JP2014085791A - 自動販売機の冷却装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】着霜を良好に判定し、かつ消費電力量の低減化を図ること。
【解決手段】商品収容庫3の内部に配設された蒸発器24と、蒸発器24から冷媒を吸引して圧縮する圧縮機21と、圧縮機21で圧縮した冷媒を放熱させる放熱器22と、放熱器22で放熱させた冷媒を断熱膨張させて蒸発器24に送出する膨張機構23とが冷媒配管25にて順次接続されて構成され、蒸発器24にて冷媒を蒸発させることで商品収容庫3の内部空気を冷却する冷媒回路20と、商品収容庫3の内部温度を検出する庫内温度センサS1と、蒸発器24の温度を検出する蒸発器温度センサS2とを備え、冷却運転中において、蒸発器温度が冷却温度T1以下であって、判定時間経過後における庫内温度差ΔTが閾値t0以下となる場合、圧縮機21等の駆動を停止させて蒸発器24の除霜運転を行う制御部30を備えている。
【選択図】図4

Description

本発明は、自動販売機の冷却装置に関し、より詳細には、種々の商品を販売する自動販売機に適用される冷却装置に関するものである。
従来、例えば缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の種々の商品を販売する自動販売機においては、商品収容庫に配設された蒸発器により該商品収容庫の内部空気を冷却することで、商品収容庫に収容された商品を冷却している。
このような方式にて商品を冷却すると、蒸発器に霜が付着してしまういわゆる着霜という現象が生じ、蒸発器の冷却能力が低下してしまうことが知られている。
そこで、従来の自動販売機では、1日に例えば3〜6回程度、蒸発器に付着した霜を除去するいわゆる除霜運転を定期的に行うようにしていた。
ところで、除霜運転は、蒸発器に付着した霜を除去するものであるから、商品収容庫の内部温度(庫内温度)を上昇させてしまうものである。そのため、上述したように1日のうち決められた複数の時間帯に定期的に除霜運転を行っていると、実際には蒸発器に着霜していなくて除霜運転が不要の場合にも除霜運転を行ってしまうことがあった。そして、このように除霜運転を行ってしまうと庫内温度も上昇するから庫内温度を再度冷却する運転を行う必要があり、結果的に消費電力量の増大化を招来していた。
これに対して必要な時にだけ除霜運転を行うべく、商品収容庫の庫内温度が所定時間に亘り予め設定された下限設定温度に達しない場合に、着霜が生じたとして除霜運転を行うようにした自動販売機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−52421号公報
しかしながら、上述した実施の形態1に提案されている自動販売機では、商品収容庫の庫内温度のみで着霜の有無を判断しているため、実際には着霜が生じずに弁等の不具合により蒸発器への冷媒の供給量が低下している場合、すなわち蒸発器自体が正常に作動していない場合にも着霜が生じているものと判断してしまう虞れがあった。
本発明は、上記実情に鑑みて、着霜を良好に判定し、かつ消費電力量の低減化を図ることができる自動販売機の冷却装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る自動販売機の冷却装置は、商品収容庫の内部に配設された蒸発器と、前記蒸発器から冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮した冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器で放熱させた冷媒を断熱膨張させて前記蒸発器に送出する膨張機構とが配管にて順次接続されて構成され、前記蒸発器にて冷媒を蒸発させることで前記商品収容庫の内部雰囲気を冷却する冷却手段と、前記商品収容庫の内部温度を検出する庫内温度検出手段と、前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検出手段とを備えた自動販売機の冷却装置において、前記冷却手段を駆動させている状態において