JPS6287777A - 温度管理装置 - 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】 「産業上の利用分野」 この発明は、食品売場の陳列温蔵ケースや陳列冷凍ケー
ス、自動販売機、や倉庫などに装備された温蔵庫・冷凍
機等の温度管理装置において、節電を成し得るようにし
た温度管理装置に関するものである。

「従来の技術」 電力コストの低減や限りある資源の有効利用を図るため
゛電気４を器の省エネ対策の研究が盛んになされている
。中でも電気−熱交換器の−っである冷凍機は熱力学的
な限界から効率が悪く非常に大きな電力を消費するため
効果的な節電方法の開発の要望が強い。

従来のこの種冷凍機の節電は、冷凍装置の圧縮機やその
圧縮機駆動用モーターなどを構造的に改良することで行
なっていた。

「発明が解決しようとする問題点」 しかして、上記従来の冷凍機に対するｆＭｔ方法は、技
術的にほぼ完成に近い状態に達しており、更に大幅なＩ
！ｉ電を期待することは非常に困難な状況であった。

このことは、温蔵庫においても同様である。

この発１貝は斯かる従来技術の欠点に鑑みなされたもの
であり、筒中な構成で節電を図ることのできる冷凍機や
温蔵Ｅｆｔなどの温度′１′？理装置を提供することを
目的とする。

「問題点を解決するための手段」 上記目的に沿うこの発明の構成は、被温度管理対象に熱
を供給する熱供給装置と、被温度管理対象内部の気体を
循環させる送風装置とを備えた温度管理装置に於いて、
前記送風装置に循環量制御装置を装備し、この循環量Ｗ
箇装置は、送風装置の送風能力を増大可能な送ＨＬ俺力
増大装置と、熱供給装置の稼動中は送風源力増大装置の
作動で、気体循環量を大とし、熱供給装置の停止中は気
体循環量を小にせしめる循環量制御装置とを含むことを
要旨とするものである。

要するに本発明は温熱或いは冷熱の熱供給装置が稼動し
ている聞込風装置の能力を高めて熱供給効率を上昇し、
また、熱供給装置が停止している間、被温度管理対象の
気体循環量が被温度管理対象と外部との間の熱交換率に
影響を与えることから、気体循環量を低減し熱交換率を
小さくして被温度管理対象の温度変化を抑え、効果的な
節電を成しうるようにしたことを特徴とする。

「実施例」 次に本発明の望ましい実施例を図面を参照しながら説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係る自動販売機を示す回路
図である。

自動販売機の本体１０には、多数の缶ジュース１２を貯
蔵する冷凍室１４、必要に応じて冷凍室１４から商品取
出口１６に缶ジュース！２を供給するための商品供給機
構１８、冷凍装置の一部を成す圧縮機（コンプレッサ）
２０、この圧縮機２０を駆動するための電動機２２、冷
凍室１４内の空気を循環させるファンモータ２４、蛍光
灯、マイクロコンピュータシステムなどが装備されてい
る。冷凍室１４には、ファンモーター２４に取着された
ファン４８に対向して冷凍装置の一部をなす蒸発器２８
が備えられている。

また、冷凍室１４の下部には温度センサの一例としての
サーモスタット２６が設けられており、温度変化に伴な
うスイッチ動作に連動して前記電動機２２の稼動制御が
行なわれるようになっている。

電動ｊａ２２は商用型［ＡＣｌｏｏＶから接点スイッチ
４６位相制御装置１００を介して電源が供給される。

接点スイッチ４６はサーモスタット２Ｂが閉じたときの
通電で励磁されるリレーコイル４４によって閉じるよう
になっている０位相制御回路１００は、　１００Ｖ定格
の電動４ｍ！２２の定常運転中に約８５Ｖ程度の電圧を
印加して回転数−トルク特性上の動作点を変化させ、圧
縮機２０のス距力を殆ど変えることなく電動ａ２２の効
率を改善しもって節電を図るためのものである。この位
相制御装置１００は、起動補償機１ｔを有しており、電
動機２２の起動時にはｔｏｏｖの電圧がそのまま電動機
２２に掛かるようになっている。

一方、ファンモータ２４は既存の自販機に備えられたも
ので例えば１００ｖ定格である。このファンモータ２４
とＡｃｉｏｏｖＭＬ源との間に送風量増大用昇圧装置と
してのｌ００Ｖ：１１５Ｖのトランス１０２と、循環量
制御装置としての位相制御装置１０４が設けられている
。この位相制御装２ｆｆｉ　１０４は、トライア−２り
１０６と、トリガ回路１０８及び位相制御調整回路１１
０とから成る。

