(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒の蒸発と凝縮液化とのサイクルを利用して冷却を行う冷凍機を運転制御して複数の部屋を冷却し、各部屋の温度を予め定められた温度範囲内に維持・制御する冷却用コンプレッサの省エネ運転方法において、
複数の部屋の冷却運転制御は、同時運転期間と、１室運転期間と、運転停止期間と、からなる運転期間を１運転サイクルとし、冷却制御される部屋の制御温度パラメータとして規定温度と上限値と下限値とを有し、複数の部屋のうち何れかの部屋の温度が上限値に到達したとき，コンプレッサを起動して複数の部屋を同時に冷却し、この同時運転した結果，何れかの部屋が規定温度値に到達したとき，予め定められた選択基準に従って１室のみ選択してこれを冷却し、この１室運転した結果選択された部屋の温度が下限値に到達したとき，この室の冷却を停止し，選択基準に従って他の１室を順次選択して１室運転を行い、１運転サイクル中に全ての部屋を１室運転した後，最後に選択された部屋の温度が下限値に到達したとき，コンプレッサを停止して全部屋の冷却を停止する、ことを特徴とする冷却用コンプレッサの省エネ運転方法。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却用コンプレッサの省エネ運転方法において、
規定温度は、複数の部屋を同時に冷却運転したときと、１室のみ選択してこれを冷却運転したときと、で部屋内の温度の冷却速度に差が生じる温度の値を選ぶ、ことを特徴とする冷却用コンプレッサの省エネ運転方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の冷却用コンプレッサの省エネ運転方法において、
１室のみ選択して冷却する部屋の選択基準は、規定温度あるいは下限値に到達時点での最も高い温度の部屋を選択する、ことを特徴とする冷却用コンプレッサの省エネ運転方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の冷却用コンプレッサの省エネ運転方法において、
１室のみ選択して冷却する部屋の選択基準は、下限値に到達した部屋を除き、熱時定数の大きい部屋の順に選択する、ことを特徴とする冷却用コンプレッサの省エネ運転方法。
【請求項５】
請求項４に記載の冷却用コンプレッサの省エネ運転方法において、
下限値に到達した部屋を除き熱時定数の大きい部屋の順に１室のみ選択して冷却する部屋の選択基準は、１室運転し下限値に到達後冷却を停止し当該室の温度上昇特性により選択の順位付けを行う、ことを特徴とする省エネ運転方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかの項に記載の冷却用コンプレッサの省エネ運転方法を用いた省エネ型自販機であって、
予め定められた温度範囲に制御される複数の部屋を有し、各部屋は、冷凍機から冷媒の供給を受け、この冷媒の導通・遮断制御する遮断弁と、冷媒を気化し当該部屋を冷却するエバポレータと、を備え、
冷凍機は、請求項１ないし請求項５のいずれかの項に記載の冷却用コンプレッサを構成するコンプレッサと、凝縮器と、ドライヤと、キャピラリチューブまたは膨張弁と、これらの各機器と一の部屋の遮断弁とエバポレータとを直列接続する配管と、該遮断弁とエバポレータとを接続する配管に他の部屋の遮断弁とエバポレータとをさらに並列接続して循環系を構成する配管と、これらの機器内を循環する冷媒と、を備える、ことを特徴とする省エネ型自販機。
【請求項７】
請求項１ないし請求項５のいずれかの項に記載の冷却用コンプレッサの省エネ運転方法を用いた省エネ型自販機であって、
予め定められた温度範囲に制御される複数の部屋を有し、各部屋は、冷凍機のエバポレータで冷却された冷風の供給を受け、この冷風をON-OFF制御する制御弁を備え、
