JPH04211894A - 自動販売機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、圧縮機を用いて冷媒
の液化，蒸発を繰り返させて低温を得る冷却装置であっ
て、とくに複数商品室に対する最適冷却サイクルでの運
転が、容易な調整で実現できる自動販売機の冷却装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例について図３を参照しながら説明
する。図３（ａ）　は従来例の側面図、図６（ｂ）　は
同じくその蒸発室の平面図である。この従来例では、冷
却すべき商品が収納される四つの商品室が、それぞれ冷
却に係る設定値を目標に温度制御され、冷却は圧縮機を
用いた冷凍サイクル方式による。図３（ａ），（ｂ）　
において、各商品室５Ａ，５Ｂの組が、共通な蒸発室５
Ｃと一つの空間を構成し、この三つの各室間は各壁５ａ
，５ｂ，５ｃによって連通可能に区画される。スライダ
５４が、壁５ｃの孔を開閉できるように設けられる。各
商品室６Ａ，６Ｂについても同様である。すなわち、符
号５の代わりに符号６にした各部材で構成される。冷却
装置の構成は、圧縮機４１と凝縮器４２とを共通にし、
各蒸発室５Ｃ，６Ｃに対応するものとして、電磁弁５１
，毛細管５２，蒸発器５３の組と、電磁弁６１，毛細管
６２，蒸発器６３の組とからなる。各蒸発室５Ｃ，６Ｃ
に、それぞれ各蒸発器５３，６３が設置される。

【０００３】温度制御はサーモスタット５７、サーモス
タット６７によっておこなわれる。サーモスタット５７
、サーモスタット６７は、各蒸発室５Ｃ，６Ｃに設置さ
れた各蒸発器５３，６３の入口部に設けられる。各商品
室５Ａ，５Ｂ，６Ａ，６Ｂの室温に係る制御は次のとお
りである。商品室５Ａで代表して説明する。室温が設定
値以上であれば、電磁弁５１が開かれる。その結果、冷
媒が流れて蒸発器５３は蒸発室５Ｃを冷却する。壁５ａ
の両側の空隙を通しての、蒸発室５Ｃと商品室５Ａとを
含む空間の冷風循環によって、商品室５Ａの室温が低下
する。商品室５Ａの室温が低下するにつれて蒸発器５３
の蒸発温度も低下し、サーモスタット５７の低温設定温
度以下になるとサーモスタット５７の接点は開状態とな
り、電磁弁５１が閉じられる。この後、蒸発器５３の蒸
発温度が上昇してサーモスタット５７の高温設定温度以
上になると、再び電磁弁５１が開かれる。この運転を繰
り返すことにより蒸発温度は一定に保たれる。その結果
、商品室５Ａの温度は蒸発温度付近で一定に保たれるこ
とになる。なお、このとき壁５ｃの孔はスライダ５４に
よって閉鎖される。商品室５Ｂについても同様である。 なお、図３（ｂ）　で冷風は送風機５５によって図の下
部では上昇し、上部では下降するように短い矢印と方向
図記号で示す道順で循環する。また、各商品室５Ａ，５
Ｂの室温を同時に冷却する場合は手動操作形、スライダ
５４で壁５ｃの孔が開放され、蒸発器５３を通過した冷
風を送風機５６によって、図３（ｂ）　の長い矢印と方
向図記号で示す道順でも流すことによって可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したような従
来例では、たとえば各商品室５Ａ，５Ｂの室温が同時に
設定値以上になったときに、同時に各商品室５Ａ，５Ｂ
の冷却を並行的におこなえないから、冷却の速応性が悪
い。その対策として、各商品室５Ａ，５Ｂにそれぞれ蒸
発器を設置すればよいが、膨脹弁として毛細管を用いて
いるために動作範囲が狭く、多くの蒸発器へ冷媒を最適
量だけ分配することが難しいという問題がある。また、
各商品室に蒸発器を設置するために、マルチエアコンで
用いられている方式がある。すなわち、膨脹弁として電
子膨脹弁、たとえばパルスモータ駆動のリニア膨脹弁を
用い、蒸発器の過熱度、つまり飽和蒸気と過熱蒸気との
温度差、言いかえれば、蒸発器出口と入口との温度差を
一定にするように電子膨脹弁の開度制御をおこなうわけ
である。しかし自動販売機の場合には、マルチエアコン
の場合に比べて冷却能力が小さく、したがって冷媒の量
が少ないため、電子膨脹弁の製作が非常に難しく、同時
にコストが増大する等の問題がある。また別の対策とし
て、リニア膨脹弁の代りにオン・オフ弁を用い、蒸発器
の過熱度が一定になるように、パルス幅制御する方式が
ある。この方式には、最適制御のために、オン・オフ弁
を制御する周波数をシステムの時定数に比べて十分小さ
い値に選ぶ必要があり、そのためにオン・オフ弁の寿命
が短くなるという問題がある。

