(57)【要約】【課題】本発明は、加温システムの庫外蒸発器に結露を生じさせず、自動販売機の消費電力量の削減が可能な制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】結露センサ２１を備え、結露センサ２１により一定時間結露を検知すると、蒸発器ファン２２の風量を増加させる、蒸発器ヒータ２３を入れる、圧縮機１０の回転数を下げる、といった庫外蒸発器１３の温度を上げる制御を行うとともに、その制御により、加温能力が低下した分は庫内に設置した庫内ヒータ１８により補う加温システムを自動販売機に備えることにより、加温システムの加温能力を下げることなく、効果的に庫外蒸発器に結露をさせずに加温システムを運転でき、外気温度の高い条件においても雨天などの湿度の高い条件を除いて極力加温システムを運転することができるので、自動販売機の加温による消費電力量を大幅に削減することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧縮機と、庫外蒸発器と、膨張機構と、庫内凝縮器と、前記圧縮機と前記庫外蒸発器と前記膨張機構と前記庫内凝縮器とを環状に接続する冷媒配管と、結露検知手段とを備え、前記結露検知手段により一定時間結露を検知すると、前記庫外蒸発器の温度を上げる制御を行う加温システム。
【請求項２】
庫外蒸発器の温度を上げる手段として、前記庫外蒸発器に備えられた蒸発器ファンの風量を増加させる制御を行う請求項１に記載の加温システム。
【請求項３】
庫外蒸発器の温度を上げる手段として、前記庫外蒸発器に備えられた蒸発器ヒータで前記庫外蒸発器を加熱する制御を行う請求項１または２に記載の加温システム。
【請求項４】
圧縮機がインバータ圧縮機であり、かつ庫外蒸発器の温度を上げる手段として前記圧縮機の回転数を下げる制御を行う請求項１から３のいずれか一項に記載の加温システム。
【請求項５】
加温システムの庫内凝縮器を設置した庫内にヒータを備え、結露の検知により、庫外蒸発器の温度を上げる制御を行うことで生じた加温能力の低下を、前記ヒータによる加温で補う請求項１から４のいずれか一項に記載の加温システム。
【請求項６】
結露検知手段の検知感度が調節可能な調節装置を備えた請求項１から５のいずれか一項に記載の加温システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の加温システムを用いた自動販売機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸発器に結露しにくく、結露しても確実に検出することができる加温システムとそれを用いた自動販売機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保護が叫ばれる中、自動販売機業界においてもトップランナー制の導入など、機器の省エネルギー化が進んでいる。
【０００３】
自動販売機の省エネルギー化技術としては、特に加温による消費電力量の削減が有効であり、ヒータを使わず、加温効率がヒータの値である１以上のヒートポンプ加温システムを用いることにより、省エネルギー化を図る技術が提案されている。また、筆者らは、外気の熱を利用して加温する簡便な構成を提案している。
【０００４】
図８は、従来の自動販売機のシステム図である。図８に示すように、従来の自動販売機は、冷却側圧縮機１と、冷却側凝縮器２と、第１の冷却側減圧手段３と、第２の冷却側減圧手段４と、第３の冷却側減圧手段５と、第１の冷却側蒸発器６、第２の冷却側蒸発器７と、第３の冷却側蒸発器８とからなる冷却システム９と、加温側圧縮機１０と、加温側凝縮器１１と、加温側減圧手段１２と、加温側蒸発器１３とからなる加温システム１４とを備えている。
【０００５】
以上のように構成された自動販売機について、以下その動作を説明する。
【０００６】
加温運転時、加温側圧縮機１０で圧縮された高温高圧のガス冷媒は、加温側凝縮器１１で放熱し、自動販売機（図示せず）庫内を加温し凝縮した後加温側減圧手段１２で減圧され、低温低圧の液冷媒となり、加温側蒸発器１３で外気と熱交換し気化した後、加温側圧縮機１０へと吸い込まれ、再び圧縮されて吐出される。
【０００７】
また、この時加温側蒸発器１３は外気よりも低温となり、外気の湿度が高く、露点温度が高い時などには表面に水分が結露する。
【０００８】
しかしながら、本体下部に加温側蒸発器１３を備えた構成の自動販売機においては結露水を排水することは困難であり、結露水が落下し床を濡らさないために、結露させないことが必要であった。
