戻り、圧縮機を損傷するおそれがある。
そこで、本発明は、いずれの運転モードにおいても冷却を促進することができ、また、運転モードを切り替えた直後において弁開度が適正に制御されて冷却が安定し、さらに、液状の冷媒が圧縮機に戻ることを防止する冷却装置およびこれを装備した自動販売機を提供することを目的とする。
本発明に係る冷却装置(請求項1)は、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、該放熱器により冷却された冷媒を膨張する電子膨張弁と、該電子膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、該複数の蒸発器のうち所定の蒸発器に対して前記冷媒を供給する冷媒分配手段と、前記複数の蒸発器をそれぞれ収容する複数の蒸発器収容室と、前記複数の蒸発器に流入する冷媒の温度または前記複数の蒸発器収容室の温度をそれぞれ測定する複数の温度センサと、前記電子膨張弁の弁開度を制御する制御手段とを有する冷却装置であって、
前記制御手段が、前記複数の蒸発器のうち冷媒が供給される蒸発器の組み合わせである運転モードを切り替えないで前記電子膨張弁の弁開度を変更する際、該弁開度の変更量である弁開度逐次変更量を積算した弁開度積算変更量を記憶し、前記運転モードを切り替える際、前記弁開度積算変更量を反映した弁開度設定量に前記電子膨張弁の開度を設定することを特徴とする。
本発明に係る冷却装置(請求項2)は、前記制御手段が、前記運転モードについて、各運転モード毎に、前記冷却装置を始動する際に設定する前記電子膨張弁の弁開度である弁開度当初設定量をあらかじめ定める準備ステップと、
所定の運転モードで前記冷却装置を始動する際、弁開度積算変更量を0とし、該運転モードに対応した前記弁開度当初設定量に前記電子膨張弁の弁開度を設定する始動ステップと、
所定時間が経過した後、前記温度センサの温度測定結果に基づいて前記運転モードの切り替えの要否を判断し、該切り替えが不要と判断した際、前記温度センサの温度測定結果に基づいて前記電子膨張弁の弁開度を変更する変更量である弁開度逐次変更量を決定し、該決定した弁開度逐次変更量にそれまでの前記弁開度積算変更量を加えた量をあらたな弁開度積算変更量とし、該あらたな弁開度積算変更量に前記弁開度当初設定量を加えた量をあらたな弁開度設定量として、該あらたな弁開度設定量に前記電子膨張弁の弁開度を設定する継続ステップと、
該継続ステップを繰り返す繰り返しステップと、
一方、前記継続ステップまたは繰り返しステップにおいて、前記運転モードの切り替えの要否を判断して、該切り替えが必要と判断した際、該切り替え後の運転モードに対応した前記弁開度当初設定量に、該運転モードの切り替えまでに積算されている前記弁開度積算変更量を加えた量をあらたな弁開度設定量として、該あらたな弁開度設定量に前記電子膨張弁の弁開度を設定する切り替えステップと、
該切り替えステップの後、再度、弁開度初期設定値を前記あらたな弁開度設定量に置き換え、且つ、弁開度積算変更量を0として、前記継続ステップに戻るように制御することを特徴とする。
本発明に係る冷却装置(請求項3)は、前記継続ステップにおいて、あらたな弁開度積算変更量に前記弁開度初期設定量を加えた量をあらたな弁開度設定量としたのに代えて、前記決定した弁開度逐次変更量にその直前の前記弁開度設定量を加えた量をあらたな弁開度設定量としたことを特徴とする。
本発明に係る冷却装置(請求項4)は、前記準備ステップにおいて、前記弁開度当初設定量を定めると共に、前記運転モードを切り替える場合について、切り替え後の運転モード毎に、前記冷却装置を運転する際に設定する前記電子膨張弁の弁開度である弁開度切り替え設定量を定め、
前記切り替えステップにおいて、前記弁開度当初設定量に代えて、前記弁開度切り替え設定量を用いることを特徴とする。
本発明に係る冷却装置(請求項5)は、前記蒸発器を通過した冷媒が保有する冷熱の一部を前記電子膨張弁に流入する前の冷媒に受け渡す熱交換手段を有することを特徴とする。