冷凍機は、請求項１ないし請求項５のいずれかの項に記載の冷却用コンプレッサを構成するコンプレッサと、凝縮器と、ドライヤと、キャピラリチューブまたは膨張弁と、エバポレータと、これらの各機器とを接続して循環系を構成する配管と、これらの機器内を循環する冷媒と、エバポレータで冷却された空気を吸引・送風するファンとこの冷風を各部屋の制御弁に接続するダクトとからなる送風系と、を備える、ことを特徴とする省エネ型自販機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンプレッサとエバポレータとを備え、複数の部屋を冷却する冷却用コンプレッサの省エネ運転方法および省エネ型自販機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の部屋を共通のコンプレッサで冷却する場合、いずれか１室だけでも冷媒を供給するためには、複数の室に冷媒を供給するときと同様にコンプレッサを稼働させなければならない。そこで従来技術では、複数の室を冷却するとき、各部屋の温度差が予め定められた規定温度差にまで開いたとき、低温側の部屋への冷媒に供給を停止し、温度差が無くなったら、再び複数の室の冷却を開始し、複数室への冷媒供給のタイミングを揃えて、コンプレッサが稼働する時間を低減する運転方法が採用されていた。
【０００３】
図４は従来技術の運転方法による一例として３室冷却運転時の庫内温度特性図を、図５は従来技術の運転方法による制御フローチャートを、図６は従来技術および本発明に係わる自販機の構成図を示す。
【０００４】
図６の(A) において、自販機１は、予め定められた温度範囲Tu〜Tdに制御される複数の部屋、図示例では３室の部屋(1A,1B,1C)を有し、各部屋(1A,1B,1C)は、冷凍機2Aから冷媒24の供給を受け、この冷媒24の導通・遮断制御する遮断弁22と、冷媒24を気化し当該部屋を冷却するエバポレータ21と、を備えて構成される。また、冷凍機2Aは、コンプレッサ25と凝縮器26とドライヤ27とキャピラリチューブまたは膨張弁28と、これらの各機器25〜28と前記各部屋(1A,1B,1C)の遮断弁22とエバポレータ21と直列接続を、さらに並列接続して冷媒24の循環系を構成する配管23と、これらの機器内を循環する冷媒24と、を備えて構成される。
【０００５】
図４において、縦軸に温度を横軸に時間をとる。今、時刻t40 で３室(1A,1B,1C)が温度範囲の上限値Tuから３室(1A,1B,1C)が同時に冷却されたとする。３室(1A,1B,1C)の熱時定数（各室内に収納される商品の比熱および収納量に依存する）をT1a,T1b,T1c とし、T1a>T1b>T1c の関係にあり、また、冷凍機2Aの冷却能力は、３室(1A,1B,1C)を同時に冷却したときの到達温度が温度範囲の下限値Tdを下回ることができるものとする。
【０００６】
以下、図４を参照しながら図５の制御フローチャートを説明する。図５において、上述の様な条件下では、室1Cの温度Tcが最も早く低下し、室1Aの温度Taが最も遅く低下する。ステップs21 で３室(1A,1B,1C)の庫内温度(Ta,Tb,Tc)を測定し、ステップs22 で３室(1A,1B,1C)の庫内温度(Ta,Tb,Tc)が目標温度下限値Tdより高温か否かを判断し、高温Yes でステップs23 に移行して何れか２室の温度差が規定温度差ΔT 以上有るか否かを判断し、Noのときはステップs21 に戻り、以下ステップs23 で何れか２室の温度差が規定温度差ΔT 以上Yes をチェックする。そして、時刻t41 で室1Aの温度Taと室1Cの温度Tcとの温度差が規定温度差ΔT 以上Yes を検知してステップs24 に移行する。ステップs24 では最低室温Tcの部屋1Cの冷却をOFF し、ステップs25 で冷却OFF した部屋1Cの最低室温Tcが何れかの１室（図示例では1B）の温度に到達したか否かを判断し、Noのときはステップs24 に戻り、以下ステップs25 で何れか１室(1B)の温度に到達Yes をチェックする。そして、時刻t42 でTc＝Tbを検知してステップs26 に移行し、３室(1A,1B,1C)とも冷却をONしてステップs21 に戻り、ステップs22 の何れか１室が目標温度下限値Tdに到達したか否かを監視する。
【０００７】