、前記蒸発器温度検出手段により検出される温度が前記蒸発器が冷却機能を良好に発揮するものとして予め設定された冷却温度以下であって、前記冷却手段の駆動開始時点から予め決められた判定時間経過後における前記庫内温度検出手段により検出される庫内温度と、前記駆動開始時点における前記庫内温度検出手段により検出される庫内温度との庫内温度差が予め設定された閾値以下となる場合、前記冷却手段の駆動を停止させて前記蒸発器の除霜運転を行う制御手段を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、上記自動販売機の冷却装置において、前記制御手段は、除霜運転を行った後は該除霜運転の終了時点より予め決められた所定時間が経過するまで新たな除霜運転を行うことを禁止することを特徴とする。
本発明によれば、制御手段が、冷却手段を駆動させている状態において、蒸発器温度が冷却温度以下であって、判定時間経過後における庫内温度と、冷却手段の駆動開始時点における庫内温度との庫内温度差が閾値以下となる場合、冷却手段の駆動を停止させて蒸発器の除霜運転を行うので、蒸発器が良好に冷えていても庫内温度が十分に低下しない状態に限り除霜運転を行うこととなる。つまり、蒸発器が良好に冷却されていないことにより庫内温度が低下しないような蒸発器の着霜とは無関係の状態で着霜運転を行うことがない。また従来のように所定時間毎に除霜運転を強制的に行う場合に比して必要とされる場合に除霜運転を行うことで、不要な除霜運転による庫内温度の上昇を抑制し、消費電力を低下させることができる。従って、着霜を良好に判定し、かつ消費電力量の低減化を図ることができるという効果を奏する。
図1は、本発明の実施の形態である冷却装置が適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。 図2は、図1に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫の断面側面図である。 図3は、図1に示した自動販売機の冷媒回路、すなわち本発明の実施の形態である冷却装置を構成する冷却手段を概念的に示す概念図である。 図4は、本発明の実施の形態である冷却装置の特徴的な制御系を模式的に示すブロック図である。 図5は、図4に示した制御部が実施する除霜運転制御処理の処理内容を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る自動販売機の冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態である冷却装置が適用された自動販売機の内部構造を正面から見た場合を示す断面図である。ここで例示する自動販売機は、本体キャビネット1を備えている。
本体キャビネット1は、前面が開口した直方状の形態を成すものである。この本体キャビネット1には、その内部に例えば2つの断熱仕切板2によって仕切られた3つの独立した商品収容庫3が左右に並んだ態様で設けられている。この商品収容庫3は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を所望の温度に維持した状態で収容するためのもので、断熱構造を有している。
図2は、図1に示した自動販売機の内部構造を示すものであり、右側の商品収容庫3の断面側面図である。尚、ここでは右側の商品収容庫3(以下、適宜右庫3aとも称する)の内部構造について示すが、中央の商品収容庫3(以下、適宜中庫3bとも称する)及び左側の商品収容庫3(以下、適宜左庫3cとも称する)の内部構造も右庫3aと略同じような構成である。尚、本明細書における右側とは、自動販売機を正面から見た場合の右方を示し、左側とは、自動販売機を正面から見た場合の左方を示す。
かかる図2に示すように、本体キャビネット1の前面には、外扉4及び内扉5が設けられている。外扉4は、本体キャビネット1の前面開口を開閉するためのものであり、内扉5は、商品収容庫3の前面を開閉するためのものである。この内扉5は、上下に分割されており、上側の扉5aは商品を補充する際に開閉するものである。