本発明に係る自動販売機(請求項6)は、断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体と、該筐体を複数の商品収納庫に分割する仕切板と、前記商品収納庫のそれぞれに対応する商品搬出口を具備し、前記開口部を開閉する断熱扉と、前記商品収納庫のそれぞれに配置され、商品を収納して順次下方に搬出する機能を有する商品ラックと、前記商品ラックから落下した商品を前記商品搬出口に誘導するシュータと、該シュータの下方に配置されて空気を冷却する冷却手段と、該冷却手段を通過する空気の流れを形成する送風手段と、前記冷却手段によって冷却された空気を前記商品ラックの内部を経由して前記送風手段に循環させるための循環ダクトとを有する自動販売機であって、
前記冷却手段が、請求項1乃至4の何れかに記載の冷却装置における蒸発器であることを特徴とする。
本発明の請求項1に係る冷却装置は、前記制御手段が、電子膨張弁の弁開度の変更量を逐次決定し、該弁開度逐次変更量を積算した弁開度積算変更量を記憶し、運転モードを切り替える際、前記弁開度積算変更量を反映した弁開度設定量に前記電子膨張弁の開度を設定するから、いずれの運転モードにおいても冷却を促進することができ、また、運転モード切り替え直後の電子膨張弁の弁開度が好適に制御され、冷却が安定し、蒸発温度の過剰な上昇や下降が防止され、冷却時間の短縮化、消費電力の低減、さらには装置の劣化防止や損傷防止を図ることができる。特に、地球環境にやさしい冷媒としてCO2(二酸化炭素)を用いても、CO2冷媒の特徴である理論運転効率の悪化傾向および消費電力の増加傾向を抑えることが可能になる。
本発明の請求項2に係る冷却装置は、運転モードの切り替えの際、切り替え後の運転モードに対応した弁開度当初設定量に、運転モードの切り替えまでに積算されている前記弁開度積算変更量を加えた量をあらたな弁開度設定量として、該あらたな弁開度設定量に前記電子膨張弁の弁開度を設定するから、単純な演算によって、前記作用効果が奏される。
本発明の請求項3に係る冷却装置は、継続ステップにおいて、決定した弁開度逐次変更量にその直前の前記弁開度設定量を加えた量をあらたな弁開度設定量とするから、所定の運転モードを継続する間、電子膨張弁の弁開度が好適に制御され、蒸発温度が適正に制御され、冷却時間の短縮化、消費電力の低減を図ることができる。すなわち、請求項2に係る冷却装置がいわゆる絶対値制御であるのに対し、本冷却装置は増分(インクレメント)制御である。
本発明の請求項4に係る冷却装置は、準備ステップにおいて、切り替え後の運転モード毎に前記冷却装置を運転する際に設定する電子膨張弁の弁開度である弁開度切り替え設定量を定め、切り替えステップにおいて、該弁開度切り替え設定量を用いるから、運転モード切り替え直後に、電子膨張弁の弁開度がさらに好適に制御され、蒸発温度の上昇が防止され、冷却時間の短縮化、消費電力の低減、および装置トラブルや突発停止の防止を図ることができる。
本発明の請求項5に係る冷却装置は、蒸発器を通過した冷媒が保有する冷熱の一部が回収され、電子膨張弁に流入する前の冷媒に受け渡されるから、放熱器における冷媒の冷却負担が低減し、冷却ファンの消費電力の低減を図ることができる。さらに、冷媒としてCO2冷媒を用い、蒸発器でCO2冷媒の全量が蒸発しきれない場合であっても、液状のCO2冷媒が圧縮機に流入することがないから、圧縮機の保全性が向上する。
本発明の請求項6に係る自動販売機は、前記冷却装置を装備しているから、消費電力の低減、および装置トラブルや突発停止の防止を図ることができる。
[実施形態1]
(冷却装置)
図1は本発明の実施形態1に係る冷却装置を示す構成図である。図1において、冷却装置100は、冷却回路10と、冷却ファン20と、制御手段30とを有している。
冷却回路10は、冷媒を圧縮する二段式圧縮機1の一段目1aと、二段式圧縮機1の一段目1aにより圧縮された冷媒を冷却する中間熱交換器2と、中間熱交換器2により冷却された冷媒を再度圧縮する二段式圧縮機1の二段目1bと、二段式圧縮機1の二段目1bにより圧縮された冷媒を再度冷却する熱交換器3(以下「ガスクーラ」と称す)と、ガスクーラ3により冷却された冷媒を膨張する膨張機構4(以下「電子膨張弁」と称す)と、電子膨張弁4により膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器6a、6b、6cと、蒸発器6a、6b、6cに冷媒を供給する冷媒分配手段5a、5b、5c(以下「電磁弁」と称す)、蒸発器6a、6b、6cをそれぞれ収容する蒸発器収容室7a、7b、7cと、蒸発後の冷媒が依然保有する冷熱を回収する冷熱回収手段8(以下「内部熱交換器」と称す)とを有している。
