JP5194644B2 - 冷却システム - Google Patents

Description

本発明は、飲料を調製して販売するカップ式自動販売機などでシロップや希釈水を冷やす冷却水槽と水を冷やして氷を製造するオーガ式製氷機の冷却システムに関するものである。

シロップと希釈水に氷を投入して調整したコールド飲料を販売するカップ式飲料自動販売機が知られている。このようなカップ式飲料自動販売機では、貨幣が投入され、コールド飲料選択ボタンが押されると、カップ供給装置から供給されたカップに、冷却水槽で冷やされたシロップと希釈水が注入され、さらにオーガ式製氷機で製氷されて貯蔵してある氷が投入されてコールド飲料が調整されて、販売口から利用者に販売される。このように、カップ式飲料自動販売機にはコールド飲料を販売するために、シロップや希釈水を冷やす冷却水槽と、水を冷やして氷を製造するオーガ式製氷機と、冷却水槽とオーガ式製氷機の冷却システムが備えられている。
冷却水槽は、側面および底面を断熱壁で構成し、その上方を開口した略直方体の水槽にシロップや希釈水を冷やす冷却水を貯留している。そしてパイプをコイル状に巻回した蒸発コイル（蒸発器）を冷却水中に配設し、液冷媒を蒸発させたときに発生する蒸発熱で蒸発パイプの周囲にアイスバンク（氷魂）を形成し、このアイスバンクの蓄熱を利用して冷却水の温度を略０℃に保つようにしている。さらに、蒸発コイルの内側には、ステンレス製のパイプをコイル状に巻回した冷却コイルが冷却水中に浸漬され、販売するコールド飲料の原料であるシロップと希釈水に対応させた数を配設している
また、コールド飲料を調製するときに使用する氷を製造するオーガ式製氷機は水リザーバから供給された飲料水を冷やして氷を製造する製氷部と、製造された氷を簀の子上に貯氷する貯氷部とから構成されている。

製氷部は、駆動モータと、駆動モータの回転を減速して伝達する減速機を介して連結されたオーガ（スクリュー状の回転式切削刃）と、オーガが挿通される製氷筒と、製氷筒の外周面に巻装された冷媒の蒸発パイプ（蒸発器）と、オーガの上方に設けられた氷圧縮用の押出しヘッドと、製氷筒および蒸発パイプを包囲する断熱材とを備え、製氷筒の外周面に巻装された蒸発パイプを通流する冷媒の蒸発熱で水リザーバから供給された飲料水を製氷筒内壁面に着氷させた薄氷をオーガを回転させて掻き取りながら押し上げて押出しヘッドで圧縮して氷を製造する。
貯氷部は、断面円形状の断熱壁で構成した貯氷室を製氷部の上部に配設し、その内部にはオーガと同軸の回転軸の軸上に取り付けられた氷片攪拌用のアジテータと、アジテータと貯氷室の底部との間に配設された氷載置用の簀の子（氷が溶けた溶け水を水切りする役目も有している）を備え、貯氷室の底部には溶け水を排水する排水口が設けられ、排水口は排水管で製氷筒下部の水入口と連通している。
冷却システムは、冷凍サイクルの作動媒体としてのガス冷媒を圧縮して高温高圧にさせる圧縮機と、圧縮機で圧縮された高温高圧のガス冷媒を送風機の送風で冷却して液化させる凝縮器と、凝縮器で液化した液冷媒を蒸発させたときに発生する蒸発熱で冷却水槽内の冷却水や飲料水を製氷筒内壁面に着氷させて氷を製造する製氷機に蒸発器を配設し、蒸発器で蒸発してガス化した冷媒は圧縮機に戻り、再度圧縮されて高温高圧のガス冷媒となり凝縮器に送られる（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２８７３４５号公報

