JP2006119801A - 加温システムとそれを用いた自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、結露センサーにより正常に結露を検知できない場合でも、庫外に結露水が漏れるのを防止するヒートポンプ加温システムを提供することを目的とする。
【解決手段】圧縮機１０と、凝縮器１１と、減圧手段１２と、蒸発器１３とを環状に接続したヒートポンプサイクル１４と、蒸発器１３の結露を検知する結露センサー２３と、結露センサー２３の検知異常を検出する結露検知異常検出手段３２とを備え、結露検知異常を検出した場合はヒートポンプの加温運転を停止するものであるから、結露センサー２３に異常が発生し結露を正常に検知できなくなっても結露水が機外に漏れるのを未然に防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸発器に結露しにくく、結露しても確実に検知し結露の進行を防止することができる加温システムとそれを用いた自動販売機に関するものである。

近年、環境保護が叫ばれる中、自動販売機業界においてもトップランナー制の導入など、機器の省エネルギー化が進んでいる。

自動販売機の省エネルギー化技術としては、特に加温による消費電力量の削減が有効であり、ヒーターを使わず、加温効率がヒーターの値である１以上のヒートポンプ加温システムを用いることにより、省エネルギー化を図る技術が提案されている。また、発明者らは、外気の熱を利用して加温する簡便な構成を提案している。

以下、図面を参照しながら上記従来の自動販売機を説明する。

図５は従来の自動販売機の冷却加温システム図である。図５に示すように、従来の自動販売機は、冷却側圧縮機１、冷却側凝縮器２、第１の冷却側減圧手段３、第２の冷却側減圧手段４、第３の冷却側減圧手段５、第１の冷却側蒸発器６、第２の冷却側蒸発器７、第３の冷却側蒸発器８からなる冷却サイクル９と、加温側圧縮機１０と、加温側凝縮器１１と、加温側減圧手段１２と、加温側蒸発器１３とからなるヒートポンプサイクル１４（加温システム）を備えている。

以上のように構成された自動販売機について、以下その動作を説明する。

加温運転時、加温側圧縮機１０で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、加温側凝縮器１１で放熱し、自動販売機（図示せず）庫内を加温し凝縮した後加温側減圧手段１２で減圧され、低温低圧の液冷媒となり、加温側蒸発器１３で外気と熱交換し蒸発した後、加温側圧縮機１０へと吸い込まれる。

また、この時加温側蒸発器１３は低温となり、外気の湿度が高く、露点温度が高い時などには表面に水分が結露する。

しかしながら本体下部に加温側蒸発器１３を備えた構成の自動販売機においては結露水を排水することは困難であり、結露水が落下し床を濡らさないために、結露をさせないことが必要であった。

これに対処する手段としては、結露検出手段により庫外熱交換器の結露を検出し、運転を切り替える結露を防止する技術があった（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載された従来の空気調和機における結露検知手段を用いた運転制御のフローチャートである。

図６に示すように、従来の空気調和機は、結露検知手段により検知された信号と結露限界値とを比較し、結露限界値を超えていると判定したら、直ちに輻射パネルによる輻射冷房から室内熱交換器による冷房に運転を切り替える。
特開平６−２５７８３５号公報

ヒートポンプサイクル（加温システム）を用いた自動販売機においては、従来の空気調和機のように、結露検知手段を用いて蒸発器の結露を検知することは有効である。自動販売機の場合は結露水を排水することは困難であるから、蒸発器の結露を検知した場合はヒートポンプによる加温運転を停止するなどの制御が必要となる。

しかしながら、結露検知手段に何らかの不具合が発生し、蒸発器に生じた結露を正常に検知できなくなった場合は結露水が機外に漏れることになる。また、逆の場合は、ヒートポンプによる加温運転ができず省エネルギー化に寄与できない。

本発明の目的は、上記従来の課題を解決するもので、結露検知手段に異常が発生しても結露水が機外に漏れるのを未然に防止するとともに、電気ヒーターによる加温に切り替えて加温運転を継続し異常を表示して速やかな修理を促す加温システムを提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の加温システムとそれを用いた自動販売機は、圧縮機と、凝縮器と、減圧手段と、蒸発器とを環状に接続したヒートポンプサイクルと、前記蒸発器の結露を検知する結露検知手段と、前記結露検知手段の検知異常を検出する結露検知異常検出手段と、結露検知異常を検出した場合は前記ヒートポンプの加温運転を停止または制限することを特徴とするものである。

