(57)【要約】【課題】省エネルギーを図るとともに、冷却器ファンモータのロックを確実に回避して、安定した冷却運転を可能とした冷凍サイクル装置および自動販売機を提供することを目的とする。【解決手段】庫内温度Ｔｓが所定温度Ｔｏを上回ると（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、圧縮機２１を運転し（ステップＳ１２）、デューティ比１００％で冷却器ファンモータ３４に電力を供給して全速回転運転して（ステップＳ１３）庫内４を冷却する。そして、庫内４が冷却されて庫内温度Ｔｓが所定温度Ｔｏに達すると（ステップＳ１４：Ｙｅｓ）、圧縮機２１の運転を停止し（ステップＳ１５）、予め設定されたデューティ比で冷却器ファンモータ３４に電力の供給を行い、冷却器ファンモータ３４の回転数を低減した運転を行い、通風量を低下させる（ステップＳ１６）。【選択図】図５
2010210192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を圧縮して高温高圧にする圧縮機と、前記圧縮機で圧縮されて高温高圧になった冷媒を外気と熱交換させて放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒を蒸発させて発生する蒸発潜熱を空気と熱交換させて冷気とする冷却器と、を冷媒管路で接続し、前記冷却器で冷媒を蒸発させて発生させた蒸発潜熱を空気と熱交換させた冷気を商品収容庫内に循環させる庫内ファンモータを備えた冷凍サイクル装置において、
前記商品収容庫内の空気温度を検知する温度センサと、前記温度センサが出力する温度に基づいて前記圧縮機の運転を停止させたときに前記庫内ファンモータの回転数を低減させるように制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【請求項２】
前記制御手段に通電部を備え、当該通電部は、ＰＷＭ(Pulse  Width  Modulation)回路から入力するパルス信号のデューティ比に基づいて前記庫内ファンモータに通電する電力をオンオフするスイッチング回路を有することを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
【請求項３】
請求項１記載の冷凍サイクル装置を備えた自動販売機において、
商品収容庫内の空気温度を検知する温度センサと、ＰＷＭ(Pulse  Width  Modulation)回路から入力するパルス信号のデューティ比に基づいて前記庫内ファンモータに通電する電力をオンオフするスイッチング回路を有する通電部を備えた制御手段とにより、前記温度センサが出力する温度に基づいて前記圧縮機の運転を停止させたときに前記庫内ファンモータの回転数を低減させるように制御することを特徴とする自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、庫内を冷却する冷凍サイクル装置および当該冷凍サイクル装置を備えた自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動販売機に収容している商品を冷却するために、圧縮機、放熱器（凝縮器）、キャピラリチューブ、電子膨張弁等の膨張機構、冷却器（蒸発器）等で構成される冷凍サイクル装置が備えられている。商品を収容している商品収容庫内には冷却器ファンモータ（庫内ファンモータ）で回転駆動される冷却器ファンが設置され、冷却器に庫内空気を送風して低温冷媒と熱交換させた冷気を庫内に循環させて冷却するようにしている。
【０００３】
アイスクリーム等の冷凍商品を商品収容庫（冷凍庫）内に収容して販売する自動販売機では、庫内空気温度が所定温度に低下すると圧縮機を停止させて庫内冷却運転を完了させるが、冷却器ファンモータは凍結による異常ロック等を回避するために停止させずに連続運転をするようにしている。一方で、自動販売機の断熱扉が開けられた場合には、省エネルギーの観点から、庫外からの熱侵入を防ぐために冷却器ファンモータを停止させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４６８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、庫内空気温度が所定温度に低下して圧縮機を停止させた後も冷却器ファンモータを連続運転させると、庫内の空気循環により対流が生じ、庫外からの熱侵入を招いたり、また、冷却器ファンモータが電力を多く消費して熱負荷を発生させ、冷却に要する消費電力の浪費となる。
