JP4362985B2 - 自動販売機制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、缶飲料などの商品を冷却又は加温して販売する自動販売機の冷却制御を行う自動販売機制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、自動販売機の内部構造図である。図８において、１は圧縮機、２は外部熱交換器、３〜５は内部熱交換器、１１〜１４はファン、２７は電気ヒータ、２８は漏電遮断器、２９は商品ラック、３０は搬出シュート、３１は断熱区画壁、３２は外断熱壁、３３は前面扉、３４は商品取出口である。
【０００３】
外断熱壁３２と断熱性の前面扉３３で囲まれた庫内は、断熱区画壁３１，３１によって３個の庫室Ａ，Ｂ，Ｃに区画されており、それぞれの庫室Ａ，Ｂ，Ｃを個別に冷却したり加温したりして冷たい飲料と温かい飲料の両方を販売していた。そして、冷却用庫室は、圧縮機１，外部熱交換器２，内部熱交換器３〜５等よりなる周知の冷凍サイクルによって冷却し、加温用庫室は電気ヒータ２７によって加温するようにしていた。
【０００４】
そのような、従来の自動販売機では、冷却用庫室を冷却する冷凍サイクルで発生した排熱は、外部熱交換器２を介して外部に放出させる一方、加温用庫室の加温手段としては、電気ヒータ２７を使用しており、効率が良くなかった。そこで、本出願人は、特願平11-255466号として、ヒートポンプ式の冷却・加温装置を採用した自動販売機を提案した。
【０００５】
図１は、ヒートポンプ式の冷却・加温装置を採用した自動販売機の冷媒回路図である。符号は、図８のものに対応しており、６〜９は電動膨張弁、１０は気液分離器、１５Ａ〜１７Ｂは電磁弁、１８Ａ〜２０Ａは各庫室Ａ〜Ｃの庫内温度を検知するための温度センサ、１８Ｂ〜２０Ｂは各内部熱交換器３〜５の温度を検知するための温度センサである。電磁弁１５Ａ〜１７Ｂを切り換えることにより、内部熱交換器３〜５を蒸発器として使ってそれが設けられた庫室内を冷却したり、凝縮器として使って、その排熱を利用して庫室内を加温したりする。その結果、従来は外部に捨てていた冷凍サイクルの排熱を有効活用できて、自動販売機の電力消費を大幅に低減させることができる。
【０００６】
この自動販売機の圧縮機１は、インバータ電源により駆動され、電源周波数に応じた回転数で運転される。そして、冷却用庫室の庫内温度の制御は、電動膨張弁７〜９の開度調整と、圧縮機１の電源周波数を段階的に変化させることにより行うようにした。すなわち、庫内温度が設定範囲より高くなったらインバータ電源の周波数を１段階高くして圧縮機１の能力を上げ、庫内温度が設定範囲より低くなったらインバータ電源の周波数を１段階低くして圧縮機１の能力を下げる。また、庫内温度が設定範囲より高くなった庫室では、電動膨張弁の開度を小さくし、庫内温度が設定範囲より低くなった庫室では、電動膨張弁の開度を大きくする。
【０００７】
また、起動時は、まず各庫室のファン１２〜１４を起動した後、圧縮機を起動し、各庫室の冷却あるいは加温を開始することになる。そして、圧縮機をフル運転させながら、加温用庫室では、設定温度に達するまでファンを回転させ、設定温度に達したら、圧縮機の電源周波数を調整したり、ファンの回転数を調整したりして、庫内温度が設定範囲内に維持されるように制御する。
【０００８】