従来、このようなカップ式自動販売機の冷却システムの圧縮機の保護は、圧縮機に内蔵している温度プロテクターが設定温度（例えば８０〜１００℃）を検出すると通電を切断する、また、圧縮機の冷媒吐出側高圧管路や凝縮器に取り付けた温度センサが設定温度（例えば８０〜１００℃）を検出すると圧縮機への通電を切断することにより圧縮機の回転を停止させて保護するようにしている。
しかしながら、凝縮器に送風して高温高圧のガス冷媒を冷却して液冷媒にする送風機のファン回転が停止して送風が行われなくなったり、凝縮器のアルミフィンに綿埃や粉塵が付着して目詰まりが起きると、凝縮器でのガス冷媒の冷却が行われなくなり、その結果、ガス冷媒の液化がされなくなったことを原因として圧縮機内がガス冷媒で高圧となり、圧縮機を起動させようとしても起動が行われない、所謂圧縮機の起動不良状態になる。このような圧縮機の起動不良が起きても従来の圧縮機の保護方法では、温度プロテクターや温度センサが検出する温度上昇に遅れが生じ、設定温度（例えば８０〜１００℃）を検出するまでの時間に遅延が生じて圧縮機内のガス冷媒が高圧になっていることが検出できないために、このような圧縮機の起動不良を繰り返すこととなり、圧縮機を破損させる虞があった。

本発明は、上記実情に鑑みて、送風機のファン回転が停止して送風が行われなくなったり、凝縮器のアルミフィンに綿埃や粉塵が付着して目詰まりが起きたことを原因としてガス冷媒の冷却が行われなく冷媒の液化がされなくなった場合の圧縮機を保護する冷却システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る冷却システムは、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にさせる圧縮機と、前記圧縮機で圧縮したガス冷媒を放熱させて液化させる凝縮器と、前記凝縮器から供給された液冷媒を蒸発させてガス冷媒として前記圧縮機に帰還させる蒸発器と、を有する冷却システムにおいて、
前記圧縮機を回転制御する制御部と、前記圧縮機の回転状態を監視し、停止状態を検出するとその都度停止信号を前記制御部に出力する圧縮機回転検出部と、を備え、
前記制御部は、前記圧縮機を起動して所定時間経過する間に前記停止信号を受信しているか否かを判別し、前記停止信号を受信している場合、予め定めている時間前記圧縮機に継続して電源を供給し、その間に前記停止信号を受信しているか否かを再度判別し、前記停止信号を受信している場合、前記圧縮機の電源を切断して前記圧縮機の回転を停止させることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る冷却システムは、上述した請求項１において、前記制御部は、予め定めている時間前記圧縮機に継続して電源を供給し、その間に前記停止信号を受信しているか否かを再度判別した結果、前記停止信号を受信していない場合、前記圧縮機の回転を継続させることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にさせる圧縮機と、圧縮機で圧縮したガス冷媒を放熱させて液化させる凝縮器と、凝縮器から供給された液冷媒を蒸発させてガス冷媒として圧縮機に帰還させる蒸発器と、を有する冷却システムにおいて、圧縮機を回転制御する制御部と、圧縮機の回転状態を監視し、停止状態を検出するとその都度停止信号を制御部に出力する圧縮機回転検出部と、を備え、制御部は、圧縮機を起動して所定時間経過する間に停止信号を受信しているか否かを判別し、停止信号を受信している場合、予め定めている時間圧縮機に継続して電源を供給し、その間に停止信号を受信しているか否かを再度判別し、停止信号を受信している場合、圧縮機の電源を切断して圧縮機の回転を停止させることにより、送風機のファン回転が停止して送風が行われなくなったり、凝縮器のアルミフィンに綿埃や粉塵が付着して目詰まりが起きたことを原因としてガス冷媒の冷却が行われなく液化がされなくなった場合に圧縮機の回転を停止させて保護する冷却システムを提供することができる。
また、請求項２の発明によれば、制御部は、予め定めている時間圧縮機に継続して電源を供給し、その間に停止信号を受信しているか否かを再度判別した結果、停止信号を受信していない場合、圧縮機の回転を継続させることにより、圧縮機の初期起動時の単発起動不良が起きた場合にリトライ復帰させて単発起動不良を排除することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却システムの好適な実施の形態について詳細に説明する。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。
図１は本発明の実施の形態である冷却システムをカップ式自動販売機に備えた概念図である。図１に示すように、冷却システム１は、ガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒にする圧縮機２と、送風機５の回転駆動で送られる空気との熱交換により高温高圧のガス冷媒を冷却して液冷媒にする凝縮器４にガス冷媒を送出するガス冷媒管路３と、液冷媒中の塵埃や水分を除去して浄化するドライヤ６と、冷媒管路９、２２に冷媒を分配するＴ型フィッティング７と、弁を開くと凝縮器４で液化された液冷媒を冷媒管路９に通流させる冷媒電磁弁８と、凝縮器４で液化された高圧の液冷媒の圧力を下げるキャピラリチューブ（減圧器）１１と、冷却水槽１０の冷却水Ｗ中に配設され、液冷媒の蒸発熱により蒸発パイプ周域に着氷したアイスバンク（氷魂）との熱交換により冷却水Ｗの温度を略０℃に保つ蒸発器（蒸発コイル）１２と、蒸発器１２の温度を検出して温度信号を出力する水槽蒸発器温度センサ１６と、弁を開くと冷媒管路２２に液冷媒を通流させる冷媒電磁弁２１と、冷媒管路２２、２３を着脱可能に結合する自己シール型のクイックカップリング２２ａ、２３ａと、オーガ式製氷機２０の製氷筒の外周面に巻装された冷媒の蒸発器（蒸発パイプ）２５に送出する冷媒の圧力を下げる膨張弁２４と、蒸発器２５の温度を検出して温度信号を出力する製氷機蒸発器温度センサ２８と、蒸発器２５で蒸発したガス冷媒を圧縮機２に戻す冷媒管路２６、２７を着脱可能に結合する自己シール型のクイックカップリング２６ａ、２７ａと、蒸発器１２、２５から圧縮機２に戻るガス冷媒を合流させるＴ型フィッティング１３と、Ｔ型フィッティング１３で合流したガス冷媒を逆止弁１５を介して圧縮機２に戻す冷媒管路１４と、を備え、冷媒は図中矢印方向に通流する。