さらに、断熱扉が開けられた場合に冷却器ファンモータを停止させると、外気（湿気を含んだ庫外空気）の浸入により、冷却器ファンモータ周辺で水滴が発生して凍結することによりモータがロックして冷却運転不能となる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて、冷却器ファンモータの運転制御を好適に行い、熱浸入防止や消費電力の低減による省エネルギーを図るとともに、冷却器ファンモータのロックを確実に回避して、安定した冷却運転を可能とした冷凍サイクル装置、および当該冷凍サイクル装置を備えた自動販売機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷凍サイクル装置は、冷媒を圧縮して高温高圧にする圧縮機と、前記圧縮機で圧縮されて高温高圧になった冷媒を外気と熱交換させて放熱させる放熱器と、前記放熱器から供給される冷媒を蒸発させて発生する蒸発潜熱を空気と熱交換させて冷気とする冷却器と、を冷媒管路で接続し、前記冷却器で冷媒を蒸発させて発生させた蒸発潜熱を空気と熱交換させた冷気を商品収容庫内に循環させる庫内ファンモータを備えた冷凍サイクル装置において、
前記商品収容庫内の空気温度を検知する温度センサと、前記温度センサが出力する温度に基づいて前記圧縮機の運転を停止させたときに前記庫内ファンモータの回転数を低減させるように制御する制御手段と、を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る冷凍サイクル装置は、上記請求項１において、前記制御手段に通電部を備え、当該通電部は、ＰＷＭ(Pulse  Width  Modulation)回路から入力するパルス信号のデューティ比に基づいて前記庫内ファンモータに通電する電力をオンオフするスイッチング回路を有することを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係る自動販売機は、請求項１記載の冷凍サイクル装置を備えた自動販売機において、
商品収容庫内の空気温度を検知する温度センサと、ＰＷＭ(Pulse  Width  Modulation)回路から入力するパルス信号のデューティ比に基づいて前記庫内ファンモータに通電する電力をオンオフするスイッチング回路を有する通電部を備えた制御手段とにより、前記温度センサが出力する温度に基づいて前記圧縮機の運転を停止させたときに前記庫内ファンモータの回転数を低減させるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、商品収容庫内の空気温度を検知する温度センサと、ＰＷＭ回路から入力するパルス信号のデューティ比に基づいて庫内ファンモータに通電する電力をオンオフするスイッチング回路を有する通電部を備えた制御手段とにより、温度センサが出力する温度に基づいて圧縮機の運転を停止させたときに庫内ファンモータの回転数を低減させるように制御することにより、庫内ファンモータの運転制御を好適に行い、熱浸入防止や消費電力の低減による省エネルギーを図るとともに、庫内ファンモータのロックを確実に回避して、安定した冷却運転を可能とした冷凍サイクル装置、および当該冷凍サイクル装置を備えた自動販売機を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動販売機の内部構造図である。
【図２】図１に示した自動販売機の断面側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る冷凍サイクル装置の回路図である。
【図４】図３に示した冷凍サイクル装置の制御ブロック図である。
【図５】図３に示した冷凍サイクル装置の制御を示すフローチャート図である。
【図６】図３に示した冷凍サイクル装置の庫内ファンモータへの通電を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷凍サイクル装置および当該冷凍サイクル装置を備えた自動販売機の好適な実施の形態を詳細に説明する。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は冷凍商品を収容して販売する自動販売機の内部構造図、図２はその断面側面図である。アイスクリーム等の冷凍商品を収容して販売する自動販売機１は、前面を開口する販売機本体２と、その前面開口を開閉するメインドア３を備えている。販売機本体２内には周壁を断熱材４ａで構成した商品収容庫４が画成されており、その前面開口は断熱扉５によって開閉される。この断熱扉５は、冷凍商品の補充時などに開閉されるもので、販売機本体２端部に回動自在に取り付けられている。
【００１２】
商品収容庫４庫内（以下「庫内４」という）には冷凍商品を収容するための複数の商品ラック６が前後方向および左右方向に複数列配設されている。各商品ラック６は縦長の箱形状のもので、その内部には冷凍商品を収容するスパイラル７が設けられている。このスパイラル７は駆動モータ８により回転するシャフト９に固定されており、冷凍商品の販売時、駆動モータ８でシャフト９を１８０度回転させることにより最下位の冷凍商品を落下させ、商品ラック６から搬出するようにしている。各商品ラック６の前面には冷凍商品をスパイラル７に補充する際に開閉されるラックドア１０が設けられている。また、商品ラック６の下方にはシュート１１が設けられており、商品ラック６から搬出された冷凍商品はシュート１１を滑り落ちて断熱扉５の下方に設けた販売ドア１２から商品取出口１３に導かれる。さらに、シュート１１の近傍には庫内４の空気温度を検知する温度センサ４７が設けられている。