本出願人が提案したヒートポンプ式の冷却・加温装置を採用した自動販売機では、そのようにして庫室の庫内温度が設定範囲に入るようにした。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、加温用庫室において、起動後、内部熱交換器の温度がなかなか上昇せず、庫内温度が設定温度まで上昇するのに長時間かかるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、そのような問題点を解決すること、すなわち、自動販売機の起動時に、加温用庫内の温度が設定温度まで上昇する時間を短縮することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の自動販売機制御装置は、断熱性の壁で区画された複数の庫室を有し、各庫室にはそれぞれ電動膨張弁付きの内部熱交換器及びファンが設けられ、それらの電動膨張弁と内部熱交換器は、庫室外に設けられた圧縮機と外部熱交換器に接続され、電磁弁で冷媒の流れ方向を切り換えることにより前記それぞれの内部熱交換器を蒸発器として作用させて庫室内を冷却したり、凝縮器として作用させて庫室内を加温したりできるようにした自動販売機を制御する自動販売機制御装置であって、一部の庫室を加温し、残りの庫室を冷却する際の自動販売機起動時に、起動後加温用庫室の庫内温度が所定の温度以上に上昇するまで、冷却用庫室の電動膨張弁の開度を、その後の定常運転における設定開度より広くすることを特徴とする。このようにすると、自動販売機の起動時に、加温用庫室内の温度が設定温度まで上昇する時間を短縮することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の自動販売機制御装置は、圧縮機を起動させた後、定常速度より高い所定速度に達するまで徐々に加速し、その後、加温用庫室の庫内温度が設定値に達したとき定常速度にすることを特徴とする。このようにすると、圧縮機の損傷を防止しながら、自動販売機の起動時に、加温用庫室内の温度が設定温度まで上昇する時間をさらに短縮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。冷媒回路は、図１のものを用いる。そして、図２は、本発明の自動販売機制御装置の制御ブロック図である。符号は、図１のものに対応している。主制御部２１は、販売制御部２２，入力制御部２３，接客制御部２４，硬貨処理制御部２５等の自動販売機各部を個別に制御する端末制御部を統括して制御する。
【００１４】
販売制御部２２は、自動販売機内の各庫室の冷却，加温を制御したり、商品搬出装置２６を制御したりする。入力制御部２３は、リモコン式の入力装置と主制御部２１との間のデータ入出力を制御する。接客制御部２４は、自動販売機前面に設けられた商品選択ボタン（図示せず）の動作監視や、売切表示ランプ，投入金額表示器等の表示制御などを行う。硬貨処理制御部２５は、硬貨投入口から投入された硬貨の識別やつり銭の払出し等を行う。各制御部は、マイコンによって構成される。
【００１５】
販売制御部２２には、各庫室の冷却，加温を制御するため、前述の圧縮機１，電動膨張弁６〜９，ファン１１〜１４，電磁弁１５Ａ〜１７Ｂ，温度センサ１８〜２０が接続されている。
【００１６】
ここで、まず、図１及び図２に基づいて冷媒回路の動作を説明する。図１は、庫室Ａ，Ｂを冷却し、庫室Ｃだけを加温する場合を示している。この運転モードを、冷却Ｃｏｏｌの「Ｃ」と加温Ｈｏｔの「Ｈ」をとり、庫室Ａ，Ｂを冷却し、庫室Ｃだけを加温するという意味で、「ＣＣＨ運転」と表示することとする。また、この実施形態の自動販売機では、各熱交換器の容量は、内部熱交換器４の容量を１としたとき、内部熱交換器５の容量が２、内部熱交換器３の容量が３、そして、外部熱交換器２の容量が６となるように設計されているものとする。
【００１７】
販売制御部２２は、外部熱交換器２の電磁弁１５Ａを開き、他方の電磁弁１５Ｂを閉じる。また、内部熱交換器４，５の電磁弁１６Ａ，１７Ｂを閉じ、他方の電磁弁１６Ｂ，１７Ａを開く。そしてまた、外部熱交換器２の電動膨張弁６と内部熱交換器５の電動膨張弁９は全開とし、内部熱交換器３，４の電動膨張弁７，８は、各庫室Ａ，Ｂの温度に応じて開度が調整される。
【００１８】