上記商品収容庫3には、商品収納ラック6、搬出機構7及び搬出シュータ8が設けられている。商品収納ラック6は、商品を上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。搬出機構7は、商品収納ラック6の下部に設けてあり、この商品収納ラック6に収納された商品群の最下位にある商品を1つずつ搬出するためのものである。搬出シュータ8は、搬出機構7から搬出された商品を外扉4に設けられた商品取出口4aに導くためのものである。
図3は、図1に示した自動販売機の冷媒回路、すなわち本発明の実施の形態である冷却装置を構成する冷却手段を概念的に示す概念図である。ここで例示する冷媒回路20は、内部に冷媒を封入しており、圧縮機21、放熱器22、膨張機構23及び蒸発器24を冷媒配管25にて順次接続して構成されている。
圧縮機21は、図2にも示すように機械室9に配設されている。機械室9は、本体キャビネット1の内部であって商品収容庫3と区画され、かつ商品収容庫3の下方側の室である。この圧縮機21は、吸引口を通じて冷媒を吸引し、吸引した冷媒を圧縮して高温高圧の状態(高圧冷媒)にして吐出口より吐出するものである。
放熱器22は、図2にも示すように圧縮機21と同様に機械室9に配設されている。この放熱器22は、通過する冷媒を放熱させるものである。より詳細に説明すると、圧縮機21で圧縮され、かつ吐出口から吐出されて冷媒配管25を通じて送出された冷媒を周囲空気と熱交換させて放熱させるものである。
膨張機構23は、図2にも示すように圧縮機21及び放熱器22と同様に機械室9に配設されている。この膨張機構23は、例えばキャピラリーチューブや膨張弁により構成してあり、通過する冷媒を減圧して断熱膨張させるものである。
蒸発器24は、複数(図示の例では3つ)設けてあり、各商品収容庫3の内部低域であって、背面ダクトD(図2参照)の前面側に配設されている。これら蒸発器24は、通過する冷媒を蒸発させて商品収容庫3の内部空気(内部雰囲気)を冷却するものである。
これら蒸発器24と膨張機構23とを接続する冷媒配管25は、その途中の分配器26で3つに分岐され、右庫3aに配設された蒸発器24(以下、右蒸発器24aとも称する)の入口側に、中庫3bに配設された蒸発器24(以下、中蒸発器24bとも称する)の入口側に、左庫3cの内部に配設された蒸発器24(以下、左蒸発器24cとも称する)の入口側にそれぞれ接続されている。
また、この冷媒配管25においては、分配器26から右蒸発器24a、中蒸発器24b及び左蒸発器24cのそれぞれに至る途中に電磁弁271,272,273が設けられている。電磁弁271,272,273は、開閉可能な弁体であり、後述する制御部30から開指令が与えられた場合には開成して冷媒の通過を許容する一方、閉指令が与えられた場合には閉成して冷媒の通過を規制するものである。
右蒸発器24a、中蒸発器24b及び左蒸発器24cの出口側に接続された冷媒配管25は、途中の合流点P1で合流して圧縮機21に接続されている。
尚、図3中の符号H、28、F1及びF2は、それぞれヒータ、内部熱交換器、庫内送風ファン及び庫外送風ファンである。ヒータHは、中庫3b及び左庫3cに配設されており、駆動して通電状態となることにより中庫3b及び左庫3cのそれぞれの内部空気を加熱する加熱手段である。内部熱交換器28は、放熱器22を通過した高圧冷媒と、蒸発器24を通過した冷媒(低圧冷媒)とを熱交換させるものである。庫内送風ファンF1は、図2にも示すように、各商品収容庫3の内部において蒸発器24に近接配置してあり、駆動することにより商品収容庫3の内部空気を送風する庫内送風手段である。庫外送風ファンF2は、放熱器22に近接配置してあり、駆動することにより庫外送風ファンF2の周囲に外気を通過させるよう送風する送風手段である。
図4は、本発明の実施の形態である冷却装置の特徴的な制御系を模式的に示すブロック図である。この図4に示すように、冷却装置は、庫内温度センサS1、蒸発器温度センサS2及び制御部30を備えている。
庫内温度センサS1は、各商品収容庫3の内部に配設されており、自身が配設された商品収容庫3の内部温度を検出して、その検出温度を庫内温度信号として制御部30に出力する庫内温度検出手段である。