トリガ回路１０８は、固定抵抗Ｒ１，可変抵抗Ｒ２、コ
ノデンサＣ１が直列接続されたのちトライアック１０６
の７１．７２間に並列接続され、かつ、Ｒ２とＣｌ　＋
１１１がＢＳＢ素子を介してトチイアツク１０Ｂのゲー
ト端子Ｇに接続されてなる。

また１位相制御調整回路１１０は、Ｒ２の両端に所定向
きで接続されたダイオード０１〜Ｄ４から成るダイオー
ドブリッジ１１２　と、口１と口２の接続点と０３と［
１４の接続点間に挿入されたサイリスタ（ＳＣＲ）とか
ら成り、このＳＣＨにゲート信号が入力されるとＳＣＲ
が導通しＲ２を短絡させるようになっている。

このトリガー回路１０８は、Ｒ２が短絡されないとき、
トチイアツク！０８のＴｌ側が正、　７２側が負の期間
中Ｃ１からＲ２，Ｒ１と電流が流れ、逆にＴｌ側が負、
　Ｔ２側が正の期間中Ｒ１，Ｒ２からＣ１へとｉｔｔ流
が流れ、いずれの場合にも極性が変わってからＣ１とＲ
１゜Ｒ２で決まる所定の充電時間後にＳＢＳをスイッチ
ングさせてトチイアツク１０ＢのＧ端子に負又は正のト
リガパルスを印加する。

トリカー回路１０８からトリガパルスを入力するとトチ
イアツク１０Ｂは導通し、その後Ｔｌ、　７２間を流れ
る電流が零となるまで導通状態を保つ、入力電圧が零電
圧になってからトリガパルスを受けてトチイアツク１０
Ｂが導通するまでを位相角という、この位相角は、可変
抵抗であるＲ２を調節して可変することが出来、この実
施例では例えば、抵抗Ｒ２の両端を短絡しない状態でト
ランス１０２より入力したＡＣ１１５Ｖの電圧（ライン
電圧）を８ＱＶに落としてファンモータ２４に供給する
値に設定されている。このときの位相角を以下「通常位
相角」と言う。

これに対し、Ｒ１はＲ２に比べて遥かに小さく、抵抗Ｒ
２の両端が短絡されたとき、非導通角が零近くの最小位
相角となるように設定されており、この際、ファンモー
タ２４にはトランス１０２からの入力電圧ＡＣ１１５Ｖ
がほぼそのまま印加されるようになっている。

なお、Ｒ１の値を適当に変更することにより、前記最小
位相角のかわりにＲ２の両端短絡時に負荷に掛かる電圧
が例えば１１０ｖとなるような位相角に設定することも
できる。

なお、トリガー回路１０８中のＣ１にヒステリシスの軽
減回路を付加するようにしてもよい。

電動Ｊａ２２側の電源供給系には運転検出回路２００が
設けられている。この運転検出回路２００は、本実施例
では接点スイッチ４６の負荷側に位相制御装置１００．
電動機２２と並列に備えられたトランス２０２と、この
トランス２０２の二次側（低圧側）に接続された直流化
回路２０４とから成り、接点スイッチ４６が閉じている
間直流の匣転検出信号としてのゲート信号が直流化回路
２０４からＳＣＲのゲート端子に印加されるようになっ
ている。　ＳＣＲのゲート端子とカソード間には電流調
整抵抗Ｒ３が設けられている。

従って、電動機２２が運転中はファンモータ２４に１１
５Ｖの定格より高い高電圧が掛かり、電動＠２２が停止
中は８０Ｖの低電圧が掛かることになる。

前記サーモスタット２６は所定の上限温度に達すると回
路を閉じリレーコイル４４を通電せしめる。

このリレーコイル４４の励磁で接点スイッチ４Ｂが閉じ
、電動機２２の運転が開始されて圧縮＠２０が駆動され
冷凍室１４の冷凍がなされる。

逆に、サーモスタット２Ｂは所定の下限温度に達すると
回路を開きリレーコイル４４を消磁して接点スイッチ４
６を開かせ電動機２２の運転を停止させるファンモータ
ー２４は本実施例では常時回転されるようになっている
。