その状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は、電磁弁１５Ａと電磁弁１７Ａに分流され、外部熱交換器２と内部熱交換器５へと流れ、それらで凝縮液化された後、電動膨張弁７，８に分配されてそこで減圧されてから内部熱交換器３，４に流入する。内部熱交換器３，４に流入した冷媒は、内部熱交換器３，４内部で気化した後、気液分離器１０を経て圧縮機１に戻る。
【００１９】
このようにして、図１のものでは、外部熱交換器２と内部熱交換器５は凝縮器として作用し、内部熱交換器３，４は、蒸発器として作用する。その結果、二つの庫室Ａ，Ｂは冷却され、残りの庫室Ｃは加温される。その際、内部熱交換器３の容量が３、内部熱交換器４の容量が１であり、内部熱交換器５の容量が２であるので、外部熱交換器２の必要容量は２となる。そこで、販売制御部２２は、外部熱交換器２のファン１１の回転数を下げて、冷媒圧力がアンバランスにならないように調整する。
【００２０】
次に、庫室Ａだけを冷却し、庫室Ｂ，Ｃを加温する場合、すなわち、ＣＨＨ運転の場合を説明する。図３は、ＣＨＨ運転時の冷媒回路図である。販売制御部２２は、外部熱交換器２の電磁弁１５Ａ，１５Ｂは両方とも閉じる。また、内部熱交換器４，５の電磁弁１６Ａ，１７Ａを開き、他方の電磁弁１６Ｂ，１７Ｂを閉じる。そしてまた、外部熱交換器２の電動膨張弁６と内部熱交換器４，５の電動膨張弁８，９は全開とし、内部熱交換器３の電動膨張弁７は、庫室Ａの温度に応じて開度が調整される。
【００２１】
その状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は、電磁弁１６Ａと電磁弁１７Ａに分流され、内部熱交換器４，５へと流れ、それらで凝縮液化された後、電動膨張弁７に流入する。そこで減圧されてから内部熱交換器３に流入する。内部熱交換器３に流入した冷媒は、内部熱交換器３内部で気化した後、気液分離器１０を経て圧縮機１に戻る。
【００２２】
このようにして、図３のものでは、内部熱交換器４，５は凝縮器として作用し、内部熱交換器３は、蒸発器として作用する。その結果、庫室Ａは冷却され、残りの二つの庫室Ｂ，Ｃは加温される。その際、内部熱交換器３の容量が３、内部熱交換器４の容量が１であり、内部熱交換器５の容量が２であるので、それらだけでバランスし、外部熱交換器２は不要となる。
【００２３】
次に、庫室Ａ，Ｃを冷却し、庫室Ｂだけを加温する場合、すなわち、ＣＨＣ運転の場合を説明する。図４は、ＣＨＣ運転時の冷媒回路図である。販売制御部２２は、外部熱交換器２の電磁弁１５Ａを開き、他方の電磁弁１５Ｂを閉じる。また、内部熱交換器４，５の電磁弁１６Ａ，１７Ｂを開き、他方の電磁弁１６Ｂ，１７Ａを閉じる。そしてまた、外部熱交換器２の電動膨張弁６と内部熱交換器５の電動膨張弁８は全開とし、内部熱交換器３，５の電動膨張弁７，９は、庫室Ａ，Ｃの温度に応じて開度が調整される。
【００２４】
その状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は、電磁弁１５Ａと電磁弁１６Ａに分流され、外部熱交換器２と内部熱交換器４へと流れ、それらで凝縮液化された後、電動膨張弁７，９に分配される。そこで減圧されてから内部熱交換器３，５に流入する。内部熱交換器３，５に流入した冷媒は、内部熱交換器３，５内部で気化した後、気液分離器１０を経て圧縮機１に戻る。
【００２５】
このようにして、図４のものでは、外部熱交換器２と内部熱交換器４は凝縮器として作用し、内部熱交換器３，５は、蒸発器として作用する。その結果、二つの庫室Ａ，Ｃは冷却され、残りの庫室Ｂは加温される。その際、内部熱交換器３の容量が３、内部熱交換器５の容量が２であり、内部熱交換器４の容量が１である。そこで、販売制御部２２は、外部熱交換器２のファン１１の回転数を下げて、冷媒圧力がアンバランスにならないように調整する。
【００２６】