【０００９】
これに対処する手段として、結露検出手段により結露を検出し、運転を切り替える技術があった（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
図９は、特許文献１に記載された従来の空気調和機における結露検出手段を用いた運転制御のフローチャートである。
【００１１】
図９に示すように、従来の空気調和機は、結露検出手段により検出された信号と結露限界値とを比較し、結露限界値を超えていると判断したら、直ちに輻射パネルによる輻射冷房から室内熱交換器による冷房に運転を切り替える。
【特許文献１】特開平６−２５７８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ヒートポンプ加温システムを用いた自動販売機においては、従来の空気調和機のように、結露検出手段により結露を検知して直ちに運転を切り替えると、結露限界値近傍では、切り替えが頻繁に起きてしまうという課題を有していた。さらに、従来の空気調和機においては、同一冷媒回路内で運転を切り替えるため、冷房効率はほとんど変わらないが、自動販売機においては、ヒートポンプ加温システムの代替手段である電気ヒータに切り替える必要があり、消費電力量が著しく増加してしまうという課題を有していた。
【００１３】
本発明の目的は、上記従来の課題を解決するもので、加温システムの庫外蒸発器に結露を生じさせず、自動販売機の消費電力量の削減が可能な制御方法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】
【００１４】
上記従来の課題を解決するために、本発明の加温システムとそれを用いた自動販売機は、結露検出手段により一定時間結露を検出した場合に、加温システムの庫外蒸発器の温度を上げる制御を行うものである。
【００１５】
これによって、結露限界値近傍においても、頻繁に運転の切り替えが行われることを防ぐとともに、加温効率の低い電気ヒータによる加温に切り替える前に、庫外蒸発器の温度を上げる制御を行うことにより、庫外蒸発器に結露を生じない運転をすることが可能となり、外気温度の高い条件においても雨天などの湿度の高い条件を除いて極力加温システムを運転することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の加温システムとそれを用いた自動販売機は、結露検知手段により結露を一定時間検知すると、庫外蒸発器の温度を上げる制御を行うことで、より高外気温度でも加温システムを運転でき、外気温度の高い条件においても雨天などの湿度の高い条件を除いて極力加温システムを運転することができるので、加温による消費電力量を大幅に削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
請求項１に記載の発明は、少なくとも圧縮機と、庫外蒸発器と、膨張機構と、庫内凝縮器と、前記圧縮機と前記庫外蒸発器と前記膨張機構と前記庫内凝縮器とを環状に接続する冷媒配管と、結露検知手段とを備え、前記結露検知手段により一定時間結露を検知すると、前記庫外蒸発器の温度を上げる制御を行うことにより、前記庫外蒸発器に結露が生じにくい運転をすることが可能となり、極力加温システムを運転することで、加温による消費電力量を大幅に削減することができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明の庫外蒸発器の温度を上げる手段として、前記庫外蒸発器に備えられた蒸発器ファンの風量を増加させる制御を行うことにより、加温システムの加温能力を下げずに前記庫外蒸発器の温度を上げることが可能になり、効果的に前記庫外蒸発器の結露を防止することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明の庫外蒸発器の温度を上げる手段として、前記庫外蒸発器に備えられた蒸発器ヒータで前記庫外蒸発器を加熱する制御を行うことにより、前記庫外蒸発器表面に発生した結露を蒸発させることができ、効果的に前記庫外蒸発器の結露を防止することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明の加温システムの圧縮機がインバータ圧縮機であり、かつ庫外蒸発器の温度を上げる手段として前記圧縮機の回転数を下げる制御を行うことにより、蒸発温度を上げることが可能となるとともに、前記加温システムの断続運転による加温ロスを最小限に抑えることが可能となり、前記庫外蒸発器の結露を