蒸発器温度センサS2は、各蒸発器24に配設されており、より詳細には各蒸発器24における冷媒の通過路となる管路の表面に配設されている。蒸発器温度センサS2は、自身が配設された蒸発器24の温度を検出して、その検出温度を蒸発器温度信号として制御部30に出力する蒸発器温度検出手段である。
制御部30は、メモリ40に予め記憶されたプログラムやデータにしたがって圧縮機21、電磁弁271,272,273及び庫内送風ファンF1を制御するものである。尚、この制御部30は、自動販売機の基本動作を制御する自販機制御部(図示せず)に組み込まれていても良いし、該自販機制御部とは独立して設けてあっても良い。
ここでメモリ40には種々の情報が記憶してあり、本発明の特徴的なものとしては、冷却温度情報、判定温度情報、禁止時間情報等が記憶されている。冷却温度情報は、蒸発器24が冷却機能を良好に発揮する冷却温度T1(例えば−5℃)に関するものである。判定温度情報は、冷却運転開始時点における庫内温度と、判定時間経過後における庫内温度との庫内温度差ΔTの閾値t0(例えば3℃)に関するものである。禁止時間情報は、前回の除霜運転の終了時点より新たな除霜運転の開始が禁止される禁止時間(例えば4〜6時間等)に関するものである。
上記制御部30は、入力処理部31、比較判定部32、禁止判定部33及び出力処理部34を備えている。入力処理部31は、庫内温度センサS1からの庫内温度信号及び蒸発器温度センサS2からの蒸発器温度信号を入力するものである。
比較判定部32は、入力処理部31を通じて入力された蒸発器温度と、メモリ40から読み出した冷却温度T1とを比較して判定を行うものである。また比較判定部32は、入力処理部31を通じて入力された庫内温度と、冷却運転開始時点に入力処理部31を通じて入力された庫内温度との温度差ΔTを算出し、かかる温度差ΔTとメモリ40に記憶されている閾値t0とを比較して判定を行うものである。
禁止判定部33は、前回の除霜運転終了時点からの経過時間と、メモリ40から読み出した禁止時間とを比較して禁止時間帯にあるか否かを判定するものである。
出力処理部34は、圧縮機21及び庫内送風ファンF1のそれぞれに対して駆動指令、あるいは駆動停止指令を与えてこれらを駆動若しくは駆動停止にさせるとともに、各電磁弁271,272,273に開指令、あるいは閉指令を与えてこれを開成若しくは閉成させるものである。
以上のような構成を有する冷却装置は、次のようにして商品収容庫3に収容された商品を冷却する。
ここではCCC運転(全ての商品収容庫3の内部空気を冷却する冷却運転)を行う場合について説明する。この場合、制御部30は、入力処理部31を通じて冷却運転開始時における各庫内温度を庫内温度センサS1より入力し、それぞれの庫内温度をメモリ40に記憶させるとともに、図示せぬ時計(計時手段)により判定時間(例えば30分間)の計測を開始する。そして、制御部30は、出力処理部34を通じて電磁弁271,272,273を開成させるとともに、圧縮機21及び庫内送風ファンF1を駆動させる。
これにより圧縮機21で圧縮されて吐出された冷媒は、放熱器22に至り、該放熱器22を通過中に周囲空気(外気)と熱交換を行って放熱する。放熱器22で放熱した冷媒は、内部熱交換器28を通じて膨張機構23に至り、かかる膨張機構23により断熱膨張される。膨張機構23で断熱膨張された冷媒は、分配器26で3つに分配され、各庫内熱交換器に至る。各庫内熱交換器に至った冷媒は、蒸発して商品収容庫3の内部空気から熱を奪い、該内部空気を冷却する。冷却された内部空気は、庫内送風ファンF1の駆動により内部を循環し、これにより各商品収容庫3に収容された商品は、循環する内部空気に冷却される。各庫内熱交換器で蒸発した冷媒は、合流点P1で合流した後、内部熱交換器28を通じて圧縮機21に吸引され、圧縮機21に圧縮されて上述した循環を繰り返す。
このような制御部30は、上記冷却運転を行ってから所定のタイムスケジュールにしたがって除霜運転制御処理を実施する。