図２は、冷却システム１の制御系を示したブロック図である。同図に示すように制御部９０にはメモリ９１やタイマー９２等が付設されている。制御部９０は、メモリ９１に記憶している所定の指令信号やタイマー９２、水槽蒸発器温度センサ１６、製氷機蒸発器温度センサ２８、冷却水アイスバンクセンサ９３、製氷機貯氷量センサ９４、圧縮機回転検出部９５からの入力信号に基づき、圧縮機２、送風機５、冷媒電磁弁８、２１、オーガ式製氷機２０を駆動する。
係る構成で、冷却水アイスバンクセンサ９３がアイスバンク量の減少を検出して検出信号を制御部９０に出力すると、制御部９０が、圧縮機２および送風機５を回転駆動するとともに冷媒電磁弁８を開くと、ガス冷媒は圧縮機２で高温高圧に圧縮されて凝縮器４に送出され、凝縮器４では送風機５から送られてくる空気と高温高圧のガス冷媒とを熱交換して冷却することにより液化した液冷媒は冷媒電磁弁８を通流してキャピラリチューブ１１で減圧され、冷却水槽１０の冷却水Ｗ中に配設されている蒸発器１２のパイプ周域に液冷媒の蒸発熱により着氷させてアイスバンクを成長させる。そしてアイスバンク量が所定の量になると、冷却水アイスバンクセンサ９３から出力される信号に基づいて制御部９０は圧縮機２および送風機５の回転を停止するとともに冷媒電磁弁８を閉じる。