次に、三つの庫室Ａ，Ｂ，Ｃを共に冷却する場合、すなわち、ＣＣＣ運転の場合を説明する。図５は、ＣＣＣ運転時の冷媒回路図である。販売制御部２２は、外部熱交換器２の電磁弁１５Ａを開き、他方の電磁弁１５Ｂを閉じる。また、内部熱交換器４，５の電磁弁１６Ａ，１７Ａを閉じ、他方の電磁弁１６Ｂ，１７Ｂを開く。そしてまた、外部熱交換器２の電動膨張弁６は全開とし、内部熱交換器３〜５の電動膨張弁７〜９は、各庫室の温度に応じて開度が調整される。
【００２７】
その状態で、圧縮機１から吐出された冷媒は、電磁弁１５Ａから外部熱交換器２へと流れ、凝縮液化された後、電動膨張弁７〜９に分配されてそこで減圧されてから内部熱交換器３〜５に流入する。内部熱交換器３〜５に流入した冷媒は、内部熱交換器３〜５内部で気化した後、気液分離器１０を経て圧縮機１に戻る。
【００２８】
このようにして、図５のものでは、外部熱交換器２は凝縮器として作用し、内部熱交換器３〜５は、蒸発器として作用する。その結果、三つの庫室Ａ，Ｂ，Ｃは、全てが冷却される。
【００２９】
以上の運転モードの内、本発明は、図１，図３，図４に示す例のように、いずれか一つあるいは二つの庫室の内部熱交換器を凝縮器として作用させて、その庫室を加温し、その他の庫室を冷却する場合に適用するものである。そのように、一部の庫室を加温し、残りの庫室を冷却するように冷媒回路を設定したのち、自動販売機を起動する際、本発明の自動販売機制御装置では、冷却用庫室の電動膨張弁の開度を、定常時の設定開度より広くする。すなわち、本来なら冷却用庫室の庫内温度は、５℃にするように電動膨張弁の開度を設定すべきところを、起動後加温用庫室の庫内温度が所定の温度以上に上昇するまでは、冷却用庫室の庫内温度が７℃程度になるように電動膨張弁の開度を設定する。
【００３０】
そのように電動膨張弁の開度を広くすると、絞り作用（減圧作用）が減って、内部熱交換器での蒸発温度が上昇する。そして、蒸発温度が上がると、凝縮器として作用する内部熱交換器の凝縮温度も上がる。また、電動膨張弁の開度を広くすることで熱交換器への冷媒循環量も増えるので、熱交換作用が増進し、凝縮器として作用する内部熱交換器の凝縮温度が所定温度に到達するまでの時間が短縮される。
【００３１】
すなわち、冷却用庫室の庫内温度を通常通り５℃に設定し、時点ｔ₀で圧縮機１を起動すると、庫内温度は、図６に点線ニで示すように低下していく。一方、加温用庫室の庫内温度は、図６に点線ロで示すように、緩やかに上昇していき、時点ｔ₂で設定温度Ｔ_Sに達する。
【００３２】
それに対して、冷却用庫室の庫内温度を通常よりやや高い温度である７℃に設定すると、冷却用庫室の電動膨張弁の開度が通常より広くなり、庫内温度は、図６に実線ハで示すように点線ニより緩やかに低下していく。一方、加温用庫室の庫内温度は、図６に実線イで示すように点線ロより早く上昇していき、時点ｔ₂よりΔｔだけ早い時点ｔ₁で設定温度Ｔ_Sに達する。その時点ｔ₀から時点ｔ₁までの期間をプルアップ期間といい、その長さは、８〜１２時間程度要する。そして、その後は、定常状態の加温運転に入る。
【００３３】
このように、冷却用庫室の庫内温度を通常よりやや高い温度に設定すると、冷却用庫室の電動膨張弁の開度が広くなって冷却用庫室の庫内温度の冷却速度が遅くなる。しかしながら、自動販売機内部の庫室を加温用に用いるときは、冬季等、外気温度が低い場合が多いので、冷却用庫室の温度低下が遅くなることより、それより、加温用庫室の温度上昇が早くなる方が売上によい結果を与える。そのような観点から、本発明の自動販売機制御装置では、自動販売機起動時に、冷却用庫室の設定温度を高めにして、電動膨張弁の開度を定常時の設定開度より広くすることにした。次に、フローチャートを使ってプルアップの制御手順について説明する。
【００３４】
図７は、本発明の自動販売機制御装置のプルアップ制御手順を示すフローチャートである。
