JPH04257094A

JPH04257094A - 自動販売機の冷却装置

Info

Publication number: JPH04257094A
Application number: JP1813491A
Authority: JP
Inventors: Yukimasa Tachibana; 橘　幸正; Shozo Iwamoto; 岩本　昌三; Ryuichi Takada; 高田　隆一
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-02-12
Filing date: 1991-02-12
Publication date: 1992-09-11

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、冷凍サイクルを用い
た冷却装置であって、とくに複数の商品室からなる自動
販売機を効率よく冷却でき、容易な調整と低コストで実
現する冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一従来例について図６を参照しながら説
明する。図６（ａ）　は一従来例の側面図、図６（ｂ）
　は同じくその蒸発室の平面図である。この一従来例で
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６（ａ），（
ｂ）　において、各商品室５Ａ，５Ｂの組が、共通な蒸
発室５Ｃ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。この商品室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５
４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６（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
，５Ｂ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６（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】別の従来例について、その構成図である図
７と、動作を示す各種信号のタイムチャートである図５
とを参照しながら説明する。図７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各蒸
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。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管路と、副
電磁弁１２と副毛細管１４とが直列接続された管路とが
並列接続され、この並列接続された管路に蒸発器１５が
直列接続される。主電磁弁１１は、商品室の温度が設定
温度より低い場合に開かれ、副電磁弁１２は、主電磁弁
１１と同時に開き、蒸発器１６の過熱度が設定値、例え
ば５℃より小さくなった場合に閉止する。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。

【０００５】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
、蒸発器入り口部に設けた温度センサ１６と、出口の温
度センサ１７の各値の差として測定される。主電磁弁１
１，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、例えば０．３６である。このとき、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１４の管路の流量係数
は、０．１８である。なお、管路ないし毛細管の流量係
数とは、その流れやすさの尺度で、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
１５の冷却能力を３倍変化させることができる。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。

【０００６】この別の従来例の動作について、図５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。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，Ｄｎ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が上昇し、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。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小刻みにＯＮ
−ＯＦＦする、つまり設定加熱度をΔｓとしてＯＮ−Ｏ
ＦＦ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５には、そのこと
は表現してない。

【０００７】終わりに、図７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、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、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。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したような一
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，５
Ｂの冷却を並行的に行えないから、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。

【０００９】別の従来例では、複数商品室に対する最適
冷却サイクルでの運転が可能となる、特殊な部品を使用
せず簡素な構成であるから運転に係る調整が容易である
、構造と動作が簡単であるから信頼性が高い、などの長
所がある。しかし反面、全て電子制御方式をとっている
から、精度の高い温度センサ，増幅器や、図７の制御回
路８に図示してないＡ／Ｄコンバータ，電磁弁制御部な
どを必要とし、これらが装置のコスト増大の要因となる
。

【００１０】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。

【００１１】

【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管
路と、副電磁弁と副毛細管とが直列接続された管路とが
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・オフ動作させる制御部と、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
作させるため、前記蒸発器での圧力と、その出口側温度
に対応する圧力との差圧が、設定値に対して上・下する
ことに基づきオン・オフ信号を出力する接点付きダイヤ
フラム形駆動部とを備える。

【００１２】請求項２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
された管路と、副操作弁と副毛細管とが直列接続された
管路とが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・オフ動作させる制御部を備え、
前記副操作弁は、対応する前記蒸発器の過熱度に応じて
前記蒸発器での圧力と、その出口側温度に対応する圧力
との差圧が、設定値に対して上・下することに基づきオ
ン・オフ動作するダイヤフラム形操作弁である。

【００１３】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、商品室と蒸発
器とが１対１に対応するように構成される。

【００１４】

【作用】請求項１または３に係る自動販売機の冷却装置
では共通に、主電磁弁が、制御部により商品室の温度を
対応する設定値に一致させるようにオン・オフ動作し、
副電磁弁が、接点付きダイヤフラム形駆動部の接点を介
して蒸発器の過熱度を、対応する設定値に一致させるよ
うにオン・オフ動作する。なお、商品室と蒸発器とが全
て１対１に対応せず、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る。