時刻t43 で熱時定数の小さい室1Cの温度Tcが目標温度下限値Tdに到達して、ステップs22 でこれを検知するとステップs31 に移行する。ステップs31 では、目標温度下限値Tdに到達した室1Cの冷却をOFF し、目標温度下限値Tdより高温の残りの２室(1A,1B) の冷却をONする。ステップs32 でこの２室(1A,1B) とも目標温度下限値Tdより高温であるか否かを判断し、高温Yes でステップs33 で２室(1A,1B) の庫内温度(Ta,Tb) の温度差が規定温度差ΔT 以上有るか否かを判断し、Noのときはステップs31 に戻り、以下ステップs33 で２室(1A,1B) の温度差が規定温度差ΔT 以上Yes をチェックする。図示例では、ステップs33 で２室(1A,1B) の温度差が規定温度差ΔT 以上Yes が発生しないのでステップs34 からステップs36 のフローは無いが、もし、規定温度差ΔT 以上Yes が発生すれば、ステップs24 からステップs26 で説明したと同様に、ステップs34 で低温側の部屋の冷却をOFF し、ステップs35 で２室(1A,1B) の温度差が0degに到達したか否かを判断し、Noのときはステップs34 に戻り、以下ステップs35 で温度差が0deg Yesをチェックする。そして、ステップs36 に移行し、２室(1A,1B) とも冷却をONして、ステップs31 に戻り、ステップs32 での何れか１室が目標温度下限値Tdに到達したか否かを監視する。
【０００８】
時刻t44 で室1Bの温度Tbが目標温度下限値Tdに到達して、ステップs32 でこれを検知するとステップs41 に移行する。ステップs41 では、目標温度下限値Tdに到達した室1Bの冷却をOFF し、目標温度下限値Tdより高温の残りの１室(1A)をONする。ステップs42 でこの室(1A)が目標温度下限値Tdに到達したか否かを判断し、下限値Tdに到達Noでステップs41 に戻り、ステップs42 で室(1A)が下限値Tdに到達したか否かを監視する。
【０００９】
時刻t45 で室1Aの温度Taが目標温度下限値Tdに到達して、ステップs42 でこれを検出すると、ステップs44 に移行して３室(1A,1B,1C)とも冷却をOFF し、冷凍機のコンプレッサ25を停止する。そしてステップs48 に移行し、３室(1A,1B,1C)の何れかの室が目標温度上限値Tuに到達したか否かを判断する。目標温度上限値Tuに到達Noではステップs44 に戻り、ステップs48 で３室(1A,1B,1C)の何れかの室が目標温度上限値Tuに到達したか否かを監視する。
【００１０】
そして、図示例では、時刻t46 で室1Cが目標温度上限値Tuに到達すると、ステップs49 でこれを検知し、冷凍機のコンプレッサ25を起動し、３室(1A,1B,1C)の全ての冷却を同時ONし、ステップs21 に戻る。
【００１１】
以下同様に制御を行い、３室(1A,1B,1C)の庫内温度(Ta,Tb,Tc)が目標温度範囲（Tu〜Td）内に制御・維持することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この様な従来技術による運転方法では、規定の温度差ΔT にまで各部屋の温度差が開かなければ、複数の室が同時に冷却される。このときの各部屋に供給される冷媒は、各部屋に分配されるため、１室当たりに供給される冷媒の量は低減する。一方、庫内温度が低下すればするほど、冷却速度が遅くなり、冷却に時間がかかる。従って、冷凍機のコンプレッサを起動し、ON状態にしておいても、最も冷却に時間がかかる目標温度範囲下限値付近において複数室を同時に冷却し、僅かな温度を長時間かけて冷却を行う状態となることがある。
【００１３】