これによって、結露検知手段に異常が発生しても結露水が機外に漏れるのを未然に防止することができる。

また、本発明の加温システムとそれを用いた自動販売機は、前記ヒートポンプサイクルとは別に電気ヒーターにより構成され庫内を加温するヒーター加温手段と、加温運転を前記ヒートポンプサイクルから前記ヒーター加温手段に切り替える運転切替手段とを備え、前記結露検知異常検出手段により結露検知異常を検出した場合は、前記ヒーター加温手段に加温運転を切り替えるものである。

これによって、結露検知手段に異常が発生しても電気ヒーターによる加温に切り替えて加温運転を継続することができる。

また、本発明の加温システムとそれを用いた自動販売機は、加温システムの異常を表示する異常表示手段を備え、前記結露検知異常検出手段により結露検知異常を検出した場合は、前記ヒートポンプの運転を停止または制限し通常の加温運転に自動復帰せず、異常表示を行うものである。

これによって、結露検知手段に異常が発生しても異常を表示して速やかな修理を促すことができる。

本発明の加温システムとそれを用いた自動販売機は、結露検知手段に異常が発生しても結露水が機外に漏れるのを未然に防止するとともに、電気ヒーターによる加温に切り替えて加温運転を継続し異常を表示して速やかな修理を促すことができる。

請求項１に記載の発明は、圧縮機と、凝縮器と、減圧手段と、蒸発器とを環状に接続したヒートポンプサイクルと、前記蒸発器の結露を検知する結露検知手段と、前記結露検知手段の検知異常を検出する結露検知異常検出手段と、結露検知異常を検出した場合は前記ヒートポンプの加温運転を停止または制限するものであるから、結露検知手段に異常が発生しても結露水が漏れるのを未然に防止することができる。

請求項２に記載の発明は、前記結露検知異常検出手段は、前記蒸発器の温度を検知する蒸発器温度検知手段により構成し、蒸発器温度が所定値以下の条件で前記結露検知手段により結露が検知されない場合は結露検知異常と判定するものであるから、結露検知手段に異常が発生しても結露水が漏れるのを未然に防止することができる。

請求項３に記載の発明は、前記結露検知手段は、カーボン粒子を分散含有したポリマーが水分により膨潤して抵抗値が上がる高分子タイプの結露センサーを前記蒸発器に取り付けて構成され、前記結露検知異常検出手段は、前記結露センサーの抵抗値が所定の下限値以下または上限値以上になれば結露検知異常と判定するものであるから、結露検知手段に異常が発生しても結露水が漏れるのを未然に防止することができる。

請求項４に記載の発明は、前記結露検知手段は、カーボン粒子を分散含有したポリマーが水分により膨潤して抵抗値が上がる高分子タイプの結露センサーを前記庫外蒸発器に取り付けて構成され、前記結露検知異常検出手段は、前記ヒートポンプサイクルの運転開始または停止直後の前記蒸発器の温度変化に応じた結露センサーの抵抗値変化が見られない場合は結露検知異常と判定するものであるから、結露検知手段に異常が発生しても結露水が漏れるのを未然に防止することができる。

請求項５に記載の発明は、前記結露検知異常検出手段は、前記蒸発器の結露水を溜めるドレンパンと、前記ドレンパンに溜まった結露水を検知する結露水検知手段とにより構成し、ドレンパンの結露水を検知すれば結露検知異常と判定するものであるから、結露検知手段に異常が発生しても結露水が漏れるのを未然に防止することができる。

請求項６に記載の発明は、前記結露検知異常検出手段は、操作者により手動で操作される異常スイッチとしたものであるから、結露検知手段の異常を操作者が発見した時点でスイッチを入れることにより結露水が漏れるのを防止することができる。

請求項７に記載の発明は、前記ヒートポンプサイクルとは別に電気ヒーターにより構成され庫内を加温するヒーター加温手段と、加温運転を前記ヒートポンプサイクルから前記ヒーター加温手段に切り替える運転切替手段とを備え、前記結露検知異常検出手段により結露検知異常を検出した場合は、前記ヒーター加温手段に加温運転を切り替えるものであるから、結露検知手段に異常が発生しても電気ヒーターによる加温に切り替えて加温運転を継続することができる。