【００１５】請求項２または３に係る自動販売機の冷却
装置では共通に、主電磁弁が、制御部により商品室の温
度を対応する設定値に一致させるようにオン・オフ動作
し、ダイヤフラム形副操作弁が、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。な
お、商品室と蒸発器とが全て１対１に対応せず、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
ともある。

【００１６】請求項３に係る自動販売機の冷却装置では
特に、商品室と蒸発器とが１対１に対応するから、各商
品室に対して冷却がおこなわれる。

【００１７】

【実施例】本発明に係る自動販売機の冷却装置の第１実
施例について、以下に図を参照しながら説明する。図１
は第１実施例の構成図である。図１において、この第１
実施例が、図７に示した別の従来例と異なる点は、過熱
度の検出とこれに基づく制御の方式にある。すなわち、
前者の蒸発器部１００で代表して述べると、後者の蒸発
器部１０における各温度センサ１６，１７の代わりに、
前者では駆動部１９が用いられる。この駆動部１９は、
接点付きダイヤフラム形の構造をとり、蒸発器１５の過
熱度に応じて副電磁弁１２を直接オン・オフ動作させる
ため、蒸発器１５での圧力と、その出口側温度に対応す
る圧力との差圧が、設定値に対して上・下することに基
づいてオン・オフ信号を出力する。これに関連して、別
の従来例における制御回路８に代えてより簡素な制御回
路７が用いられる。以下、駆動部１９について詳しく説
明する。

【００１８】図３は駆動部１９の断面図である。図３に
おいて、駆動部１９は主として、ダイヤフラム７１と、
これに直角に固着された棒７２と、この棒７２の先端の
動きによって作動するスイッチ７３とからなる。ダイヤ
フラム７１の右側には蒸発器１５の圧力が、同じくその
左側には感温筒７０を介して、蒸発器１５の出口側温度
に対応する圧力がそれぞれ作用する。この差圧は、蒸発
器１５の過熱度を表すことになり、設定値に相当する、
ダイヤフラム７１に作用する符号を付けてないバネの力
に対して上・下することによって、棒７２を介してスイ
ッチ７３を作動させて、オン・オフ信号を出力させ、こ
のオン・オフ信号が図１の副電磁弁１２をオン・オフ動
作させる。要するに駆動部１９は、図７において各温度
センサ１６，１７の温度信号に基づき制御回路８が発揮
したと同じ機能を、機械的な構成によって発揮するわけ
である。当然、コスト低減が図れる。なお第１実施例の
動作は、既に説明した別の従来例の各種信号のタイムチ
ャートである図５によって全く同様に説明することがで
きる。

【００１９】次に、第２実施例について以下に図を参照
しながら説明する。図２は第２実施例の構成図である。この第２実施例が、図１に示した第１実施例と異なる点
は、前者の蒸発器部１０１で代表して述べると、後者の
蒸発器部１００における駆動部１９および副電磁弁１２
の代わりに、前者では副操作弁８１が用いられる。この
副操作弁８１は、ダイヤフラム形操作弁の構造をとり、
蒸発器１５の過熱度に応じて、つまり蒸発器１５での圧
力と、その出口側温度に対応する圧力との差圧が、設定
値に対して上・下することに基づいてオン・オフ動作す
る。以下、副操作弁８１について詳しく説明する。

【００２０】図４は副操作弁８１の断面図である。図４
において、副操作弁８１は、符号を付けてないダイヤフ
ラムの左側には蒸発器１５の圧力が、同じくその右側に
は感温筒７０を介して、蒸発器１５の出口側温度に対応
する圧力が、それぞれ作用する。この差圧は、蒸発器１
５の過熱度を表すことになり、設定値に相当する、ダイ
ヤフラムに作用するバネの力に対して上・下することに
よって、オン・オフ動作する。若干補足すると、副操作
弁８１は、弁径を大きくし、つまり流量ゲインを大きく
することによってオン・オフ弁として動作するようにし
てある。したがって、副操作弁８１は、第１実施例と同
様に、図７において各温度センサ１６，１７の温度信号
に基づき制御回路８が発揮したと同じ機能を、機械的な
構成によって発揮するわけで、当然コスト低減が図れる
。なお第２実施例の動作は、別の従来例に係る図５にお
けるＤｎを、副電磁弁の状態信号でなく、副操作弁の状
態信号と読み替えることによって、全く同様に説明する
ことができる。