本発明は上記の点にかんがみてなされたものであり、その目的は前記した課題を解決して、目標温度範囲下限値付近でのコンプレッサON時間を短縮し、省エネルギ運転を行う冷却用コンプレッサの省エネ運転方法及び省エネ型自販機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、冷媒の蒸発と凝縮液化とのサイクルを利用して冷却を行う冷凍機を運転制御して複数の部屋を冷却し、各部屋の温度を予め定められた温度範囲内に維持・制御する冷却用コンプレッサの省エネ運転方法において、複数の部屋の冷却運転制御は、同時運転期間と、１室運転期間と、運転停止期間と、からなる運転期間を１運転サイクルとし、冷却制御される部屋の制御温度パラメータとして規定温度と上限値と下限値とを有し、複数の部屋のうち何れかの部屋の温度が上限値に到達したとき，コンプレッサを起動して複数の部屋を同時に冷却（同時運転）し、この同時運転した結果，何れかの部屋が規定温度値に到達したとき，予め定められた選択基準に従って１室のみ選択してこれを冷却（１室運転）し、この１室運転した結果選択された部屋の温度が下限値に到達したとき，この室の冷却を停止し，選択基準に従って他の１室を順次選択して１室運転を行い、１運転サイクル中に全ての部屋を１室運転した後，最後に選択された部屋の温度が下限値に到達したとき，コンプレッサを停止して全部屋の冷却を停止（運転停止）するものとする。
【００１５】
また、規定温度は、複数の部屋を同時に冷却運転したときと、１室のみ選択してこれを冷却運転したときと、で部屋内の温度の冷却速度に差が生じる温度の値を選ぶことができる。
【００１６】
かかる構成により、何れかの部屋が規定温度に到達したとき, 予め定められた選択基準に従って１室のみ選択して集中してこれを下限値にまで冷却し, 順次残りの部屋も１室のみ選択して温度範囲の下限値にまで急速に冷却することができるので、目標温度範囲下限値付近でのコンプレッサのON時間を短縮することができる。
【００１７】
また、１室のみ選択して冷却する部屋の選択基準は、規定温度あるいは下限値に到達時点での最も高い温度の部屋を選択することができる。
【００１８】
また、１室のみ選択して冷却する部屋の選択基準は、下限値に到達した部屋を除き、熱時定数の大きい部屋の順に選択することができる。
【００１９】
かかる構成により、下限値に到達した部屋を除き残りの部屋の内、最も高い温度の部屋からあるいは熱時定数の大きい部屋の順に１室冷却運転することにより、(1) 少なくとも複数の部屋数倍以上に冷却速度を上げて急速冷却できる。(2) 温度が高い部屋からあるいは熱時定数の大きい温度の下がり難い部屋の順から先に冷却し、(3) 冷却OFF 時の温度上昇の遅い部屋（熱時定数の大きい部屋）から先に冷却するので、何れかの部屋が上限値に到着し、コンプレッサを起動するときも、大略各部屋の温度は上限値に近い温度に揃えることができる。
【００２０】
また、上述の冷却用コンプレッサの省エネ運転方法を用いた省エネ型自販機であって、予め定められた温度範囲に制御される複数の部屋を有し、各部屋は、冷凍機から冷媒の供給を受け、この冷媒の導通・遮断制御する遮断弁と、冷媒を気化し当該部屋を冷却するエバポレータと、を備え、冷凍機は、上述の冷却用コンプレッサを構成するコンプレッサと、凝縮器と、ドライヤと、キャピラリチューブまたは膨張弁と、これらの各機器と一の部屋の遮断弁とエバポレータとを直列接続する配管と、該遮断弁とエバポレータとを接続する配管に他の部屋の遮断弁とエバポレータとをさらに並列接続して循環系を構成する配管と、これらの機器内を循環する冷媒と、を備えて構成することができる。
【００２１】
また、冷却用コンプレッサの省エネ運転方法を用いた省エネ型自販機であって、予め定められた温度範囲に制御される複数の部屋を有し、各部屋は冷凍機のエバポレータで冷却された冷風の供給を受け、この冷風をON-OFF制御する制御弁を備え、冷凍機は、上述の冷却用コンプレッサを構成するコンプレッサと、凝縮器と、ドライヤと、キャピラリチューブまたは膨張弁とエバポレータと、これらの各機器とを接続して循環系を構成する配管と、これらの機器内を循環する冷媒と、エバポレータで冷却された空気を吸引・送風するファンとこの冷風を各部屋の制御弁に接続するダクトとからなる送風系と、を備えて構成することができる。
【００２２】
かかる構成により、１室運転したとき、冷凍機が有する全冷凍能力を選択された１室の冷却に注入することができ、冷媒が部屋内のエバポレータ周辺から熱を吸収して蒸発するこの気化熱として吸収する熱量を増加する、あるいは１室を冷却する冷風の供給量を増加することができるので、全室同時運転したときの冷却最終温度がより、１室運転したときの方が冷却最終温度をより低温側に設定でき、温度範囲の下限値に向けてほぼ直線的に近い特性で冷却することができるので、冷却速度を向上させてコンプレッサのON時間を低減することができる。