二段式圧縮機1の二段目1bの下流部には冷媒中のオイル分(冷凍機油)を分離するためのオイルセパレータ1cが設置され、オイルセパレータ1cと二段式圧縮機1の一段目1aの上流部とが、冷媒圧力を低圧に減圧するキャピラリーチューブ1dを介して接続されている。
また、内部熱交換器8は、二段式圧縮機1の一段目1aの上流部(蒸発後の低圧冷媒)と電子膨張弁4の上流部(高圧高温冷媒)との間で冷熱を回収するものである。なお、かかる冷熱の回収は内部熱交換器8におけるものに限定するものではなく、冷熱を中間熱交換器2やガスクーラ3において高温高圧冷媒に受け渡してもよい。
冷却ファン20は、圧縮された冷媒(高圧高温冷媒)を冷却するためのものである。なお、圧縮機1、中間熱交換器2およびガスクーラ3が略同一線上に配置されているため、冷却ファン20により形成される風流れによって、中間熱交換器2およびガスクーラ3において冷媒(高圧高温冷媒)が冷却されると共に、圧縮機1の本体自体も冷却されるものである。
(制御手段)
図2は、図1に示す冷却装置の制御手段を説明するブロック図である。図2において、制御手段30は、販売選択情報を入力する選択情報入力部31と、蒸発器6a、6b、6cに流入する冷媒の温度をそれぞれ測定する温度センサ32a、32b、32c(以下まとめて「冷媒温度センサ32」と称すことがある)と、蒸発器収容室7a、7b、7c内の空気の温度を測定する温度センサ33a、33b、33c(以下まとめて「室内温度センサ33」と称すことがある)と、初期の販売選択情報、演算のための演算情報および後記演算結果を記憶する記憶部34と、後記演算部35と、後記司令部36(以下「コントローラ」と称す)と、電子膨張弁4の弁開度を変更する弁開度変更手段37(以下「ステッピングモータ」と称す)とを有している。
演算部35は、初期の販売選択情報、冷媒温度センサ32の測定温度(以下「冷媒温度」と称す)および室内温度センサ33の測定温度(以下「室内温度」と称す)と、記憶部34から入力される演算情報に基づいて所定の演算(これについては別途説明する)をし、演算結果をコントローラ36に出力すると共に、記憶部34にも出力するものである。
すなわち、また、蒸発器収容室7a、7b、7cのそれぞれにおいて、冷媒温度と室内温度との温度差が一定となるように電子膨張弁4の弁開度が制御されている。
コントローラ36は、演算部35から入力される演算結果に基づいて、二段式圧縮機1に起動/停止指令、電磁弁5a、5b、5cに開閉指令、およびステッピングモータ37に駆動指令(所定数の駆動パルス)を発するものである。
なお、販売選択情報とは、蒸発器収容室7a、7b、7cのいずれを冷却専用に使用するのかを選択する情報であって、たとえば、全室を冷却専用として使用する情報(以下「CCC販売モード」と称することがある)、2室を冷却専用として使用する情報(以下「CCH販売モード」と称することがある)、1室のみを冷却専用として使用する情報場合(以下「CHH販売モード」と称することがある)をいう。
したがって、CCC販売モードを選択した場合、全蒸発器収容室の室内温度が所定の上限温度に到達したとき、全蒸発器収容室が冷却される(以下「CCC運転モード」と称す)。また、1室の室内温度が所定の下限温度に到達して2室がまだ下限温度に到達していないとき、該1室の冷却は中止されて自然に室内温度が上昇する状態になり、他の2室のみが冷却される(以下、冷却されていない状態を「N」で示して「CCN運転モード」と称す)。さらに、2室の室内温度が下限温度に到達して1室がまだ下限温度に到達していないとき、該2室の冷却は中止されて自然に室内温度が上昇する状態になり、残り1室のみが冷却される(以下「CNN運転モード」と称す)。
同様に、CCH販売モードを選択した場合、冷却専用の全蒸発器収容室の室内温度が所定の上限温度に到達したとき、該2室が冷却される(以下「CCH運転モード」と称すべきところ、冷却されるべき蒸発器収容室に着目して「CCN運転モード」と称す)。また、1室が所定の下限温度に到達して1室がまだ下限温度に到達していないとき、該1室の冷却は中止されて自然に室内温度が上昇する状態になり、他の1室のみが冷却されることになる(以下「CNH運転モード」と称すべきところ、冷却されるべき蒸発器収容室に着目して「CNN運転モード」と称す)。