【０００５】この発明の課題は、従来の技術がもつ以上
の問題点を解消し、複数商品室に対する最適冷却サイク
ルでの運転を、容易な調整と低コストで実現する自動販
売機の冷却装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、請求項１に係る自動販売機の冷却装置は、圧縮機を
用いて冷媒の液化，蒸発を繰り返させて低温を得る冷却
装置において、主電磁弁と主毛細管とが直列接続された
主管路と、副電磁弁と副毛細管とが直列接続された副管
路とが並列接続され、この並列接続された管路に前記蒸
発に係る蒸発器が直列接続される蒸発器部が、冷却すべ
き商品を収納する商品室の個数を限度として並列接続さ
れてなり、この各商品室の１個または２個以上の内部に
前記各蒸発器が設置されると共に、前記各商品室の温度
に応じて対応する前記主電磁弁をオン・オフ動作させ、
前記各蒸発器の過熱度に応じて対応する前記副電磁弁を
オン・オフ動作させる制御部を備える。請求項２に係る
自動販売機の冷却装置は、請求項１に記載の装置におい
て、商品室と蒸発室とが１対１に対応する。請求項３に
係る自動販売機の冷却装置は、請求項１または２に記載
の装置において、主電磁弁のオン・オフ動作は、対応す
る商品室の温度が設定値を境界として上・下することに
基づき、また副電磁弁のオン・オフ動作は、対応する蒸
発器の過熱度が設定値を境界として下・上することに基
づく。請求項４に係る自動販売機の冷却装置は、請求項
１ないし３のいずれかの項に記載の装置において、圧縮
機と凝縮器との直列管路に、電磁弁を含む戻し管路の一
または二以上が並列接続され、前記各電磁弁は各主電磁
弁，副電磁弁の動作状態に応じてオン・オフ動作する。

【０００７】

【作用】請求項１に係る自動販売機の冷却装置では、制
御部によって、主電磁弁，副電磁弁が、それぞれ商品室
の温度，蒸発器の過熱度を対応する設定値に一致させる
ようにオン・オフ動作する。すなわち「結果」に当たる
商品室温度と、「原因」に当たる蒸発器の過熱度とに基
づき、２段構えで冷却制御がおこなわれるから、最適な
冷凍サイクル運転が可能になる。商品室と蒸発器とが全
て１対１に対応しなくて、たとえば部分的に２個の商品
室に１個の蒸発器が共用されることもあり得る。請求項
２に係る自動販売機の冷却装置では、商品室と蒸発器と
が１対１に対応するから、商品室ごとの冷却がおこなわ
れる。請求項３に係る自動販売機の冷却装置では、主電
磁弁のオン・オフ動作は、対応する商品室の温度が設定
値を境界として上・下することに基づいて、また副電磁
弁のオン・オフ動作は、対応する蒸発器の過熱度が設定
値を境界として下・上することに基づいて、それぞれな
される。請求項４に係る自動販売機の冷却装置では、圧
縮機と凝縮器との直列管路に並列接続される戻し管路の
各電磁弁は、各主電磁弁，副電磁弁の動作状態に応じ、
すなわち、各蒸気管路を流れる冷媒流量の総和が大きい
ときは、戻し流量を少なくするように、逆に総和が小さ
いときは、戻し流量を多くするようにオン・オフ動作す
る。

【０００８】

【実施例】本発明に係る自動販売機の冷却装置の実施例
について、構成図である図１と、動作を示す各種信号の
タイムチャートである図２とを参照しながら説明する。 図１において、１は圧縮機、２は凝縮器、矢印付き横線
で範囲を示した部分は蒸発器部１０，２０，３０で、詳
しくは後述するように、蒸発器，電磁弁，毛細管からな
る発明の要部である。電磁弁３と毛細管５との直列接続
された管路、および電磁弁４と毛細管６との直列接続さ
れた管路の並列接続されたものが、圧縮機１と凝縮器２
とに並列に設けられ、戻し管路を構成する。８は制御回
路で、冷凍サイクル全体の動作を制御する。