防止することができるとともに、加温による消費電力量を大幅に削減することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明の加温システムの庫内凝縮器を設置した庫内にヒータを備え、結露の検知により、庫外蒸発器の温度を上げる制御を行うことで生じた加温能力の低下を、前記ヒータによる加温で補うことにより、商品温度の低下を防ぐとともに、ヒータと加温効率の良い加温システムを併用することで、加温による消費電力量の大幅な増加を防ぐことができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明の結露検知手段の検知感度が調節可能な調節装置を備えることにより、結露検知手段の個体差で生じる検知感度のバラツキを調節することができ、確実に結露を検知することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、自動販売機において、請求項１から６のいずれか一項に記載の発明の加温システムを用いることにより、結露を効果的に防止し、加温システムの運転時間を長くすることが可能になり、加温による消費電力量を大幅に削減することができる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における加温システムとそれを用いた自動販売機の冷媒回路図である。
【００２６】
図２は、同実施の形態における結露センサの取り付け位置の概略図である。
【００２７】
図１および図２において、本実施の形態の加温システムとそれを用いた自動販売機は、ホット／コールド切替室１５と、コールド専用室１６と、第二のコールド専用室１７とからなる貯蔵室を備え、ホット／コールド切替室１５とコールド専用室１６と第二のコールド専用室１７とを冷却可能に配置された冷却システム９と、ホット／コールド切替室１５を加温可能に配置された加温システム１４を備え、さらにホット／コールド切替室１５には庫内ヒータ１８が備えられている。また、庫外蒸発器１３は、冷媒配管１９にフィン２０を巻き付けた構成のスパイラルフィンチューブコイルであり、庫外蒸発器１３の入口近傍のフィンには結露センサ２１が密着して設けられている。また、結露センサ２１には、図示しない検知感度調節装置が備えられ、手動で感度を調節することができるようになっている。
【００２８】
さらに、庫外蒸発器１３は、蒸発器ファン２２と、蒸発器ヒータ２３とを備えている。さらに、加温システム１４の圧縮機１０は回転数を変化させることにより能力を可変できるインバータ圧縮機である。
【００２９】
以上のように構成された加温システムとそれを用いた自動販売機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３０】
加温システム１４が起動すると、庫外蒸発器１３は低温低圧の液冷媒により、外気温度よりも低い温度となり、蒸発器ファン２２により庫外蒸発器１３に導かれた外気と熱交換を行う。その際、庫外蒸発器１３の温度が導入された外気の露点温度を下回ると結露が発生する。ただし、フィン２０の温度は冷媒配管１９よりも高く、フィン２０の温度が露点温度を下回らなければ、結露によって生じた水が滴り落ちることは少ない。したがって、本発明の加温システムのように蒸発温度を上げるだけでなく、蒸発温度をそのままにして、庫外蒸発器１３の蒸発器の温度を上げる制御も結露の抑制に有効である。
【００３１】
次に、フィン２０に取り付けられた結露センサ２１は、結露を検知すると抵抗値が急激に増加する特性を有しており、その抵抗値から結露の有無を判定する。
【００３２】
図３は、同実施の形態における結露判定による制御を示したフローチャートである。
【００３３】
図３において、結露を検知すると、蒸発器ファン２２、蒸発器ヒータ２３、圧縮機１０の順に制御を行っていく。これにより、加温システム１４の加温能力への影響を極力抑えた制御ができる。
【００３４】
図４は、同実施の形態における結露判定のフローチャートである。
【００３５】
図４において、まず直前の結露判定値Ｄにより、動作が振り分けられる。ここで、結露判定値Ｄは、結露なしなら０、結露発生で１、結露なしと判定された直後であれば２となる。
【００３６】
次に、直前の結露判定値Ｄが０であれば、結露センサの信号により、結露発生と判定されると結露判定値Ｄは１となり、引き続き結露なしと判定されると０となる。
【００３７】
また、直前の結露判定値Ｄが１であれば、引き続き結露発生と判定されると結露判定値Ｄは１となり、結露なしと発生されると２となり、タイマーｔｄの値がリセットされ、カウント開始となる。