なお、蒸発器収容室の室内温度が所定の下限温度に到達し、冷却が停止した後は、当該蒸発器収容室の室内温度が除々に上昇し、やがて、上限温度に到達すると冷却が再開されることになる。
(制御方法その1)
図3は、図1に示す冷却装置の制御方法を説明するフロー図である。図3において、弁開度初期設定量を初期設定量と、弁開度積算変更量を積算変更量と、弁開度逐次変更量を逐次変更量と、弁開度設定量を設定量と称している。以下、フローに沿って説明する。
(準備ステップ)
S0:運転モード毎にあらかじめ初期設定量(A0)を定めておく。
(始動ステップ)
S1:運転の開始指令が入力されると、入力された販売モードを運転モードと読み替え、積算変更量は無し(B=0)、設定量を初期設定量(A=A0)として、
S2:該設定量(A)に電子膨張弁を設定する。
(継続ステップ)
S3:所定時間の経過毎に冷媒温度および室内温度を測定する。
S4:該温度測定結果に基づいて運転モードの切り替えの要否を判断する。すなわち、室内温度が上限温度に到達した蒸発器収容室については冷却を再開する判断、一方、室内温度が下限温度に到達した蒸発器収容室については冷却を中止する判断をする。
S5:運転モードの切り替えが不要、すなわち、当該運転モードを継続すると判断した場合、温度測定結果に基づいて逐次変更量(△B)を決定する。すなわち、冷媒温度と室内温度との温度差が一定となるように電子膨張弁の弁開度を演算し、逐次変更量(△B)を決定する。
S6:そして、あらたな積算変更量(B)及びあらたな設定量(A)を記憶する。このとき、あらたな積算変更量(B)はこれまでの積算変更量(B)にこのときの逐次変更量(△B)を加えた量(B=B+△B)、あらたな設定量(A)はあらたな積算変更量(B)に初期設定量(A0)を加えた量(A=B+A0)とする。
S7:そこで、該設定量(A)に電子膨張弁を設定する。
(繰り返しステップ)
S8:さらに、運転の停止指令が入力されるまで、継続ステップを繰り返し、運転の停止指令が入力されると、運転を停止する。
(切り替えステップ)
S9:一方、S4において運転モードの切り替えが必要と判断した場合、あらたな設定量(A)を、直前の運転モードにおいて積算した積算変更量(B)に、切り替え後の運転モードに対応した初期設定量(A0、切り替え前の運転モードにおけるA0の値と相違する値)を加えた量(A=B+A0)とし、
S10:そこで、あらたな設定量(A)に電子膨張弁を設定する。
S11:さらに、初期設定量(A0)をあらたな設定量(A)に置き換え、あらたな積算変更量は無し(B=0)として記憶して、継続ステップを繰り返す。
よって、かかる各ステップを実行するように制御するから、同一運転モードを継続している間、および運転モードを切り替えた直後において、電子膨張弁の弁開度が好適に制御され、蒸発温度の過剰な上昇や下降が防止され、冷却時間の短縮化、消費電力の低減、および装置トラブルや突発停止の防止が図られることになる。
(制御方法その2)
図4は、図1に示す冷却装置の制御方法を説明するフロー図である。図4におけるフローは、図3に示すフローと、準備ステップ(S0)における初期設定と、継続ステップ(S6)における設定量の決め方が相違し、その他のステップは同一であるから共通ステップについては説明を省略する。すなわち、
(準備ステップ)
S0の2:始動時の運転モード毎にあらかじめ初期設定量(A0)と、切り替え直後の運転モード毎にあらかじめ切り替え設定量(C0)とを定めておく。
(継続ステップ)
S6の2:そして、あらたな積算変更量(B)及びあらたな設定量(A)を記憶する。このとき、あらたな積算変更量(B)はこれまでの積算変更量(B)にこのときの逐次変更量(△B)を加えた量(B=B+△B)、あらたな設定量(A)は直前の設定量(A)にこのときの逐次変更量(△B)を加えた量(A=A+△B)とする。
S7の2:そこで、逐次変更量(△B)だけ電子膨張弁の弁開度を変更する。
(切り替えステップ)