また、製氷機貯氷量センサ９４が貯氷量の減少を検出して検出信号を制御部９０に出力すると、制御部９０が、圧縮機２および送風機５を回転駆動するとともに冷媒電磁弁２１を開き、オーガ式製氷機２０のオーガモータを回転駆動すると、ガス冷媒は圧縮機２で高温高圧に圧縮されて凝縮器４に送出され、凝縮器４では送風機５から送られてくる空気と高温高圧のガス冷媒とが熱交換されて冷却されることにより液化した液冷媒は冷媒電磁弁２１を通流して膨張弁２４で減圧され、オーガ式製氷機２０の製氷筒の外周面に巻装された蒸発器２５を通流すると、水リザーバから供給された飲料水を蒸発器２５を通流する液冷媒の蒸発熱で製氷筒内壁面に薄氷を着氷させ、回転するオーガで薄氷を掻き取りながら押し上げて押出しヘッドで圧縮して氷を製造する。そして貯氷量が所定の量になると、製氷機貯氷量センサ９４から出力される信号に基づいて制御部９０は圧縮機２、送風機５およびオーガ式製氷機２０の回転を停止するとともに冷媒電磁弁２１を閉じる。
図３は制御部９０の制御の第１の実施例を示すフローチャート図である。例えば、冷却水槽１０に貯留している冷却水Ｗを略０℃に保つアイスバンク量が所定量より減少し、冷却水アイスバンクセンサ９３がアイスバンク量減少信号を制御部９０に出力すると、制御部９０は、圧縮機２、送風機５を回転起動するとともに冷媒電磁弁８を開く（ステップＳ１０１）。そして、圧縮機２が起動しない場合には電源を切断して停止させる（ステップＳ１０２）。圧縮機２が起動したときは所定時間（例えば５分間）経過した時（ステップＳ１０３）に水槽蒸発器温度センサ１６が出力している蒸発器１２の温度を制御部９０が受信（ステップＳ１０４）し、蒸発器１２の温度が所定温度（例えば３℃）以上か否かを判別（ステップＳ１０５）して、所定温度以下に下がっている場合は、圧縮機２の回転を継続して冷却水槽１０の冷却水Ｗ中に配設されている蒸発器１２のパイプ周域に液冷媒の蒸発熱により着氷させてアイスバンクを成長させる。しかしながら、蒸発器１２の温度が所定温度以上の場合には、再度水槽蒸発器温度センサ１６が出力している蒸発器１２の温度を制御部９０が受信して温度が上昇しているか否かを判別（ステップＳ１０６）し、温度が上昇していない場合には圧縮機２の回転を継続するが、温度が上昇している場合には圧縮機２の電源を切断して回転を停止（ステップＳ１０７）して、カップ式自動販売機を売り切れ表示にするとともにコントローラ表示画面にエラー表示（ステップＳ１０８）をする。

また、オーガ式製氷機２０の貯氷部に貯氷している氷の量が所定量より減少し、製氷機貯氷量センサ９４が貯氷量減少信号を制御部９０に出力すると、制御部９０は、圧縮機２、送風機５を回転起動するとともに冷媒電磁弁２１を開く（ステップＳ１０１）。そして、圧縮機２が起動しない場合には電源を切断して停止させる（ステップＳ１０２）。圧縮機２が起動したときは所定時間（例えば５分間）経過した時（ステップＳ１０３）に製氷機蒸発器温度センサ２８が出力している蒸発器２５の温度を制御部９０が受信（ステップＳ１０４）し、蒸発器２５の温度が所定温度（例えば０℃）以上か否かを判別（ステップＳ１０５）して、所定温度以下に下がっている場合は、圧縮機２の回転を継続してオーガ式製氷機２０の製氷筒の外周面に巻装された蒸発器２５を通流する液冷媒の蒸発熱で製氷筒内壁面に薄氷を着氷させ、回転するオーガで薄氷を掻き取りながら押し上げて押出しヘッドで圧縮して氷を製造する。しかしながら、蒸発器２５の温度が所定温度以上の場合には、再度製氷機蒸発器温度センサ２８が出力している蒸発器２５の温度を制御部９０が受信して温度が上昇しているか否かを判別（ステップＳ１０６）し、温度が上昇していない場合には圧縮機２の回転を継続するが、温度が上昇している場合には圧縮機２の電源を切断して回転を停止（ステップＳ１０７）して、カップ式自動販売機を売り切れ表示にするとともにコントローラ表示画面にエラー表示（ステップＳ１０８）をする。