【００２３】
また、冷却用コンプレッサの省エネ運転方法において、下限値に到達した部屋を除き熱時定数の大きい部屋の順に１室のみ選択して冷却する部屋の選択基準は、１室運転し下限値に到達後冷却を停止し当該室の温度上昇特性により選択の順位付けを行うことができる。
【００２４】
かかる構成により、自販機の各部屋の熱時定数に影響を与える商品の収納量を自動的に、目標温度範囲の下限値に到達後, 冷却を停止し, 当該室の温度上昇特性により等価的に求め, 選択の順位付けを行うことにより、商品の売り上げ高に応じて選択の順位付けを自動的に変更することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例としての冷却用コンプレッサの省エネ運転方法を説明する３室冷却運転時の庫内温度特性図、図２は冷凍機の冷却能力がやや不足しているときの３室冷却運転時の庫内温度特性図、図３は本発明の運転方法による制御フローチャートであり、図４〜図６に対応する同一部材には同じ符号が付してある。尚本発明の適用例として図６の自販機の符号を適宜引用する。
【００２６】
図１、図６において、冷媒24の蒸発と凝縮液化とのサイクルを利用して冷却を行う冷凍機2Aを運転制御して複数の部屋(1A,1B,1C,・) を冷却し、各部屋の温度を予め定められた温度範囲（Tu〜Td）内に維持・制御する冷却用コンプレッサの省エネ運転方法において、複数の部屋(1A,1B,1C,・) の冷却運転制御は、同時運転期間と、１室運転期間と、運転停止期間と、からなる運転期間を１運転サイクルとし、冷却制御される部屋の制御温度パラメータとして、規定温度Tsと、上限値Tuと、下限値Tdと、を有し、
複数の部屋(1A,1B,1C,・) のうち何れかの部屋の温度が上限値Tuに到達したとき，複数の部屋(1A,1B,1C,・) の部屋を同時に冷却し（同時運転）、この同時運転した結果，何れかの部屋（例えば1C）が規定温度値Tsに到達したとき，予め定められた選択基準に従って１室（例えば1A）のみ選択してこれを冷却し（１室運転）、この１室運転した結果選択された部屋(1A)の温度が下限値Tdに到達したとき，この室(1A)の冷却を停止し，選択基準に従って他の１室（例えば1B）を順次選択して１室運転を行い、１運転サイクル中に全ての部屋を１室運転した後，最後に選択された部屋（例えば1C）の温度が下限値に到達したとき，コンプレッサ25を停止して全部屋(1A,1B,1C,・) の冷却を停止し（運転停止）、
全部屋(1A,1B,1C,・) のうちいずれかの部屋の温度が予め定められた上限値Tuに到達したとき、コンプレッサ25を起動して全部屋(1A,1B,1C,・) を同時に冷却し、以下この制御サイクルを繰り返すことにより、複数の部屋(1A,1B,1C,・) を冷却し、各部屋の温度を予め定められた温度範囲（Tu〜Td）内に維持・制御するすることができる。
【００２７】
また、規定温度Tsは、複数の部屋(1A,1B,1C,・) を同時に冷却運転したときと、１室のみ選択してこれを冷却運転したときと、で部屋内の冷却速度に差が生じる温度の値を選ぶことができる。
【００２８】
かかる構成により、何れかの部屋（例えば1C）が規定温度Tsに到達したとき, 予め定められた選択基準に従って１室（例えば1A）のみ選択してこれを下限値Tdにまで冷却し, 順次残りの部屋も１室のみ選択して温度範囲の下限値Tsにまで急速に冷却することができるので、従来技術で目標温度範囲下限値付近での温度低下に多くの時間を要していた時間を短縮することができ、コンプレッサ25のON時間を短縮することができる。
【００２９】
【実施例】