【０００９】各蒸発器部１０，２０，３０は、ここには
図示してない各商品室に対応して設置される。蒸発器部
１０で代表して説明する。蒸発器部１０の構成は、主電
磁弁１１と主毛細管１３とが直列接続された主管路と、
副電磁弁１２と副毛細管１４とが直列接続された副管路
とが並列接続され、この並列接続された管路に蒸発器１
５が直列接続される。蒸発器１５は商品室に設置され、
その商品室を冷却する。主電磁弁１１は、商品室の温度
に基づいて冷媒の流量を操作し、副電磁弁１２は、蒸発
器１６の過熱度に基づいて冷媒の流量を操作する。もち
ろん、この操作には制御回路８が介在する。この二つの
冷媒流量の操作によって冷却動作が総合的、合理的にお
こなわれる。

【００１０】蒸発器部１０に対応する商品室の温度は温
度センサ１８によって測定され、蒸発器１５の過熱度は
、内部の温度センサ１６と、出口の温度センサ１７とに
よって測定される。既に述べたように、温度センサ１６
で飽和蒸気の温度を、温度センサ１７で過熱蒸気の温度
を測定し、その温度差が過熱度になる。

【００１１】なお、主電磁弁１１，主毛細管１３の管路
の流量係数は、実際上主毛細管１３の流量係数で代表さ
れ、０．３６である。なお主毛細管１３は、　　内径１
．１ｍｍ，長さ２ｍであり、副電磁弁１２，副毛細管１
４の管路の流量係数は、０．１８である。ここで、管路
ないし毛細管の流量係数とは、その流れやすさ、または
流体を貫流させる能力の尺度で、単位差圧のときの流量
で表される。この並列管路ないし並列毛細管の流量係数
は、０．１８〜０．５４の範囲で可変である。言いかえ
れば、この範囲で流量を変えることによって、蒸発器１
５の冷却能力を３倍変化させることができるわけである
。 ところで、各蒸発器部は各商品室に１対１で対応するこ
とに限定されず、たとえば２個の商品室に１個の蒸発器
部が共用されることも可能である。

【００１２】この実施例の動作について、図２の各種信
号のタイムチャートを参照しながら説明する。同図にお
いて、Ｄｍ，Ｄｎ：主電磁弁，副電磁弁の各状態信号（
オン・オフ状態）、Θ：商品室温度、Θｓ：室温の設定
温度、Δ：蒸発器の過熱度、Δｓ：過熱度の設定値、で
ある。なお、商品室温度，主電磁弁などは、ある代表し
た商品室に対応するものである。

【００１３】初期には、Θ，Δは、各々対応するΘｓ，
Δｓを超えた、または未満の状態にあるから、Ｄｍ，Ｄ
ｎはいずれもＯＮ状態である。すなわち、蒸発器部には
冷媒が最大流量で流れ、蒸発器の冷却能力が増大する。 その結果、Δが増し、Δｓに達するとＤｎがＯＦＦにな
る。さらに時間的に遅れて、Θが低下してΘｓに達する
と、ＤｍがＯＦＦになる。なお、Θの低下が、Δの低下
より遅れるのは、Δが原因で、Θがその結果であること
による。

【００１４】またＤｍは、ΘがΘｓ近傍の狭い範囲で上
下するのに応じ小刻みにＯＮ−ＯＦＦする、つまり設定
温度をΘｓとしてＯＮ−ＯＦＦ制御がおこなわれる。同
様にＤｎも、ΔがΔｓ近傍の狭い範囲で上下するのに応
じて小刻みにＯＮ−ＯＦＦする、つまり設定加熱度をΔ
ｓとしてＯＮ−ＯＦＦ制御がおこなわれる。なお、Δの
上昇速度は、ＤｎだけがＯＮのときと、Ｄｍ，Ｄｎがと
もにＯＮのときとでは前者の方が若干緩やかになる。図
２には、そのことは表現してない。