S9の2:一方、S4において運転モードの切り替えが必要と判断した場合、あらたな設定量(A)を、直前の運転モードにおいて積算した積算変更量(B)に、切り替え後の運転モードに対応した初期設定量(C0)を加えた量(A=B+C0)とする。
よって、前述の制御方法その1と同様の作用効果を奏すると共に、運転モードの切り替え直後の電子膨張弁の弁開度がさらに好適に制御されることになる。
なお、制御方法その1において、制御方法その2における「S6の2」または「S0の2およびS9の2」の一方のみを実施するようにしてもよい。
(制御例)
図5は本発明の実施形態1に係る冷却装置における制御例を説明する模式図である。図5は、冷却装置100の全室を冷却専用として使用する「CCC販売モード」の場合である。図中、横軸は時間であって、縦軸の最上段に各蒸発器収容室の室内温度、その下に電子膨張弁の弁開度、その下に冷媒の蒸発温度、最下段に圧縮機の運転状況を示している。
すなわち、準備ステップにおいて、CCC運転モードの初期設定量(A0)が150、CCN運転モードの初期設定量(A0)が120、CNN運転モードの初期設定量(A0)が90に定められている。
始動時には、各蒸発器収容室の室内温度が、冷却開始を必要とする所定の上限温度(図中「ON点」で示す)以上であるから、全蒸発器収容室が冷却されることになる(CCC運転モードに同じ)。このとき、積算変更量B=0、電子膨張弁の弁開度Aは初期設定量(A=A0=150)に設定される(時間「イ」にて示す)。
そして、冷却開始後は、所定時間間隔毎に冷媒温度(冷媒の蒸発温度に同じ)および室内温度を測定し、何れかの蒸発器収容室の温度が、冷却停止を必要とする所定の下限温度(図中「OFF点」で示す)に到達するまではCCC運転モードを継続する。
つぎに、測定した室内温度と冷媒の蒸発温度との温度差に基づいて電子膨張弁の弁開度の変更の要否を判断し、必要の場合、該変更量である逐次変更量△Bを決定する。
時間「ロ」において、逐次変更量△Bを−10(△B=−10)としたから、積算変更量BはB=B+△B=0+(−10)=−10、あらたな設定量AはA=B+A0=−10+150=140 となる。
さらに、時間「ハ」において、逐次変更量を−15(△B=−15)としたから、積算変更量BはB=B+△B=−10+(−15)=−25、あらたな設定量AはA=B+A0=−25+150=125となる。
よって、かかる弁開度の変更によって、冷媒の蒸発温度が低下している。なお、室内温度と冷媒の蒸発温度との温度差が所定の値より大きくなった場合には弁開度を広げる方向に変更するから、このとき逐次変更量△Bを正の値(+)をとることになる。
一方、何れかの蒸発器収容室の温度が下限温度(図中「OFF点」で示す)に到達すると、当該蒸発器収容室の冷却が停止し、CCC運転モードからCCN運転モードに切り替わる。すなわち、時間「ニ」において、あらたな設定量Aを、直前のCCC運転モードにおいて積算した積算変更量(B=−25)に、切り替え後のCCN運転モードに対応した初期設定量(A0=120)を加えた量である A=B+A0=(−25)+120=95として弁開度を設定する。
そして、初期設定量A0をあらたな設定量A=95に置き換え、且つ、あらたな積算変更量を無し(B=0)として記憶し、前記制御を繰り返す。
そして、時間「ホ」において、逐次変更量△Bを−10(△B=−10)としたから、積算変更量BはB=B+△B=0+(−10)=−10、あらたな設定量Aは積算変更量Bに記憶している初期設定量A0を加えた85(A=B+A0=−10+95=85)となる。
さらに、何れかの蒸発器収容室の温度が下限温度(図中「OFF点」で示す)に到達すると、当該蒸発器収容室も冷却が停止し、CCN運転モードからCNN運転モードに切り替わる。すなわち、時間「ヘ」において、あらたな設定量Aを、直前のCCN運転モードにおいて積算した積算変更量(B=−10)に、切り替え後のCNN運転モードに対応した初期設定量(A0=90)を加えた量であるA=B+A0=(−10)+90=80として弁開度を設定する。
そして、初期設定量A0をあらたな設定量A=80に置き換え、且つ、あらたな積算変更量B=0として記憶し、前記制御を繰り返す。