先に、冷凍機2Aの構成と冷却原理を説明する。図６において、冷凍機2Aは、上述した様に、コンプレッサ25と, 凝縮器26と, ドライヤ27と、キャピラリチューブまたは膨張弁28と, エバポレータ21と, これらの機器21、25〜28を接続し循環系を構成する配管23と, を備えてなる冷却装置と、この冷却装置に充填されこれらの機器21、25〜28内を循環しエバポレータ21で蒸発して冷却を行う冷媒24(24g,24L) と、を備えて構成される。
【００３０】
かかる構成により、冷凍機2Aは、冷媒24の蒸発と、凝縮液化と、のサイクルを利用して冷却が行われる。冷媒液24L はエバポレータ21中でその圧力に対応した温度で蒸発する。この際、そのエバポレータ21の温度が周囲温度より低ければ、周囲より熱を吸収して蒸発が続き、エバポレータ21の圧力を一定に保ならば、この圧力に対応する定温度に保つことができる。冷媒液24L を膨張弁28で減圧して低圧のエバポレータ21に送り、ここで周囲の熱を吸収して蒸発させ、発生する蒸気24g をコンプレッサ25に吸入し、コンプレッサ25に加えられる動力によって圧縮し、高圧・高温のガス24g となし、このガス24g を凝縮器26に導き、水・大気などに放熱することにより液化させ、液溜めに受け、これを上述の膨張弁28に導き、冷却サイクルが形成される。
【００３１】
冷媒24(24g,24L) は、熱を移動させるための媒質であり、この場合冷媒24の状態をガス状(24g),液状(24L) に変化するのみである。このサイクルを繰り返すことによりエバポレータ21の周辺の限られた部分内の物体の温度を降下させ、冷凍（冷却）を生成することができる。即ち、冷凍サイクルは、仕事を費やして、低温度の箇所（エバポレータ21）にて熱を吸収して、これを高温度の箇所（凝縮器26）にて費やされた仕事に相当する熱と共に放熱を行う。コンプレッサ25は加えられた動力により熱を汲み上げる熱のポンプの働きを行う。
【００３２】
この様に、エバポレータ21では、液状の冷媒24L はその圧力を低く保つと、低い温度で蒸発し、このとき液冷媒24L が蒸発するために多量の熱が必要であり、液体はその周辺からこの熱を奪って蒸発するため、周辺のものを冷却することができる。本発明では、１室運転のとき、全冷媒24をこの部屋のエバポレータ21で吸熱・蒸発させるので、急速に室温を低下させることができる。液冷媒24L が蒸発し気化している間はその圧力に対する蒸発温度は一定であり、奪った熱は状態変化（液体から気体）のために費やされる。
【００３３】
また、コンプレッサ25は、エバポレータ21でどんどん蒸発する冷媒24g の蒸気をシリンダに吸い込み、常にエバポレータ21を低圧に維持し、冷媒24g の蒸発温度を低く保つことができる。熱の運搬役である気体冷媒24g から多量の熱を吐き出させるためには、圧力を高くして凝縮温度を上げ、外気より高くすることにより放熱を容易にすることができる。
【００３４】
凝縮器26は、コンプレッサ25で高温高圧になった気体冷媒24g を常温の外気あるいは水で冷却して液化させることができる。気体冷媒24g は凝縮して液体冷媒24L に戻る際、凝縮の潜熱を外気あるいは水に放出する。従って、凝縮器26での液体冷媒24L そのものの温度はあまり変化しない。
【００３５】
ドライヤ27は、液体冷媒24L にに含まれる水分やゴミなどを除去し、冷媒24g,24L の質的低下を防止し、冷媒24g,24L のリサイクルを可能とさせる。
【００３６】
キャピラリチューブまたは膨張弁28は、凝縮器26で液化した冷媒24L のままでは圧力が高すぎるので、エバポレータ21での蒸発がし易い圧力まで減圧させるものである。キャピラリチューブまたは膨張弁28のいずれの手段も、狭い通路を通して抵抗をつけ、絞り変化のため、冷媒24L の圧力は急に下がる。絞り効果によって、冷媒24L の一部が蒸発し気泡33を発生するが、このときの蒸発は外部からの熱ではなく冷媒液24L 自身の熱を奪って行われる。
（実施例１）