【００１３】
また、圧縮機２１、ガスクーラ（放熱器）２４、電子膨張弁２７やキャピラリチューブ２８などの膨張機構、冷却器（蒸発器）２９、および、これらを接続する冷媒管路３２で構成される冷凍サイクル装置２０（詳細は図３を参照）が設けられている。冷却器２９は冷却器ファンモータ（庫内ファンモータ）３４で回転駆動される冷却器ファン３４ａとともにシュート１１の下方に配設されており、冷却器２９を通流する冷媒が蒸発するときに発生する蒸発潜熱（気化熱）との熱交換により、冷却器ファン３４ａの回転により吸引した空気を冷却器２９のフィン間を通過させて冷却する。そして、この冷却された空気（以下「冷気」という）を冷却器ファン３４ａの回転で強制的に冷気ダクト１５から商品ラック６側へと送り出し、商品ラック６に収容されている冷凍商品を冷却した冷気はシュート１１に設けている通風穴（図示せず）を通って冷却器２９へと循環することで庫内４が冷却され、冷凍商品を保存温度（−１８℃以下）に冷やすことができる。
【００１４】
さらに、販売機本体２の底部（商品収容庫４の下方）の機械室１４には、ガスクーラ２４、その後方に放熱ファン３３ａを回転駆動する放熱ファンモータ３３および圧縮機２１が順に配設されている。そして圧縮機２１で圧縮された高温高圧の冷媒がガスクーラ２４を通流すると、放熱ファン３３ａの回転により取り込まれた外気がガスクーラ２４のフィン間を通るときに熱交換して冷やされる。また、冷媒と熱交換して高温となった空気（排熱）は、放熱ファン３３ａにより自動販売機１の後方に向かって強制的に送られて外部に排出される。
【００１５】
図３は自動販売機１に備えられる冷凍サイクル装置２０の回路図である。冷凍サイクル装置２０は、圧縮機２１、中間熱交換器２２、蒸発パイプ２３、ガスクーラ２４、内部熱交換器２５、ストレーナ２６、電子膨張弁２７、キャピラリチューブ２８、冷却器２９、ストレーナ３１、およびこれらを接続する冷媒管路３２、放熱ファンモータ３３、放熱ファン３３ａ、冷却器ファンモータ３４、冷却器ファン３４ａにより構成され、冷媒およびオイルを図中矢印方向に循環させて冷却を行うものである。
【００１６】
圧縮機２１は、内部熱交換器２５を介して冷却器２９から環流する冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。この圧縮機２１は、冷媒を２回に分けて圧縮する２段式圧縮機であり、１回目の冷媒圧縮を行う一段目圧縮機２１ａと、２回目の冷媒圧縮を行う二段目圧縮機２１ｂとを有し、これらの間に中間熱交換器２２を備えている。中間熱交換器２２は、一段目圧縮機２１ａによる１回目の冷媒圧縮により圧縮された冷媒を冷却、すなわち放熱させて該冷媒を二段目圧縮機２１ｂに送るものである。このように、冷媒を２回に分けて圧縮を行う２段式圧縮機（圧縮機）２１の一段目圧縮機２１ａと二段目圧縮機２１ｂとの間に冷媒を冷却する中間熱交換器２２を備えて冷媒圧縮を行うと、二段目圧縮機２１ｂの負荷を低減して効率の向上を図ることができ、消費電力を低減して冷媒を所望の高温高圧の状態に圧縮することが可能になる。
【００１７】
また、内部熱交換器２５、冷却器２９や冷媒管路３２などにオイルが残ることを防ぐために、圧縮機２１とガスクーラ２４との間にオイルセパレータ（油分離装置）３５を設け、圧縮機２１から吐出した高温高圧の冷媒とオイルとを分離し、この分離したオイルを放熱コイル３６、キャピラリチューブ３７、オイル戻り管路３８を介して圧縮機２１に戻すようにしている。
【００１８】
ガスクーラ２４は、圧縮機２１から吐出された冷媒を冷却（放熱）させるものであり、放熱ファンモータ３３が駆動されて放熱ファン３３ａが回転すると機外から取り込まれた外気によりガスクーラ２４は中間熱交換器２２とともに放熱される。
内部熱交換器２５は、ガスクーラ２４から供給された冷媒と、冷却器２９から圧縮機２１に環流する低温低圧の冷媒とを熱交換させるものであり、その内部には、ガスクーラ２４で放熱させた冷媒が通流する管路と冷却器２９で蒸発させた冷媒が通流する管路とが、互いに熱交換可能な態様で配設してある。
【００１９】
電子膨張弁２７およびキャピラリチューブ２８は、内部熱交換器２５で熱交換させた冷媒を断熱膨張させ、該冷媒を減圧して低温低圧の状態に調整するもので、電子膨張弁２７は弁開閉量を可変制御することができる。
そして、庫内４の空気温度を検知する温度センサ４７が設けられ、制御部４０は、温度センサ４７が出力する庫内空気温度に基づいて圧縮機２１や放熱ファンモータ３３、冷却器ファンモータ３４の運転を制御する。
【００２０】
図４は冷凍サイクル装置および自動販売機の制御ブロック図を示し、自動販売機１を制御する制御部（制御手段）４０は、中央処理装置としてのＣＰＵ４１、ＣＰＵ４１の制御プログラムを格納するＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）４２、ＣＰＵ４１の制御に必要な各種のプログラムやデータを随時記憶するＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）４３、基準クロック発生部（図示せず）で発生するクロックをカウントして各種時刻を計時するタイマー４４、ＰＷＭ(Pulse  Width  Modulation)回路から入力するパルス信号のデューティ比に基づいて冷却器ファンモータ３４に通電する電力をオンオフするスイッチング回路を有する通電部４５から構成されている。