そして、時間「ト」において、逐次変更量△Bを−15(△B=−15)としたから、積算変更量BはB=B+△B=0+(−15)=−15、あらたな設定量Aは積算変更量Bに記憶している初期設定量A0を加えた65(A=B+A0=−15+80=65となる。
一方、時間「チ」において、全ての蒸発器収容室の温度が下限温度(図中「OFF点」で示す)に到達すると、全ての蒸発器収容室の冷却が停止し、圧縮機の運転も停止する。そして、各蒸発器収容室の室内温度は除々に上昇し、やがて、何れかの蒸発器収容室の室内温度が上限温度(ON点)に到達すると、CCN運転モードが再開されることになる。このとき、圧縮機の運転停止の直前に冷却する蒸発器収容室と、圧縮機の運転再開時に冷却する蒸発器収容室とは相違している。
すなわち、時間「リ」において、あらたな設定量Aは、直前のCCN運転モードにおいて積算した積算変更量(B=−15)に、切り替え後のCNN運転モードに対応した初期設定量(A0=90)を加えた75(A=B+A0=(−15)+90=75)とし、該設定量Aに弁開度を設定する。そして、積算変更量B=0、初期設定量A0=75を記憶する。
そして、時間「ヌ」において、逐次変更量△Bを−5(△B=−5)としたから、積算変更量BはB=B+△B=0+(−5)=−5、あらたな設定量Aは積算変更量Bに記憶している初期設定量A0を加えた70(A=B+A0=−5+75=70)となる。
さらに、他の蒸発器収容室の温度も上限温度(ON点)に到達すると、当該蒸発器収容室の冷却も再開され、CNN運転モードからCCN運転モードに切り替わる。すなわち、時間「ル」において、あらたな設定量Aを、直前のCNN運転モードにおいて積算した積算変更量(B=−5)に、記憶している初期設定量(A0=75)を加えた量であるA=B+A0=(−5)+120=115として弁開度を設定する。
なお、圧縮機の運転を再開した際の電子膨張弁の弁開度を、前記始動時に準じて再開直後の運転モードについてあらかじめ定めた初期設定量(CNN運転モードの場合、90)に設定してもよい。このとき、圧縮機の運転を停止した際の積算変更量は圧縮機の運転を再開直後に反映されないことになる。
さらに、弁開度の設定量Aとして、積算変更量Bに初期設定量A0を加えた量に代えて、逐次変更量△Bに直前の設定量Aを加えた量にしてもよい。すなわち、絶対値制御に代えて、増分(インクレメント)制御にしてもよい。
以上、蒸発器を3台とし、これをそれぞれ収容する蒸発器収容室を3室とした場合を例にして実施形態1を説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、蒸発器は2台以上のいずれ台数であってもよい。このときの運転モードは前記運転モードに準じて適宜読み替えるものとする。
[実施形態2]
(自動販売機)
図6および図7は本発明の実施形態2に係る自動販売機を示す、図6は側面視の断面図、図7は正面視の断面図である。
図6、7において、自動販売機200は、断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体201(以下「キャビネット」と称す)と、キャビネット201を商品収納庫202a、202b、202cに分割する仕切り板203ab、203bcと、商品Sを補充する時に開閉する断熱扉204(以下「商品補充用扉」と称す)と、キャビネット201と外気とを遮断するための断熱扉205(以下「内扉」と称す)と、収納した各種商品Sの表示や販売する商品を選択する選択ボタン等が配置された前扉206とを有している。
なお、符号に付した添え字「a、b、c」は、それぞれ商品収納庫202a、202b、202cに設置されることを示し、商品収納庫202a、202b、202cにおいて共通する内容については添え字「a、b、c」を省略する。
各商品収納庫202には、商品Sを収納するための商品ラック208と、商品ラック208から落下した商品Sを取出すための商品取出し口209と、商品ラック208から落下した商品Sを商品取出し口209まで誘導する商品誘導手段210(以下「シュータ」と称す)が設置されている。
そして、商品収納庫202はシュータ210によって上下に区分され、その下方部分に庫内部品収納室212が形成されている。庫内部品収納室212には冷却装置100の蒸発器6(図1参照)と、蒸発器6を通過する風流れを形成して庫内空気を循環するための送風手段214(以下「庫内ファン」と称す)が設置されている。