ファンモーター２４は、負荷が速度の２乗に比例したト
ルクを必要とするファン４８なので、１００Ｖ用フアン
モーター２４の場合、ＩＱＯＶ運転時に較べて印加電圧
が上昇すると回転数が増大し冷凍室１４内の空気の循環
量が大きくなり、逆に印加電圧が下がると回転数が低下
し、冷凍室１４内の空気の循環量が減少する。

ファンモータ２４は、冷凍室１４に冷気を循環させて室
内を均一な温度に保つ機能と、蒸発器２８に絵風して蒸
発器２８の吸熱効率（冷却効率）を増大させる機部を有
している。

圧縮機２０が稼動すると蒸発器２日で冷媒が蒸発し蒸発
器２８の周りから熱を奪う、この際、ファンモータ２４
が定格より大Ｓな電圧を人力Ｉ７て高凍回転するので定
格回転時に較べて蒸発器２８に大量の空気が当流し吸熱
作用が大幅に促進される。このため、冷凍装置の電気−
熱交換率が向上し速やかに温度が低下するので１回当り
の電動機２２Ｊ！ｌ！転継続時間は短くて済む。

これとは逆に、圧縮機２０が止まっている場合は次のよ
うになる。

空気循環量が減少してもある程度以上の循環量があれば
冷凍室１４内の温度はほぼ均一な一定温度に保たれる一
方、冷凍室１４内の空気循環量の低減で、冷凍室１４と
外気との間の隔壁１４Ａに沿った冷凍室１４内側の気波
速度が小さくなるため、冷凍室１４と外気との間で生じ
る熱交換作用が弱くなり、冷凍室１４からの冷熱の逃げ
、即ち、冷凍室１４の温度上昇が抑制される。

このため、冷凍室１４内が一旦ある温度まで冷凍されサ
ーモスタット２６がオフすると２外部からの熱の入り込
みが少ないので、次にサーモスタット２Ｂがオンする上
限温度まで冷凍室！４の温度が上昇するのに長時間を要
し、従って等価的に熱的負荷が減少したことになり冷凍
室１４の冷凍に必要な電力消費量が少なくて済む。これ
により、検数２程度の節電が可能となる。この１ｉｔｕ
は、ファンモータ２４の回転速度を変えること、例えば
印加電圧を変えることなどで可変できる。具体的には、
前述したトリガー回路１０Ｂ中のＲ２の抵抗値を変えれ
ばよい。

「作用」 次に、上記実施例の全体的動作を説明する。

予めファンモータ２４、その他の負荷５０に電流が流れ
るため、トチイアツク１０６は通常位相角で電圧の位相
制御を行なっているものとする。従って、ファンモータ
２４側の電圧は８０Ｖとなっている。

まず、冷凍室１４が上限温度より低くサーモスタット２
Ｇの回路が開いて電動機２２が停止しているものとする
。

ファンモータ２４は８０Ｖの印加電圧により低速度で回
転し冷凍室１４内の空気をゆっくり循環させる、前述し
たように、ある程度の空気の循環があるので冷凍室１４
は全体としてはほぼ一定温度となっており、商品１２は
いずれも所定の温度状態に管理される。

一方、冷却装置の不作動で、冷凍室１４の温度は徐々に
上昇していくが、空気の循環ｒ五が小さいので、隔壁１
４Ａ挟んだ外気と冷凍室１４に生じる熱交換作用が弱く
、従って外気との間に温度差があっても、冷凍室１４の
温度上昇速度は遅い。

このことは、サーモスタット２Ｂがオフしてから次に、
サーモスタット２６がオンするまでの時間間隔を長くす
る結果となり、冷凍室１４の熱的ｊ１荷が小さくなった
のと等価である。このため、冷凍室１４の冷凍に必要な
電力消費量を減少できる。

その後時間が経過し、冷凍室１４の温度が上昇して」二
限温度に達すると、サーモスタット２６の回路が閉じる
。サーモスタット２６がスイッチを閉じると、接点スイ
ッチ４Ｇが閉じる。

すると、位相制御装ｆ！１１００の起動補償回路（図示
せず）が働き、初め１００ｖの円滑な起動動作に十分な
電圧がかけられ電動機２２がスムーズに起動する。そし
て例えば定常運転に入る約４８が後から位相制御装置１
００は８５Ｖを出力し電動機２２自体に対するｉ電制御
を行なう、電動機２２の運転は冷凍室１４の温度が所定
の下限温度に下りサーモスタット２６が開くまでなされ
る。