図5は、制御部30が実施する除霜運転制御処理の処理内容を示すフローチャートである。かかる処理内容を説明しながら本実施の形態である冷却装置の動作について説明する。
制御部30は、冷却運転中であって冷却運転開始から現在時刻までの時間が判定時間(例えば30分間)を経過している場合(ステップS101:Yes,ステップS102:Yes)、いずれかの蒸発器温度センサS2からの蒸発器温度信号の入力待ちとなる(ステップS103)。
そして、入力処理部31を通じて蒸発器温度センサS2から蒸発器温度信号(蒸発器温度)を入力した場合(ステップS103:Yes)、制御部30は、比較判定部32を通じてメモリ40から冷却温度T1を読み出し、蒸発器温度が冷却温度T1以下であるか否かを比較する(ステップS104)。
蒸発器温度が冷却温度T1以下でない場合(ステップS104:No)、制御部30は、後述する処理を実施することなく手順をリターンさせて今回の除霜運転制御処理を終了する。このようにして除霜運転制御処理を終了させた場合には、蒸発器24は、所定の時間(判定時間)を経過しても冷却温度T1(例えば−5℃)以下となっていないから何らかの不具合が生じているものとして、制御部30は、自販機制御部に所定の信号を与えることで、蒸発器24に不具合が生じている旨を伝達する。これにより自販機制御部は、警告音や警告表示等により蒸発器24に不具合が生じている旨を報知する。
蒸発器温度が冷却温度T1以下となる場合(ステップS104:Yes)、制御部30は、比較判定部32を通じて蒸発器24が冷却機能を発揮するレベルにまで冷えているものと判定して、当該蒸発器24が配設された商品収容庫3の庫内温度センサS1からの庫内温度信号の入力待ちとなる(ステップS105)。
入力処理部31を通じて該当する庫内温度センサS1から庫内温度信号(庫内温度)を入力した場合(ステップS105:Yes)、制御部30は、比較判定部32を通じてメモリ40から冷却運転開始時点における庫内温度を読み出し、入力処理部31を通じて入力された庫内温度と、冷却運転開始時点の庫内温度との温度差ΔTを算出し、温度差ΔTがメモリ40から読み出した閾値t0以下であるか否かを比較する(ステップS106,ステップS107)。
温度差ΔTが閾値t0以下でないと判定した場合(ステップS107:No)、すなわち温度差ΔTが閾値t0を超えている場合、制御部30は、冷却運転により商品収容庫3の内部空気が良好に冷却されているものとして、後述する処理を実施することなく手順をリターンさせて今回の除霜運転制御処理を終了する。
温度差ΔTが閾値t0以下であると判定した場合(ステップS107:Yes)、制御部30は、禁止判定部33を通じて前回の除霜運転終了時点からの経過時間と、メモリ40から読み出した禁止時間とを比較して経過時間が禁止時間帯にあるか否かを判定、すなわち前回の除霜運転終了時点からの時間が禁止時間を経過したか否かを判定する(ステップS108)。
禁止時間を経過していない場合(ステップS108:No)、制御部30は、後述する処理を実施することなく手順をリターンさせて今回の除霜運転制御処理を終了する。
一方、禁止時間を経過している場合(ステップS108:Yes)、制御部30は、経過時間の計測を終了して、すべての商品収容庫3について除霜運転を行う(ステップS109,ステップS110)。
ここで除霜運転は、制御部30が、出力処理部34を通じてすべての電磁弁271,272,273に閉指令を与えて電磁弁271,272,273を閉成させるとともに、出力処理部34を通じて圧縮機21に駆動停止指令を与えて該圧縮機21を駆動停止にさせる。また、制御部30は、出力処理部34を通じてすべての庫内送風ファンF1に対して駆動指令を与えて庫内送風ファンF1の駆動を継続させる。これにより、各商品収容庫3における蒸発器24に付着した霜は、庫内温度の上昇とともに徐々に融解することとなる。
そして、詳細な説明は割愛するが、予め決められた除霜運転の終了要件(除霜時間の経過、あるいは各庫内温度が除霜終了温度を超える等)を具備することを条件に、制御部30は、除霜運転を終了し(ステップS111)、図示せぬ時計により経過時間の計測を開始して(ステップS112)、手順をリターンさせて今回の除霜運転制御処理を終了する。