【００２１】

【発明の効果】請求項１または３に係る自動販売機の冷
却装置では共通に、主電磁弁が、制御部により商品室の
温度を対応する設定値に一致させるようにオン・オフ動
作し、副電磁弁が、接点付きダイヤフラム形駆動部の接
点を介して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。なお、商品室と蒸発器と
が全て１対１に対応せず、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る。したがって
、■「結果」に相当する商品室温度と、「原因」に相当
する蒸発器の過熱度とに基づいて、２段構えで冷却制御
がおこなわれることになるから、最適な冷凍サイクル運
転が可能になる、■多数の商品室を備える自動販売機に
容易に対応できる、■制御範囲が広く調整が容易になる
、■過熱度に基づく制御用の副電磁弁が、機械的な接点
付きダイヤフラム形駆動部によって駆動されるから、電
子制御方式によるよりコスト低減が図れる──などの効
果がある。

【００２２】請求項２または３に係る自動販売機の冷却
装置では共通に、主電磁弁が、制御部により商品室の温
度を対応する設定値に一致させるようにオン・オフ動作
し、ダイヤフラム形副操作弁が、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。な
お、商品室と蒸発器とが全て１対１に対応せず、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
ともある。その結果、請求項１または３に係る自動販売
機の冷却装置におけるのと同様に、■最適な冷凍サイク
ル運転が可能になる、■多数の商品室を備える自動販売
機に容易に対応できる、■制御範囲が広く調整が容易に
なる、また特に■過熱度に基づく制御用の副操作弁が、
ダイヤフラムによる機械式直動形であるから、電子制御
方式によるよりコスト低減が図れる──などの効果があ
る。

【００２３】請求項３に係る自動販売機の冷却装置では
特に、商品室と蒸発器とが１対１に対応するから、各商
品室に対して冷却がおこなわれ、各商品室ごとに最適な
温度制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例の構成図

【図２】同じ
くその第２実施例の構成図

【図３】第１実施例における
駆動部の断面図

【図４】第２実施例における副操作弁の
断面図

【図５】第１，第２の各実施例と別の従来例とに
共通な各種信号のタイムチャート

【図６】一従来例に関し、（ａ）　はその側面図、（ｂ
）　はその蒸発室の平面図

【図７】別の従来例の構成図

【符号の説明】

７　　　　制御部１２　　　　副電磁弁２２　　　　副電磁弁３２　　　　副電磁弁１９　　　　駆動部２９　　　　駆動部３９　　　　駆動部８１　　　　副操作弁８２　　　　副操作弁８３　　　　副操作弁７０　　　　感温筒１００　　　　蒸発器部１０１　　　　蒸発器部２００　　　　蒸発器部２０１　　　　蒸発器部３００　　　　蒸発器部３０１　　　　蒸発器部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮機を用いて冷媒の液化，蒸発を繰り返
させ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管路と、副電磁弁と副毛細管とが直
列接続された管路とが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・オフ動作させる制
御部と、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・オフ動作させるため、前記蒸発器での圧
力と、その出口側温度に対応する圧力との差圧が、設定
値に対して上・下することに基づきオン・オフ信号を出
力する接点付きダイヤフラム形駆動部とを備えることを
特徴とする自動販売機の冷却装置。
【請求項２】圧縮機を用いて冷媒の液化，蒸発を繰り返
させ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管路と、副操作弁と副毛細管とが直
列接続された管路とが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・オフ動作させる制
御部を備え、前記副操作弁は、対応する前記蒸発器の過
熱度に応じて前記蒸発器での圧力と、その出口側温度に
対応する圧力との差圧が、設定値に対して上・下するこ
とに基づきオン・オフ動作するダイヤフラム形操作弁で
あることを特徴とする自動販売機の冷却装置。
【請求項３】請求項１または２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。