接点スイッチ４６が閉じ電動１１２２が稼動されると運
転検出回路２００がこれを検出し、ゲート信号をＳＣＲ
に出力する。　ＳＣＲはゲート信号の入力に付勢されて
導通しＲ２を短絡状態にする。このためトラ。

イアツク１０６は最小の位相角で位相制御を行ないファ
ンモータ２４にはトランス２０２の２次側の出力である
１１５Ｖの電圧がそのまま印加される。

従って、ファンモータ２４はｔｏｏｖの定格電圧より高
い１１５Ｖの電圧を入力し定格回転数より遥かに高い回
転数で回転し、大量の空気を蒸発器２８に電流させると
ともに冷凍室１４内に大きな空気循環量を生じさせる。

このため、蒸発器２８による吸熱作用が格段に促進され
て冷凍装置の電気−熱交換効率が高くなり速やかに温度
が低下するので、１回の電動機２２２！転継続時間は短
かくて済む。

また、ファンモーター２４の高速回転で、蒸発器２８で
発生した冷気が冷凍室１４内の隅々にまで運ばれどの商
品１４も十分に冷凍される。

サーモスター２ト２６が開き、接点スイッチ４６が開く
と電動機２２が停止し１元の状態に戻る。

上記実施例ではファンモータ２４に加える電圧を昇圧し
て送風能力の増大を行ない、位相制御装置で循環量を可
変できるようにしたので構成が比較的筒中になるという
利点がある。

なお、ファンモータの定格入力周波数より高い周波数及
び低い周波数を持つ電源を作ることができるインバータ
′をファンモータの入力側に装備して送風能力の増大及
び運転検出信号に基づく循環液の制御を行なうようにし
てもよい、また、循環量の制御はファンモータに加える
電源を可変して行なう他、例えば、上記実施例の昇圧式
の場合、ファンモータには常時１１５ｖの高電圧を印加
し、ファンモータの前や或いは波路に可動の邪魔板を設
け、冷凍装置の稼動中は邪魔板を全開とし、停止中は半
開とするようにしてもよく、或いはファンの羽根角度を
可変してもよい。

更に、上記実施例は自動販売機の冷凍機を対象としたが
、冷凍ショーケースや、倉庫の冷凍システムなどにも適
用できるものであり、又冷熱を供給し対象を低温に保つ
ようにしたが、熱の出入りが逆な温蔵庫にも適用するこ
とができる。温蔵庫の場合は、−例として上記実施例の
冷凍室を温蔵室、ファンモータ前の蒸発器をヒータとし
、このヒータをサーモスタットでＯＮ・ＯＦＦ制御すれ
ばよい。

また、送風走力増大装置は、前記トランスやインバータ
でファンモータの電源を２１！！する他に、被温度管理
対象に既設のファンモータとは別のファンモータを装備
し、冷凍装置の稼動中は両者を並列運転して行なっても
よい。

この場合、循環量の可変は一方のファンモータを完全停
止とし、他方のファンモータを位相制御で回転制御して
もよい。

また、対象設備によっては、熱供給装置の停止中、循環
量を零まで落としてもよい、循環量を零とすることはス
イッチ回路で電源オフとすることにより簡単に構成でき
る。

「発明の効果」 以上説１！ＦＩ　したように、本発明によれば熱供給装
との稼動中は気体循環量を高めて熱供給効率を上昇させ
、熱供給装置の停止中は気体循環を小さくして外部との
熱の出入りを抑えたので、簡単な構成で被温度管理対象
内をほぼ一定温度に保ちながら効果的に大幅な節電を図
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る自動販売機を示す回路
図である。 １４・・・冷凍室、　２０・・・圧縮機、２２・・・電
動機、２４・・・ファンモーター、２６・・・サーモス
タット、１０２・・・トランス、１０４・・・位相制御
装置、２００・・・運転検出回路。 特許出願人（才幻エスピープランニング。 、１゛な 代理人　弁理士　　稲　垣　仁　義　　−゛手続嗜口正
書（方式） 昭和６０年１０月３０日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被温度管理対象に熱を供給する熱供給装置と、被温度管
   理対象内部の気体を循環させる送風装置とを備えた温度
   管理装置に於いて、前記送風装置に循環量調節装置を装
   備し、この循環量調節装置は、送風装置の送風能力を増
   大可能な送風能力増大装置と、熱供給装置の稼動中は送
   風能力増大装置の作動で気体循環量を大とし、熱供給装
   置の停止中は気体循環量を小にせしめる循環量制御装置
   とを含むことを特徴とする温度管理装置。