【００３８】
さらに、直前の結露判定値Ｄが２であれば、引き続き結露発生と判定されると結露判定値Ｄは１となり、結露なしと判定された場合、タイマーｔｄの値がリセット基準値ｔ０を超えていれば０となり、超えていなければ引き続き２となる。これにより、結露発生によって加温システム１４の運転制御が行われ、結露が改善した直後に通常運転に戻ることを防止し、運転の切替が頻繁に行われることを防ぐことができる。
【００３９】
図５は、同実施の形態における蒸発器ファンの制御を示したフローチャートである。
【００４０】
図５において、まず加温システム１４が起動しているか否かを判定し、停止していれば、そのまま終了となる。ここで、加温システム１４が起動していれば、結露判定値Ｄに基づいて蒸発器ファン２２の運転制御が行われる。
【００４１】
結露判定値Ｄが０の場合、タイマーｔｆの値がシフトダウン基準時間ｔ１’を超えていれば、蒸発器ファン２２の回転数を一段階シフトダウンする。ただし、タイマーｔｆの値がシフトダウン基準時間ｔ１’を超えていない場合、および蒸発器ファン２２の回転数が通常制御時の設定回転数であれば、現状維持で終了となる。
【００４２】
一方、結露判定値Ｄが１の場合、タイマーｔｆの値がシフトアップ基準時間ｔ１を超えていれば、蒸発器ファン２２の回転数を一段階シフトアップする。ただし、タイマーｔｆの値がシフトアップ基準時間ｔ１を超えていない場合、および蒸発器ファン２２の回転数が最高回転数の場合は、現状維持で終了となる。
【００４３】
また、結露判定値Ｄが２の場合は、現状維持で終了する。
【００４４】
これらの制御により、結露が発生すると蒸発器ファン２２の回転数を上げ、風量を増加させることにより、庫外蒸発器１３の熱交換能力が上がり、フィン２０の温度を上昇させることができる。
【００４５】
図６は、同実施の形態における蒸発器ヒータの制御を示したフローチャートである。
【００４６】
図６において、まず加温システム１４が起動しているか否かを判定し、停止していれば、そのまま終了となる。ここで、加温システム１４が起動していれば、結露判定値Ｄに基づいて蒸発器ヒータ２３の運転制御が行われる。
【００４７】
結露判定値Ｄが０の場合、タイマーｔｈの値がシフトダウン基準時間ｔ２’を超えていれば、蒸発器ヒータ２３の出力を一段階シフトダウンする。ただし、タイマーｔｈの値がシフトダウン基準時間ｔ２’を超えていない場合、および蒸発器ヒータ２３がＯＦＦの場合は、現状維持で終了となる。
【００４８】
一方、結露判定値Ｄが１の場合、タイマーｔｈの値がシフトアップ基準時間ｔ２を超えていれば、蒸発器ヒータ２３をＯＮまたは出力を一段階シフトアップする。ただし、タイマーｔｈの値がシフトアップ基準時間ｔ２を超えていない場合、および蒸発器ファン２３の出力が最大であれば、現状維持で終了となる。
【００４９】
また、結露判定値Ｄが２の場合は、現状維持で終了する。
【００５０】
なお、蒸発器ヒータ２３は通常運転においてはＯＦＦになっている。
【００５１】
これらの制御により、結露が発生すると蒸発器ヒータ２３を入れ、庫外蒸発器１３を加熱することにより、結露した水を蒸発させることができる。
【００５２】
図７は、同実施の形態における圧縮機の制御を示したフローチャートである。
【００５３】
図７において、まず加温システム１４が起動しているか否かを判定し、その判定のそれぞれにおいて結露判定値Ｄに基づいた圧縮機１０の制御が行われる。
【００５４】
まず、加温システム１４が停止している場合について説明する。結露判定値Ｄが０の場合は、通常制御２に基づいて起動か停止が行われる。一方、結露判定値Ｄが１または２の場合は、停止のまま終了となる。
【００５５】
次に、加温システム１４が起動している場合について説明する。結露判定値Ｄが０の場合は、通常制御１に基づいて回転数のシフトアップ、シフトダウン、現状維持、もしくは停止の制御が行われる。
【００５６】
一方、結露判定値Ｄが１の場合は、保護制御１に基づき回転数のシフトダウンもしくは停止のみしかできない制御に切り替える。
さらに、結露判定値Ｄが２の場合は、保護制御２に基づき回転数のシフトダウン、現状維持もしくは停止しかできない制御に切り替える。
【００５７】