請求項８に記載の発明は、加温システムの異常を表示する異常表示手段を備え、前記結露検知手段異常検出手段により結露検知異常を検出した場合は、前記ヒートポンプの運転を停止または制限し通常の加温運転に自動復帰せず、異常表示を行うものであるから、結露検知手段に異常が発生しても異常を表示して速やかな修理を促すことができる。

請求項９に記載の発明は、自動販売機において、請求項１から８のいずれか一項に記載の発明の加温システムを用いることにより、結露検知手段に異常が発生しても結露水が機外に漏れるのを未然に防止することができる。また、電気ヒーターによる加温に切り替えて加温運転を継続し異常を表示して速やかな修理を促すことができる。

以下、本発明による加温システムとそれを用いた自動販売機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、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における冷却加温システムとそれを用いた自動販売機の冷却加温システム図である。図２は同実施の形態の庫外熱交換器の斜視図である。

図１と図２において、冷却および加温ができる右室１５、冷却専用の中室１６と、左室１７を備えた自動販売機１８本体は、本体下部に冷却サイクル９とヒートポンプサイクル１４とを備えている。冷却側凝縮器２と加温側蒸発器１３はフィンを共有することにより一体の庫外熱交換器１９を構成し、庫外ファン２０により外気と熱交換される。

庫外熱交換器１９の最も外側のフィン２１の外側の加温側蒸発器１３の蒸発器入口配管２２近傍には、例えば結露膜などにより結露すると抵抗値が急激に上昇するような特性を持った結露センサー２３などの結露検知手段が例えば高熱伝導性シーラーなどの熱伝導性の材料によって貼り付けられている。結露センサー２３は、カーボン粒子を分散含有したポリマーが水分により膨潤することにより相対湿度に応じて抵抗値が上がる高分子タイプのものである。さらに加温側蒸発器１３には蒸発器温度検知手段２４である温度センサーが取り付けられている。

結露センサー２３は埃やゴミが付着すると特性が変化し、結露の検出精度が落ちるため風を当てることは好ましくないので、結露センサー２３は庫外ファン２０の風路外となる庫外熱交換器１９のフィン２１の最も外側に密着させている。また、加温側蒸発器１３のフィン２１で最も温度が低くなる場所は、蒸発器入口配管２２近傍であり、温度が低い分結露も蒸発器入口配管２２近傍に最も発生しやすくなる。

結露センサー２３の抵抗値が、フィン２１の温度が露点温度以下になる手前、例えば湿度９０％以上となると結露寸前と判定して、加温側圧縮機１０を停止させるとともに右室１５に設けたヒーター加温手段２５である電気ヒーターに通電することにより、右室１５の加温をヒートポンプ加温からヒーター加温に切り替える。

庫外熱交換器１９の下部には、加温側蒸発器１３で結露が発生した場合に結露水を受け蒸発させるドレンパン２６が配置されている。その底部には結露水検知手段である水分センサー２７が取り付けられ、結露水の発生を検知している。水分センサー２７には光学式や電極式のものがある。

従来のヒートポンプサイクルを用いた自動販売機では、蒸発温度が１０℃以下となり、常湿である湿度７０％において、外気温度１５℃の条件で蒸発温度が露点温度以下に達してしまうが、本実施の形態においては、加温側蒸発器１３と冷却側凝縮器２とをフィン２１を共有することにより熱交換し、フィン２１表面温度を５Ｋ程度上昇させることができるため、外気温度が２１℃程度までの運転が可能となる。

以上のように構成された自動販売機について、冷却サイクル９とヒートポンプサイクル１４の動作について説明する。

右室が加温運転の場合、冷却側圧縮機１で圧縮された高温、高圧のガス冷媒は、冷却側凝縮器２で庫外ファン２０により外気と熱交換し冷却、凝縮され低温、高圧の気液二層冷媒となり第２の冷却側減圧手段４または第３の冷却側減圧手段５へと選択的に流れる。

低温、高圧の気液二層冷媒は第２の冷却側減圧手段４または第３の冷却側減圧手段５で減圧され低温、低圧の液冷媒となり第２の冷却側蒸発器７または第３の冷却側蒸発器８へと流れ、中室１６または左室１７内空気と熱交換することにより蒸発し、蒸発気化熱により中室１６または左室１７内を冷却し、再び冷却側圧縮機１へと吸い込まれる。