ステップ１…冷却用庫室の庫内温度の設定温度を、通常よりやや高めの７℃にする。
ステップ２…圧縮機に負担をかけないように、圧縮機を低速（例えば、電源周波数５０Ｈｚ）で起動し、定常速度より高い所定速度（例えば、電源周波数８０Ｈｚ）まで徐々に加速していく（例えば、電源周波数を５Ｈｚ／５ｍｉｎずつ上げていく）。なお、圧縮機はインバータにより駆動され，電源周波数に応じた回転数で運転される。
【００３５】
ステップ３…加温用庫室に設けられている温度センサから加温用庫室の次販商品の温度Ｔ_Cを取得する。
ステップ４…次販商品の温度Ｔ_Cが設定温度、例えば、６０℃に達したか否かを判別する。
【００３６】
ステップ５…設定温度に達したら、冷却用庫室の庫内温度の設定温度を、通常の５℃にする。
ステップ６…圧縮機の運転速度を定常速度（例えば、電源周波数５０Ｈｚ）まで低減させて、定常運転に入る。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、次に記載するような効果を奏する。
すなわち、請求項１に記載の自動販売機制御装置は、請求項１に記載の自動販売機制御装置は、一部の庫室を加温し、残りの庫室を冷却する際の自動販売機起動時に、起動後加温用庫室の庫内温度が所定の温度以上に上昇するまで、冷却用庫室の電動膨張弁の開度を、その後の定常運転における設定開度より広くするようにしたので、自動販売機の起動時に、加温用庫内の温度が設定温度まで上昇する時間を短縮することができる。
【００３８】
また、請求項２に記載の自動販売機制御装置は、圧縮機を起動させた後、定常速度より高い所定速度に達するまで徐々に加速し、その後、加温用庫室の庫内温度が設定値に達したとき定常速度にするようにしたので、圧縮機の損傷を防止しながら、自動販売機の起動時に、加温用庫内の温度が設定温度まで上昇する時間をさらに短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する自動販売機の冷媒回路図である。
【図２】本発明の自動販売機制御装置の制御ブロック図である。
【図３】ＣＨＨ運転時の冷媒回路図である。
【図４】ＣＨＣ運転時の冷媒回路図である。
【図５】ＣＣＣ運転時の冷媒回路図である。
【図６】プルアップ時の庫内温度の変化図である。
【図７】本発明の自動販売機制御装置のプルアップ制御手順を示すフローチャートである。
【図８】自動販売機の内部構造図である。
【符号の説明】
１…圧縮機
２…外部熱交換器
３〜５…内部熱交換器
６〜９…電動膨張弁
１１〜１４…ファン
１５Ａ〜１７Ｂ…電磁弁
１８Ａ〜２０Ｂ…温度センサ
２７…電気ヒータ
２８…漏電遮断器
２９…商品ラック
３０…搬出シュート
３１…断熱区画壁
３２…外断熱壁

Claims (2)

1. 断熱性の壁で区画された複数の庫室を有し、各庫室にはそれぞれ電動膨張弁付きの内部熱交換器及びファンが設けられ、それらの電動膨張弁と内部熱交換器は、庫室外に設けられた圧縮機と外部熱交換器に接続され、電磁弁で冷媒の流れ方向を切り換えることにより前記それぞれの内部熱交換器を蒸発器として作用させて庫室内を冷却したり、凝縮器として作用させて庫室内を加温したりできるようにした自動販売機を制御する自動販売機制御装置であって、
   一部の庫室を加温し、残りの庫室を冷却する際の自動販売機起動時に、起動後加温用庫室の庫内温度が所定の温度以上に上昇するまで、冷却用庫室の電動膨張弁の開度を、その後の定常運転における設定開度より広くすることを特徴とする自動販売機制御装置。
2. 圧縮機を起動させた後、定常速度より高い所定速度に達するまで徐々に加速し、その後、加温用庫室の庫内温度が設定値に達したとき定常速度にすることを特徴とする請求項１記載の自動販売機制御装置。

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