これらの制御により、庫外蒸発器１３が結露している場合に、庫内の温調制御により、回転数のシフトアップが行われ、さらに蒸発温度が下がることにより、庫外蒸発器１３の温度も下がり、結露が悪化することを防ぐことができる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、ホット／コールド切替室１５に備えられた庫内ヒータ１８は、庫内温度によってＯＮ／ＯＦＦ制御されており、結露判定により加温システム１４の加温能力が低下した場合においても、庫内ヒータ１８により加温能力を補うことができる。
【００５９】
ここで、庫内ヒータ１８は通常はＯＦＦにし、結露判定値Ｄが１または２の場合のみＯＮにする制御としても良く、さらに、結露判定により加温システム１４が停止した場合に庫内ヒータ１８による加温に切り替える制御としても良い。これによって、加温ヒータによる消費電力量を削減することができる。
【００６０】
また、本実施の形態において、庫外蒸発器１３はスパイラルフィンチューブコイルとしたが、複数の板状のフィンを並列に並べ、それらのフィンに設けられた複数個の穴に冷媒配管を通した構成のフィンチューブコイルとしてもよく、さらに冷却システム９の庫外凝縮器２と一体とした構成にすると、冷却システム９の庫外凝縮器２により、加温システム１４の庫外蒸発器１３の温度を上げることができ、より効果的に結露を防止することができる。
【００６１】
さらに、結露センサ２４に検知感度を手動で調節することができる調節装置を備えることにより、結露センサの個体差によって生じる感度のバラツキを調節することができ、誤作動を防止することができるとともに、絶対に結露をさせてはいけない場合には強、少々結露させても加温システムを運転させて、省エネを図りたい場合は弱といった選択ができるようになる。
【００６２】
また、本実施の形態においては、加温システムは加温のみができるシステムとして説明したが、四方弁などによって冷媒の流路の切り替えを行い、冷却と加温の両方ができるヒートポンプシステムにおいても加温運転時には同等の効果が得られる。
【００６３】
以上のように、本実施の形態においては、結露センサを備え、結露センサにより一定時間結露を検知すると、蒸発器ファンの風量を増加させる、蒸発器ヒータを入れる、圧縮機の回転数を下げる、といった庫外蒸発器の温度を上げる制御を行うとともに、その制御により、加温能力が低下した分は庫内に設置した庫内ヒータにより補う加温システムを自動販売機に備えることにより、加温システムの加温能力を下げることなく、効果的に庫外蒸発器に結露をさせずに加温システムを運転でき、外気温度の高い条件においても雨天などの湿度の高い条件を除いて極力加温システムを運転することができるので、自動販売機の加温による消費電力量を大幅に削減することができる。
【００６４】
さらに、結露センサの検知感度を調節する手動調節装置を備えることにより、結露センサの個体差によって生じる検知感度のバラツキを調節することができ、誤作動を防止して、品質の安定した自動販売機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明にかかる加温システムとそれを用いた自動販売機は、結露センサにより結露を検知し、庫外に備えられた蒸発器の温度を外気の露点温度以上にする制御を行うことで、蒸発器に結露しにくく、外気温度の高い条件においても雨天などの湿度の高い条件を除いて極力加温システムを運転することができるので、庫外に蒸発器を持つヒートポンプ機器ならあらゆる機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１における加温システムとそれを用いた自動販売機の冷媒回路図
【図２】同実施の形態における結露センサの取り付け位置を示す図
【図３】同実施の形態における結露判定による制御を示したフローチャート
【図４】同実施の形態における結露判定のフローチャート
【図５】同実施の形態における蒸発器ファンの制御を示したフローチャート
【図６】同実施の形態における蒸発器ヒータの制御を示したフローチャート
【図７】同実施の形態における圧縮機の制御を示したフローチャート
【図８】従来の自動販売機の冷媒回路図
【図９】従来の空気調和機における結露検出手段を用いた運転制御のフローチャート
【符号の説明】
【００６７】
１０    圧縮機
１１    庫内凝縮器
１２    電動膨張弁
１３    庫外蒸発器
１４    加温システム
１８    庫内ヒータ
２１    結露センサ
２２    蒸発器ファン
２３    蒸発器ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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