【００１５】終わりに、図１における戻し管路の働きに
ついて説明する。この戻し管路の機能は、各蒸発器部１
０，２０，３０に係る冷媒流量に応じて、圧縮機１，凝
縮器２から供給する見掛け上の冷媒の流量を適正値に調
整する、言いかえれば、圧縮機１に負荷変動を生じさせ
ないようにすることである。したがって、各蒸発管路の
いずれにも冷媒が流れないときには、圧縮機１，凝縮器
２は動作しないから、戻し管路はその機能が不要で、各
電磁弁３，４ともオフに、つまり閉鎖状態にする。蒸発
管路の一つだけに冷媒が流れるときには、戻し流量をや
や多めにする必要があるから、各電磁弁３，４ともオン
に、つまり開放状態にする。また、蒸発管路の二つに冷
媒が流れるときには、戻し流量はやや少なめにする必要
があるから、各電磁弁３，４のいずれか一方だけ、たと
えば電磁弁３だけをオン状態にする。蒸発管路の三つ全
てに冷媒が流れるときには、戻し流量は必要ないから、
各電磁弁３，４ともオフ状態にする。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に係る装置では、制御部によっ
て、主電磁弁，副電磁弁が、それぞれ商品室の温度，蒸
発器の過熱度を対応する設定値に一致させるようにオン
・オフ動作する。したがって、■複数商品室に対する最
適冷凍サイクルでの運転が実現できる、■特殊な部品を
使用せず、かつ簡素な構成にしてあるから、最適冷凍サ
イクルの運転に係る調整が、非常に容易である、■構造
と動作とが簡単であるから、最適冷凍サイクルでの運転
が、信頼性高くかつ低コストで実現する。とくに請求項
２に係る装置では、商品室と蒸発器部が１対１に対応す
るから、温度制御が良好におこなわれる。とくに請求項
３に係る装置では、主電磁弁のオン・オフ動作は、対応
する商品室の温度が設定値を境界として上・下すること
に基づいて、また副電磁弁のオン・オフ動作は、対応す
る蒸発器の過熱度が設定値を境界として下・上すること
に基づいてなされる。したがって、制御アルゴリズムが
簡単であるため、制御動作の信頼性向上が図れる。とく
に請求項４に係る装置では、圧縮機，凝縮器の直列管路
に並列接続される戻し管路の各電磁弁は、各主電磁弁，
副電磁弁の動作状態に応じ、すなわち各蒸気管路を流れ
る冷媒流量の総和が大きいときは、戻し流量を少なくす
るように、逆に総和が小さいときは、戻し流量を多くす
るようにオン・オフ動作する。したがって、各商品室の
温度状態に応じ冷媒の流量総和が変動することがあって
も、圧縮機には負荷変動を生じさせることなく、各商品
室に対応する蒸発器に最適量の冷媒を分配することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例の構成図

【図２】この実施例における各種信号のタイムチャート

【図３】従来例に関し、（ａ）　はその側面図、（ｂ）
　はその蒸発室の平面図

【符号の説明】

１　　　　圧縮機 ２　　　　凝縮器 ３，４　　　　電磁弁 ５，６　　　　毛細管 ８　　　　制御回路 １０，２０，３０　　　　蒸発器部 １１，２１，３１　　　　主電磁弁 １２，２２，３２　　　　副電磁弁 １３，２３，３３　　　　主毛細管 １４，２４，３４　　　　副毛細管 １５，２５，３５　　　　蒸発器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機を用いて冷媒の液化，蒸発を繰り返
   させて低温を得る冷却装置において、主電磁弁と主毛細
   管とが直列接続された主管路と、副電磁弁と副毛細管と
   が直列接続された副主管路とが並列接続され、この並列
   接続された管路に前記蒸発に係る蒸発器が直列接続され
   る蒸発器部が、冷却すべき商品を収納する商品室の個数
   を限度として並列接続されてなり、この各商品室の１個
   または２個以上の内部に前記各蒸発器が設置されると共
   に、前記各商品室の温度に応じて対応する前記主電磁弁
   をオン・オフ動作させ、前記各蒸発器の過熱度に応じて
   対応する前記副電磁弁をオン・オフ動作させる制御部を
   備えることを特徴とする自動販売機の冷却装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の装置において、商品室と
   蒸発器とが１対１に対応することを特徴とする自動販売
   機の冷却装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の装置において、
   主電磁弁のオン・オフ動作は、対応する商品室の温度が
   設定値を境界として上・下することに基づいて、また副
   電磁弁のオン・オフ動作は、対応する蒸発器の過熱度が
   設定値を境界として下・上することに基づいてなされる
   構成にしたことを特徴とする自動販売機の冷却装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれかの項に記載の
   装置において、圧縮機と凝縮器との直列管路に、電磁弁
   を含む戻し管路の一または二以上が並列接続され、前記
   各電磁弁は各主電磁弁，副電磁弁の動作状態に応じてオ
   ン・オフ動作する構成にしたことを特徴とする自動販売
   機の冷却装置。