また、加温側圧縮機１０で圧縮された高温、高圧のガス冷媒は、加温側凝縮器１１で右室１５内の空気と熱交換し、冷却、凝縮され右室内を加温し、低温、高圧の気液二層冷媒となり加温側減圧手段１２へと流れる。

低温、高圧の気液二層冷媒は加温側減圧手段１２で減圧され、低温、低圧の液冷媒となり加温側蒸発器１３へと流れ庫外ファン２０により外気と熱交換し蒸発し、再び加温側圧縮機１０へと吸い込まれる。

図３は本発明の実施の形態１における加温システムの制御ブロック図である。

図３により加温運転時の制御について説明する。

加温運転時、結露検知手段である結露センサー２３により加温側蒸発器１３（庫外熱交換器１９）の結露を検知した場合は（湿度９０％以上）、運転切替手段２８によりヒートポンプ加温からヒーター加温に切り替える。この場合、結露が解消すれば（湿度９０％未満）ヒーター加温からヒートポンプ加温に再び復帰することになる。

一方、結露センサー２３の抵抗値が下限値以下または上限値以上になれば、異常判定手段２９により結露センサー２３の異常と判定し、運転切替手段２８によりヒートポンプ加温からヒーター加温に切り替える。この場合は異常表示手段３０により異常表示（例えば操作パネル上での異常灯点灯）を行い、操作者に速やかな点検修理を促す。

図４は本発明の実施の形態１における結露センサーの抵抗値と相対湿度の関係グラフである。図４から抵抗値の下限値は０．１ｋΩ、上限値は１００ＭΩに設定されている。

また、蒸発器温度検知手段２４により検知した加温側蒸発器温度（庫外熱交換器温度）が所定値以下、あるいは外気温に比べて極端に低い（例えば差温が２０度以上）場合は、埃による熱交換器の目詰まりや庫外ファン２０の送風低下が考えられ熱交換器に結露が極めて発生しやすくなる。このような場合に結露センサー２３により結露を検知できない場合（検知湿度９０％未満）も結露検知異常と判定し、運転切替手段２８によりヒートポンプ加温からヒーター加温に切り替えて異常表示手段２９により異常表示を行い、操作者に速やかな点検修理を促す。

また、ドレンパン２６の底部に取り付けた水分センサー２７により水分を検知した場合は加温側蒸発器１３に結露が発生して漏れているためであり、このような場合に結露センサー２３により結露を検知できない場合（検知湿度９０％未満）も結露検知異常と判定し、運転切替手段２８によりヒートポンプ加温からヒーター加温に切り替えて異常表示手段２９により異常表示を行い、操作者に速やかな点検修理を促す。

また、操作者が目視により結露センサー２３の取り付け不備や加温側蒸発器１３での顕著な結露を発見した場合は、例えば操作パネル上に配置した異常スイッチを入れることにより結露検知異常として、運転切替手段２８によりヒートポンプ加温からヒーター加温に切り替えて異常表示手段２９により異常表示を行う。これにより、操作者が点検修理に必要な機材を準備期間中もヒーター加温により加温運転を継続して自動販売機を稼動させ続けることができる。

結露検知異常検出手段３２は、結露センサー２３、蒸発器温度検知手段２４、水分センサー２７、異常スイッチ３１と異常判定手段２９とにより構成され、一度結露検知異常と判定すればヒーター加温運転に切り替えて異常表示を行い、点検修理が終了するまでヒートポンプ加温運転に自動的に復帰することはない。

なお、本実施の形態では、複数の結露検知異常検出手段を一つの実施形態の中で説明したが、それぞれの結露検知異常検出手段を独立させた構成でも同様の効果が得られる。

以上のように本実施の形態においては、加温側圧縮機１０と、加温側凝縮器１１と、加温側減圧手段１２と、加温側蒸発器１３とを環状に接続したヒートポンプサイクル１４と、加温側蒸発器１３の結露を検知する結露センサー２３と、結露センサー２３の検知異常を検出する結露検知異常検出手段３２とを備え、結露検知異常を検出した場合はヒートポンプの加温運転を停止するものであるから、結露センサー２３に異常が発生して結露を正常に検知できなくなっても結露水が機外に漏れるのを未然に防止することができる。