図６は本発明の一実施例による自販機の構成図を示す。図６の(A) において、自販機１は、予め定められた温度範囲Tu〜Tdに制御される複数の部屋、図示例では３室の部屋(1A,1B,1C)を有し、各部屋(1A,1B,1C)は、冷凍機2Aから冷媒24の供給を受け、この冷媒24の導通・遮断制御する遮断弁22と、冷媒24を気化し当該部屋を冷却するエバポレータ21と、を備えて構成される。また、冷凍機2Aは、コンプレッサ25と凝縮器26とドライヤ27とキャピラリチューブまたは膨張弁28と、これらの各機器25〜28と前記各部屋(1A,1B,1C)の遮断弁22とエバポレータ21との直列接続をさらに並列接続して冷媒24の循環系を構成する配管23と、これらの機器内を循環する冷媒24と、を備えて構成される。尚、以下の一実施例として図１〜図３で説明する自販機１の部屋数は３室の部屋(1A,1B,1C)の場合で説明する。
【００３７】
図１において、縦軸に温度を横軸に時間をとり、太線で各室温(Ta,Tb,Tc)の経時変化特性を示し、この太線の後、点線で図示する特性は冷却ONあるいはOFF したままの状態を示す。今、時刻t10 で３室(1A,1B,1C)が温度範囲の上限値Tuから３室(1A,1B,1C)が同時に冷却されたとする。３室(1A,1B,1C)の熱時定数（各室内に収納される商品に比熱および収納量に依存する）をT1a,T1b,T1c とし、T1a>T1b>T1c の関係にあり、また、冷凍機2Aの冷却能力は、３室(1A,1B,1C)を同時に冷却したときの到達温度が温度範囲の下限値Tdに近いあるいはこの下限値Tdを下回ることができるものとする。また、以下の説明では、１室のみ選択して冷却する部屋の選択基準は、規定温度Tsあるいは下限値Tdに到達した時点での最も高い温度の部屋を選択して１室運転し、残りの部屋は遮断弁22で冷媒24を遮断して冷却を停止するものとする。
【００３８】
上述の様な条件下では、時刻t10 で３室(1A,1B,1C)を同時に冷却すると、室1Cの温度Tcが最も早く低下し、室1Aの温度Taが最も遅く低下する。３室(1A,1B,1C)の庫内温度(Ta,Tb,Tc)を測定し、時刻t11 で３室(1A,1B,1C)の内、何れかの１室（図示例では1C）の庫内温度(Tc)が規定温度Tsに到達すると、この時点t11 での最高室温の部屋1Aを１室運転とし、他の部屋1B,1C の冷媒24の供給を止める。最高室温の部屋1Aには全ての冷媒24が供給されるため、複数の部屋の同時冷却よりも庫内温度低下速度が速くなり、また、１室(1A)の温度(Ta)が温度下限値Tdに近づいても、複数部屋の同時冷却時よりも庫内温度低下速度を高く維持できる。
【００３９】
部屋1Aを１室運転し、時刻t12 で庫内温度Taが下限値Tdに到達すると、この時点t12 での最高室温の部屋1Bを１室運転し、他の部屋1A,1C の冷媒24の供給を止める。上述した１室1Aの場合と同様に、冷媒24が集中した時刻t11 で中間の室温Tbを示した部屋1Bは、庫内温度低下速度が速くなり、その速度があまり低下することなく時刻t13 で下限値Tdに到達する。この時刻t13 での最高室温の部屋1C、即ち、図示例では３室の冷却であるので最後に残った部屋1C、を１室運転し、他の部屋1A,1B の冷媒24の供給を止め、時刻t14 で庫内温度Tcを下限値Tdに到達させる。この様に、１室運転では、次に冷却すべき部屋の選択をその時点での最も庫内温度が高い部屋から１室冷却運転することにより、１室運転していない残りの部屋の温度をできるだけ低温にし、次に１室冷却運転するときにできるだけ冷却時間を短くさせることができる。
【００４０】
この様に３室(1A,1B,1C)全てが下限冷却温度値Tdに到達し終わると、コンプレッサ25を停止して全部屋(1A,1B,1C,・) の冷却を停止し、冷却運転を停止する。以上の全部屋(1A,1B,1C,・) の冷却（同時運転）が開始してから（１室運転）が終了するまでの期間ton が、コンプレッサ25は恒に運転ONの状態である。
【００４１】
上述の様に、各部屋への冷媒24の供給が止まるタイミングはt12,t13,t14 とズレているので、コンプレッサ25を停止後の庫内温度上昇に差が生じている。しかし、庫内温度上昇時は、この庫内温度上昇の要因が庫外からの熱の侵入にのみ依存しており、且つ、庫内温度が高くなる程、庫内温度が遅くなるので、先に冷媒24の供給を止めた部屋(1A)と後から冷媒24の供給を止めた部屋(1C)との温度差は縮まってくる。