次に、図４のフローチャート図を用いて制御部９０の制御の第２の実施例を示す。冷却水槽１０に貯留している冷却水Ｗを略０℃に保つアイスバンク量が所定量より減少し、冷却水アイスバンクセンサ９３がアイスバンク量減少信号を制御部９０に出力すると、制御部９０は、圧縮機２、送風機５を回転起動するとともに冷媒電磁弁８を開く（ステップＳ２０１）。そして、圧縮機２が起動しない場合には電源を切断して停止させる（ステップＳ２０２）。圧縮機２が起動した後は所定時間（例えば１分間）経過する間（ステップＳ２０３）に圧縮機２の回転状態（回転しているか、停止しているか）を監視して停止状態を検出するとその都度停止信号を制御部９０に出力する圧縮機回転検出部９５から出力される停止信号の確認（ステップＳ２０４）を行い、停止信号を１回以上受信しているか否かを判別（ステップＳ２０５）して、停止信号を受信していない場合は、圧縮機２の回転を継続して冷却水槽１０の冷却水Ｗ中に配設されている蒸発器１２のパイプ周域に液冷媒の蒸発熱により着氷させてアイスバンクを成長させる。しかしながら、停止信号を受信している場合には、再度予め定めている時間（例えば１分間）圧縮機２に継続して電源を供給（ステップＳ２０６）して、その間に圧縮機回転検出部９５から出力される停止信号の再確認（ステップＳ２０７）を行い、停止信号を１回以上受信しているか否かを再度判別（ステップＳ２０８）し、停止信号を受信していない場合は圧縮機２の回転を継続して蒸発器１２の周域にアイスバンクを成長させ、停止信号を受信している場合には圧縮機２の電源を切断して回転を停止（ステップＳ２０９）するとともに、カップ式自動販売機を売り切れ表示にするとともにコントローラ表示画面にエラー表示（ステップＳ２１０）をする。この実施例では圧縮機回転検出部９５から出力される停止信号の確認を２回行う実施例で説明しているが、停止信号の確認は３回以上行うようにしても良い。また、圧縮機回転検出部９５は圧縮機２から回転状態を信号線で直接取り出すようにしてもよく、圧縮機２に供給している電源の電流値の変化から判別するようにしてもよい。