【００２１】
また、制御部４０には、自動販売機１の各種設定データを入力するキーボード４６、庫内４の空気温度を検知する温度センサ４７、内部熱交換器２５で熱交換させた冷媒を断熱膨張させ、該冷媒を減圧して低温低圧の状態に調整する電子膨張弁２７、放熱ファン３３ａを回転させて機外から取り込んだ外気によりガスクーラ２４を放熱させる放熱ファンモータ３３、冷却器ファン３４ａを回転させて吸引した庫内空気を冷却器２９のフィン間を通過させて冷却した冷気を庫内４に循環させる冷却器ファンモータ３４等が接続され、放熱ファンモータ３３および冷却器ファンモータ３４には直流モータを使用している。
【００２２】
ＣＰＵ４１はＲＯＭ４２に格納された制御プログラムによって冷凍サイクル装置２０および自動販売機１の運転を制御して庫内４を冷却し、ＲＯＭ４２に格納されたデューティ比に基づいて冷却器ファンモータ３４に電力を供給する。通電部４５は、圧縮機２１が運転されているときはデューティ比１００％で冷却器ファンモータ３４に電力を供給して全速回転運転し、圧縮機２１の運転が停止すると予め設定されたデューティ比で冷却器ファンモータ３４に電力を供給して回転数を低減した運転を行う。ＲＡＭ４３には冷凍サイクル装置２０の庫内４冷却温度の設定値が記憶されており、予め設定している温度になるように冷凍サイクル装置２０の運転制御を行う。
【００２３】
図５は本発明の実施の形態に係る自動販売機１に備えた冷凍サイクル装置２０の冷却器ファンモータ３４の運転の制御を示すフローチャート図である。温度センサ４７が検知している庫内４の空気温度Ｔｓ（以下「庫内温度Ｔｓ」という）が所定温度Ｔｏ（例えば−２０℃）を上回ると（ステップＳ１１：「庫内温度Ｔｓ＞所定温度Ｔｏ」Ｙｅｓ）、圧縮機２１を運転し（ステップＳ１２）、デューティ比１００％で冷却器ファンモータ３４に電力を供給して全速回転運転して（ステップＳ１３）庫内４を冷却する。そして、庫内４が冷却されて温度センサ４７が検知している庫内温度Ｔｓが所定温度Ｔｏに達すると（ステップＳ１４：「庫内温度Ｔｓ≦所定温度Ｔｏ」Ｙｅｓ）、圧縮機２１の運転を停止し（ステップＳ１５）、予め設定されたデューティ比で冷却器ファンモータ３４に電力の供給を行い、冷却器ファンモータ３４の回転数を低減した運転を行い、通風量を低下させる（ステップＳ１６）。
【００２４】
ここで、庫内４が冷却されて温度センサ４７が検知している庫内温度Ｔｓが所定温度Ｔｏに達すると、圧縮機２１の運転を停止し、冷却器ファンモータ３４の回転数を低減した運転を行い、通風量を低下させる制御を制御部４０が行うには、図６に示すように、ＰＷＭ回路から入力するパルス信号のデューティ比（パルス幅のＨｉとＬｏｗの比）に基づいて冷却器ファンモータ３４に通電する電力をオンオフするスイッチング回路を有する通電部４５から直流モータを使用している冷却器ファンモータ３４への通電を変化（例えば「０．１秒オン、０．９秒オフ」）させることにより回転数を低減させる。ＰＷＭ制御については周知の技術であることから、詳細な説明については省略する。尚、冷却器ファンモータ３４に通電している電圧を降下させて回転数を低減させるようにしてもよい。
【００２５】
このように、庫内温度Ｔｓを検知する温度センサ４７と、ＰＷＭ回路から入力するパルス信号のデューティ比に基づいて冷却器ファンモータ３４に通電する電力をオンオフするスイッチング回路を有する通電部４５を備えた制御部４０とにより、温度センサ４７が出力する温度に基づいて圧縮機２１の運転を停止させたときに冷却器ファンモータ３４の回転数を低減させるように制御することにより、冷却器ファンモータ３４の運転制御を好適に行い、熱浸入防止や消費電力の低減による省エネルギーを図るとともに、冷却器ファンモータ３４のロックを確実に回避して、安定した冷却運転を可能とした冷凍サイクル装置２０、および当該冷凍サイクル装置２０を備えた自動販売機１を提供することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１      自動販売機
４      商品収容庫
２０      冷凍サイクル装置
２１      圧縮機
２４      ガスクーラ（放熱器）
２９      冷却器（蒸発器）
３２      冷媒管路
３４      冷却器ファンモータ（庫内ファンモータ）
４０      制御部（制御手段）
４５      通電部
４７      温度センサ
【図１】
2010210192.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010210192.tif 000006
【図５】
2010210192.tif 000007
【図６】
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