また、商品収納庫202の背面側には、庫内空気を商品ラック208の内部を経由して庫内ファン214に循環させるための循環ダクト217が設けられ、循環ダクト217の下方位置に設けられた空気吹出口216が蒸発器6を収容する蒸発器収容室7(以下「熱交換室」と読み替える)に連通し、熱交換室7が庫内ファン214を収容するファンカバー215に連通し、シュータ210には空気が通過する多数の通気孔211が設けられている。なお、熱交換室7に庫内空気を加熱するための加熱手段を設置してもよい。
さらに、庫内部品収納室212の下方には、機械室219と電装品収納室220が形成され、機械室219には冷却装置100の圧縮機1や冷却ファン20等が、電装品収納室220には自動販売機200を制御する各電装品および冷却装置100の制御手段30の一部(図示しない)が収容されている。
そして、蒸発器6に流入する冷媒の温度を測定する温度センサ(図示しない)が蒸発器6の上流側の配管に設置され、熱交換室7の外壁に温度センサ32が設置されている。なお、温度センサ32によって測定された庫内部品収納室212内の空気温度、すなわち、熱交換室7内の空気の温度に相当する温度が、前述の蒸発器収納室の室内温度として前記制御に供されている。
したがって、自動販売機200において、商品収納庫202が冷却装置100によって冷却されるから、各商品収納室が同一運転モードを継続している間、および運転モードを切り替えた直後において、電子膨張弁の弁開度が好適に制御され、蒸発温度の過剰な上昇や下降が防止され、冷却時間の短縮化、消費電力の低減、および搭載機器の故障や損傷の防止が図られることになる。よって、自動販売機200は、好適に冷却された商品を適宜販売し、且つ、運転コストの低減が可能になるものである。
本発明によれば、いずれの運転モードにおいても電子膨張弁の弁開度が調整され、また、運転モードを切り替える際、それまでの弁開度の調整があらたな電子膨張弁の弁開度設定量に反映されるから、冷却が安定し、蒸発温度の過剰な上昇や下降が防止され、冷却時間の短縮化、消費電力の低減、および良好な保全性が維持されることになる。よって、運転コストの低減が図られた冷却装置および自動販売機が得られる。
本発明の実施形態1に係る冷却装置を示す構成図。 図1に示す冷却装置の制御手段を説明するブロック図。 図1に示す冷却装置の制御方法を説明するフロー図。 図1に示す冷却装置の制御方法を説明するフロー図。 本発明の実施形態1に係る冷却装置における制御例を説明する模式図。 本発明の実施形態1に係る自動販売機を示す側面視の断面図。 本発明の実施形態1に係る自動販売機を示す正面視の断面図。
符号の説明
1 二段式圧縮機
2 中間熱交換器
3 ガスクーラ
4 電子膨張弁
5a 電磁弁
5b 電磁弁
5c 電磁弁
6a 蒸発器
6b 蒸発器
6c 蒸発器
7a 蒸発器収容室
7b 蒸発器収容室
7c 蒸発器収容室
8 内部熱交換器
10 冷却回路
20 冷却ファン
30 制御手段
31 選択情報入力部
32 冷媒温度センサ
33 室内温度センサ
34 記憶部
35 演算部
36 コントローラ
37 ステッピングモータ
100 冷却装置
200 自動販売機
201 キャビネット
202 商品収納庫
203 仕切り板
204 商品補充用扉
205 内扉扉
206 前扉
208 商品ラック
209 商品取出し口
210 シュータ
211 通気孔
212 庫内部品収納室
214 庫内ファン
215 ファンカバー
216 空気吹出口
217 循環ダクト
219 機械室
220 電装品収納室

Claims (6)

  1. 冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された冷媒を冷却する放熱器と、該放熱器により冷却された冷媒を膨張する電子膨張弁と、該電子膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、該複数の蒸発器のうち所定の蒸発器に対して前記冷媒を供給する冷媒分配手段と、前記複数の蒸発器をそれぞれ収容する複数の蒸発器収容室と、前記複数の蒸発器に流入する冷媒の温度または前記複数の蒸発器収容室の温度をそれぞれ測定する複数の温度センサと、前記電子膨張弁の弁開度を制御する制御手段とを有する冷却装置であって、