尚、蒸発器１２のパイプ周域に液冷媒の蒸発熱により着氷させてアイスバンクを成長させて冷却水槽１０に貯留している冷却水Ｗを略０℃に保つ実施例で説明しているが、製氷筒の外周面に巻装された蒸発器２５を通流する液冷媒の蒸発熱で製氷筒内壁面に薄氷を着氷させ、回転するオーガで薄氷を掻き取りながら押し上げて押出しヘッドで圧縮して氷を製造するオーガ式製氷機２０にも適用できる。
以上説明したように、ガス冷媒を圧縮して高温高圧にさせる圧縮機２と、圧縮機２で圧縮したガス冷媒を放熱させて液化させる凝縮器４と、凝縮器４から供給された液冷媒を蒸発させてガス冷媒として圧縮機２に帰還させる蒸発器１２、２５と、を有する冷却システム１において、圧縮機２を回転制御する制御部９０と、蒸発器１２、２５の温度を検出して温度信号を制御部９０に出力する水槽蒸発器温度センサ１６、製氷機蒸発器温度センサ２８と、を備え、制御部９０は、圧縮機２を起動して所定時間経過時の水槽蒸発器温度センサ１６または製氷機蒸発器温度センサ２８が出力している蒸発器温度が所定温度以上の場合には圧縮機２の回転を停止させることにより、凝縮器４に送風して高温高圧のガス冷媒を冷却して液冷媒にする送風機５のファン回転が停止して送風が行われなくなったり、凝縮器４のアルミフィンに綿埃や粉塵が付着して目詰まりが起こると、ガス冷媒の冷却が凝縮器４で行われなく、その結果、ガス冷媒の液化がされなくなり、高温高圧のガス冷媒で圧縮機２内が高圧になり、圧縮機２を起動させようとしても起動が行われない、所謂圧縮機２の起動不良状態になるが、このように蒸発器１２、２５に液冷媒が供給されなくなると蒸発熱による冷却が行われなくなり、蒸発器１２の温度を検出して温度信号を制御部９０に出力する水槽蒸発器温度センサ１６または蒸発器２５の温度を検出して温度信号を制御部９０に出力する製氷機蒸発器温度センサ２８が出力する温度信号に基づいて制御部９０が圧縮機２を起動して所定時間経過時の蒸発器１２または蒸発器２５の温度が所定温度以上の場合には圧縮機２の回転を停止させることができるので、送風機５のファン回転が停止して送風が行われなくなったり、凝縮器４のアルミフィンに綿埃や粉塵が付着して目詰まりが起きたことを原因としてガス冷媒の冷却が行われなく液化がされなくなった場合に圧縮機２の回転を停止させて保護する冷却システム１を提供することができる。

また、圧縮機２の回転状態を検出して検出信号を制御部９０に出力する圧縮機回転検出部９５を備えているので、制御部９０は、圧縮機２を起動後所定時間を経過した間に圧縮機回転検出部９５が圧縮機２の回転停止状態を検出していた場合には圧縮機２の回転を停止させて保護する冷却システム１を提供でき、また、圧縮機２の初期起動時の単発起動不良が起きた場合にリトライ復帰させて単発起動不良を排除することができる。

本発明の実施の形態における冷却システムの概略図である。 図１に示した冷却システムの制御系を示したブロック図である。 図１に示した冷却システムの制御部の制御を示すフローチャートである。 図１に示した冷却システムの制御部の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 冷却システム
２ 圧縮機
４ 凝縮器
５ 送風機
８ 冷媒電磁弁
１０ 冷却水槽
１２ 蒸発器
１６ 水槽蒸発器温度センサ
２０ オーガ式製氷機
２１ 冷媒電磁弁
２５ 蒸発器
２８ 製氷機蒸発器温度センサ
９０ 制御部
９３ 冷却水アイスバンクセンサ
９４ 製氷機貯氷量センサ
９５ 圧縮機回転検出部

Claims (2)

1. ガス冷媒を圧縮して高温高圧にさせる圧縮機と、前記圧縮機で圧縮したガス冷媒を放熱させて液化させる凝縮器と、前記凝縮器から供給された液冷媒を蒸発させてガス冷媒として前記圧縮機に帰還させる蒸発器と、を有する冷却システムにおいて、
   前記圧縮機を回転制御する制御部と、前記圧縮機の回転状態を監視し、停止状態を検出するとその都度停止信号を前記制御部に出力する圧縮機回転検出部と、を備え、
   前記制御部は、前記圧縮機を起動して所定時間経過する間に前記停止信号を受信しているか否かを判別し、前記停止信号を受信している場合、予め定めている時間前記圧縮機に継続して電源を供給し、その間に前記停止信号を受信しているか否かを再度判別し、前記停止信号を受信している場合、前記圧縮機の電源を切断して前記圧縮機の回転を停止させることを特徴とする冷却システム。
2. 前記制御部は、予め定めている時間前記圧縮機に継続して電源を供給し、その間に前記停止信号を受信しているか否かを再度判別した結果、前記停止信号を受信していない場合、前記圧縮機の回転を継続させることを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

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