また、ヒートポンプサイクル１４とは別に電気ヒーターにより構成され庫内を加温するヒーター加温手段２５と、加温運転をヒートポンプサイクル１４からヒーター加温手段２５に切り替える運転切替手段２８とを備え、結露検知異常検出手段３２により結露検知異常を検出した場合は、ヒーター加温手段２５に加温運転を切り替えるものであるから、結露センサー２３に異常が発生しても電気ヒーターによる加温に切り替えて加温運転を継続することができる。

また、加温システムの異常を表示する異常表示手段３０を備え、結露検知異常検出手段３２により結露センサー２３の異常を検出した場合は、ヒートポンプ１４の運転を点検修理が完了するまで停止し異常表示を行うものであるから、結露センサー２３に異常が発生しても異常を表示して速やかな点検修理を促すことができる。

以上のように、本発明にかかる加温システムとそれを用いた自動販売機は、結露センサーにより結露を検知し、結露検知異常が発生すればヒートポンプ加温を停止するものであるから、庫外への結露水の排水ができないヒートポンプ機器ならあらゆる機器に適用できる。

本発明の実施の形態１における加温システムとそれを用いた自動販売機の冷却加温システム図 同実施の形態における庫外熱交換器の斜視図 同実施の形態における加温システムの制御ブロック図 同実施の形態における結露センサーの抵抗値と相対湿度の関係グラフ 従来の自動販売機の冷却加温システム図 従来の空気調和機における制御フローチャート

符号の説明

１０ 圧縮機
１１ 凝縮器
１２ 減圧手段
１３ 蒸発器
１４ ヒートポンプサイクル
２３ 結露センサー（結露検知手段）
２４ 蒸発器温度検知手段
２５ ヒーター加温手段
２６ ドレンパン
２７ 水分センサー（結露水検知手段）
２８ 運転切替手段
３０ 異常表示手段
３１ 異常スイッチ
３２ 結露検知異常検出手段

Claims (9)

1. 圧縮機と、凝縮器と、減圧手段と、蒸発器とを環状に接続したヒートポンプサイクルと、前記蒸発器の結露を検知する結露検知手段と、前記結露検知手段の検知異常を検出する結露検知異常検出手段と、結露検知異常を検出した場合は前記ヒートポンプの加温運転を停止または制限することを特徴とする加温システム。
2. 前記結露検知異常検出手段は、前記蒸発器の温度を検知する蒸発器温度検知手段により構成し、蒸発器温度が所定値以下の条件で前記結露検知手段により結露が検知されない場合は結露検知異常と判定する請求項１に記載の加温システム。
3. 前記結露検知手段は、カーボン粒子を分散含有したポリマーが水分により膨潤して抵抗値が上がる高分子タイプの結露センサーを前記蒸発器に取り付けて構成され、前記結露検知異常検出手段は、前記結露センサーの抵抗値が所定の下限値以下または上限値以上になれば結露検知異常と判定する請求項１に記載の加温システム。
4. 前記結露検知手段は、カーボン粒子を分散含有したポリマーが水分により膨潤して抵抗値が上がる高分子タイプの結露センサーを前記庫外蒸発器に取り付けて構成され、前記結露検知異常検出手段は、前記ヒートポンプサイクルの運転開始または停止直後の前記蒸発器の温度変化に応じた結露センサーの抵抗値変化が見られない場合は結露検知異常と判定する請求項１に記載の加温システム。
5. 前記結露検知異常検出手段は、前記蒸発器の結露水を溜めるドレンパンと、前記ドレンパンに溜まった結露水を検知する結露水検知手段とにより構成し、ドレンパンの結露水を検知すれば結露検知異常と判定する請求項１に記載の加温システム。
6. 前記結露検知異常検出手段は、操作者により手動で操作される異常スイッチとした請求項１に記載の加温システム。
7. 前記ヒートポンプサイクルとは別に電気ヒーターにより構成され庫内を加温するヒーター加温手段と、加温運転を前記ヒートポンプサイクルから前記ヒーター加温手段に切り替える運転切替手段とを備え、前記結露検知異常検出手段により結露検知異常を検出した場合は、前記ヒーター加温手段に加温運転を切り替える請求項１から６のいずれか一項に記載の加温システム。
8. 加温システムの異常を表示する異常表示手段を備え、前記結露検知手段異常検出手段により結露検知異常を検出した場合は、前記ヒートポンプの運転を停止または制限し通常の加温運転に自動復帰せず、異常表示を行う請求項１から７のいずれか一項に記載の加温システム。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の加温システムを用いた自動販売機。

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