    前記制御手段が、前記複数の蒸発器のうち冷媒が供給される蒸発器の組み合わせである運転モードを切り替えないで前記電子膨張弁の弁開度を変更する際、該弁開度の変更量である弁開度逐次変更量を積算した弁開度積算変更量を記憶し、前記運転モードを切り替える際、前記弁開度積算変更量を反映した弁開度設定量に前記電子膨張弁の開度を設定することを特徴とする冷却装置。
  2. 前記制御手段が、前記運転モードについて、各運転モード毎に、前記冷却装置を始動する際に設定する前記電子膨張弁の弁開度である弁開度初期設定量をあらかじめ定める準備ステップと、
    所定の運転モードで前記冷却装置を始動する際、弁開度積算変更量を0とし、該運転モードに対応した前記弁開度初期設定量に前記電子膨張弁の弁開度を設定する始動ステップと、
    所定時間が経過した後、前記温度センサの温度測定結果に基づいて前記運転モードの切り替えの要否を判断し、該切り替えが不要と判断した際、前記温度センサの温度測定結果に基づいて前記電子膨張弁の弁開度を変更する変更量である弁開度逐次変更量を決定し、該決定した弁開度逐次変更量にそれまでの前記弁開度積算変更量を加えた量をあらたな弁開度積算変更量とし、該あらたな弁開度積算変更量に前記弁開度初期設定量を加えた量をあらたな弁開度設定量として、該あらたな弁開度設定量に前記電子膨張弁の弁開度を設定する継続ステップと、
    該継続ステップを繰り返す繰り返しステップと、
    一方、前記継続ステップまたは繰り返しステップにおいて、前記運転モードの切り替えの要否を判断して、該切り替えが必要と判断した際、該切り替え後の運転モードに対応した前記弁開度初期設定量に、該運転モードの切り替えまでに積算されている前記弁開度積算変更量を加えた量をあらたな弁開度設定量として、該あらたな弁開度設定量に前記電子膨張弁の弁開度を設定する切り替えステップと、
    該切り替えステップの後、再度、弁開度初期設定値を前記あらたな弁開度設定量に置き換え、且つ、弁開度積算変更量を0として、前記継続ステップに戻るように制御することを特徴とする請求項1記載の冷却装置。
  3. 前記継続ステップにおいて、あらたな弁開度積算変更量に前記弁開度初期設定量を加えた量をあらたな弁開度設定量としたのに代えて、前記決定した弁開度逐次変更量にその直前の前記弁開度設定量を加えた量をあらたな弁開度設定量としたことを特徴とする請求項2記載の冷却装置。
  4. 前記準備ステップにおいて、前記弁開度初期設定量を定めると共に、前記運転モードを切り替える場合について、切り替え後の運転モード毎に、前記冷却装置を運転する際に設定する前記電子膨張弁の弁開度である弁開度切り替え設定量を定め、
    前記切り替えステップにおいて、前記弁開度初期設定量に代えて、前記弁開度切り替え設定量を用いることを特徴とする請求項2または3記載の冷却装置。
  5. 前記蒸発器を通過した冷媒が保有する冷熱の一部を前記電子膨張弁に流入する前の冷媒に受け渡す熱交換手段を有することを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の冷却装置。
  6. 断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体と、該筐体を複数の商品収納庫に分割する仕切板と、前記商品収納庫のそれぞれに対応する商品搬出口を具備し、前記開口部を開閉する断熱扉と、前記商品収納庫のそれぞれに配置され、商品を収納して順次下方に搬出する機能を有する商品ラックと、前記商品ラックから落下した商品を前記商品搬出口に誘導するシュータと、該シュータの下方に配置されて空気を冷却する冷却手段と、該冷却手段を通過する空気の流れを形成する送風手段と、前記冷却手段によって冷却された空気を前記商品ラックの内部を経由して前記送風手段に循環させるための循環ダクトとを有する自動販売機であって、
    前記冷却手段が、請求項1乃至5の何れかに記載の冷却装置における蒸発器であることを特徴とする自動販売機。
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