以上説明したように本実施の形態である自動販売機の冷却装置によれば、制御部30が、冷却運転中において、蒸発器温度センサS2により検出される蒸発器温度が冷却温度T1以下であって、判定時間経過後における庫内温度差ΔTが閾値t0以下となる場合に、圧縮機21の駆動を停止させて蒸発器24の除霜運転を行うので、蒸発器24が良好に冷えていても庫内温度が十分に低下しない状態に限り除霜運転を行うこととなる。つまり、電磁弁271,272,273等の不具合等により蒸発器24が良好に冷却されていないことにより庫内温度が低下しないような蒸発器24の着霜とは無関係の状態で着霜運転を行うことがない。また従来のように所定時間毎に除霜運転を強制的に行う場合に比して必要とされる場合に除霜運転を行うことで、不要な除霜運転による庫内温度の上昇を抑制し、消費電力を低下させることができる。従って、着霜を良好に判定し、かつ消費電力量の低減化を図ることができる。
また、上記冷却装置によれば、前回の除霜運転終了時点から禁止時間を経過していない場合には、除霜運転を行うことを禁止するので、一旦除霜運転を行った後は所定の一定時間は再除霜運転が禁止され、庫内温度センサS1等のセンシング異常等で庫内温度が変化しないと判断された場合に延々と除霜運転が行われることを防止することができる。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
上述した実施の形態では、除霜運転を行う場合として電磁弁271,272,273を閉成させて圧縮機21を駆動停止にして庫内送風ファンF1を駆動させたが、本発明においては、必要に応じてヒータHを駆動させて除霜運転を行うようにしても良い。これによれば、庫内温度が上昇して蒸発器24に付着した霜を早期に除去することが可能になる。
上述した実施の形態では、禁止時間の経過を条件としてすべての商品収容庫3の蒸発器24の除霜運転を行うようにしたが、本発明においては、予め除霜禁止時間等が設定されている場合には、該当する商品収容庫3の蒸発器24のみ除霜運転を行うようにしても良い。
1 本体キャビネット
3 商品収容庫
6 商品収納ラック
20 冷媒回路
21 圧縮機
22 放熱器
23 膨張機構
24 蒸発器
25 冷媒配管
271 電磁弁
272 電磁弁
273 電磁弁
30 制御部
31 入力処理部
32 比較判定部
33 禁止判定部
34 出力処理部
40 メモリ
F1 庫内送風ファン
S1 庫内温度センサ
S2 蒸発器温度センサ

Claims (2)

  1. 商品収容庫の内部に配設された蒸発器と、前記蒸発器から冷媒を吸引して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮した冷媒を放熱させる放熱器と、前記放熱器で放熱させた冷媒を断熱膨張させて前記蒸発器に送出する膨張機構とが配管にて順次接続されて構成され、前記蒸発器にて冷媒を蒸発させることで前記商品収容庫の内部雰囲気を冷却する冷却手段と、
    前記商品収容庫の内部温度を検出する庫内温度検出手段と、
    前記蒸発器の温度を検出する蒸発器温度検出手段と
    を備えた自動販売機の冷却装置において、
    前記冷却手段を駆動させている状態において、前記蒸発器温度検出手段により検出される温度が前記蒸発器が冷却機能を良好に発揮するものとして予め設定された冷却温度以下であって、前記冷却手段の駆動開始時点から予め決められた判定時間経過後における前記庫内温度検出手段により検出される庫内温度と、前記駆動開始時点における前記庫内温度検出手段により検出される庫内温度との庫内温度差が予め設定された閾値以下となる場合、前記冷却手段の駆動を停止させて前記蒸発器の除霜運転を行う制御手段を備えたことを特徴とする自動販売機の冷却装置。
  2. 前記制御手段は、除霜運転を行った後は該除霜運転の終了時点より予め決められた所定時間が経過するまで新たな除霜運転を行うことを禁止することを特徴とする請求項1に記載の自動販売機の冷却装置。
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