【００４２】
そして、３室(1A,1B,1C)のうちいずれかの部屋（図示例では室1C）の温度が予め定められた上限値Tuに到達したとき、コンプレッサ25を起動して全部屋(1A,1B,1C,・) を同時に冷却し（同時運転）、以下この制御サイクルを繰り返すことにより、複数の部屋(1A,1B,1C)を冷却し、各部屋(1A,1B,1C)の温度を予め定められた温度範囲（Tu〜Td）内に維持・制御することができる。
【００４３】
尚、３室(1A,1B,1C)のうちいずれかの部屋の温度が上限値Tuに到達したとき、コンプレッサ25を起動して全部屋(1A,1B,1C,・) を同時運転する理由は、
(1) いずれかの１室(1C)に冷媒24を供給するためには必ずコンプレッサ25を起動しなければならない。
【００４４】
(2) また、もし１室(1C)に冷媒24を供給したとき、庫内温度の上限値Tuに到達していない室(1A,1B) が上限値Tuに到達するまで冷媒24を供給しないでいると、３室(1A,1B,1C)の温度差が広がり、その結果、１室運転の時間が長くなり、逆にコンプレッサ25をONしている時間ton が長くなる。
【００４５】
以上の結果、コンプレッサ25をONしている時間ton とOFF している時間toffの合計である周期に対して、コンプレッサ25をONしている時間ton を短縮することができ冷却用コンプレッサの省エネ運転を行うことができる。
（実施例２）
本発明の効果を説明する他の実施例として図２を説明する。図２と、図１あるいは図４との差異は、
(1) 全室同時運転したときの冷却運転能力は、図１および図４では下限値Tdを下回ることができる冷却能力を冷凍機2Aが有している場合を図示している。他方、図２は冷凍機2Aの冷却能力は、同時運転したとき規定温度Tsまで冷却することができるが下限値Tdまでは冷却できず、１室運転のときのみ下限値Tdを越えて冷却することができる場合を示す。
【００４６】
(2) 従って、横軸の時間軸のみ２倍縮めて書き、他は同一条件としている。
【００４７】
図２において、図１と同様に時刻t20 で上限値Tuから同時に冷却運転されたものとする。冷却速度は、室1C,1B,1Aの順に庫内温度(Tc,Tb,Ta)が下がり、時刻t21 で室1Cの庫内温度Tcが規定温度Tsに到着する。この時点t21 での最高室温の部屋1Aを１室運転とし、他の部屋1B,1C の冷媒24の供給を止める。最高室温の部屋1Aには全ての冷媒24が供給されるため、複数の部屋の同時冷却よりも庫内温度低下速度が速くなり、また、１室(1A)の温度(Ta)が温度下限値Tdに近づいても、複数部屋の同時冷却では下限値Tdまで冷却できないものが、庫内温度低下速度を維持しながら冷却することができる。
【００４８】
部屋1Aを１室運転し、時刻t22 で庫内温度Taが下限値Tdに到達すると、この時点t22 での最高室温の部屋1Cを１室運転し、他の部屋1A,1B の冷媒24の供給を止める。図示例では図１と１室運転の部屋に順番が異なるが、上述した１室1Aの場合と同様に、冷媒24が集中した部屋1C（図１では部屋1B）は、庫内温度低下速度が速くなり、その速度があまり低下することなく時刻t23 で下限値Tdに到達する。この時刻t23 での最高室温の部屋1B、即ち、図示例では３室の冷却であるので最後に残った部屋1B、を１室運転し、他の部屋1A,1C の冷媒24の供給を止め、時刻t24 で庫内温度Tcを下限値Tdに到達させる。
【００４９】
この様に時刻t24 で３室(1A,1B,1C)全てが下限冷却温度値Tdに到達し終わると、コンプレッサ25を停止して全部屋(1A,1B,1C,・) の冷却を停止し、冷却運転を停止する。そしてコンプレッサ25は、何れかの部屋の温度が上限値Tuに到達するまで続き、時刻t25 で、再びコンプレッサ25を起動して同時運転に入る。
【００５０】
図示例では、各部屋(1A,1B,1C)への冷媒24の供給が止まるタイミングがt22,t23,t24 とズレているので、コンプレッサ25を停止後の庫内温度上昇に差が生じている。特に、中間の熱時定数T1b を有する室1Bの庫内温度Tbが他の２室1A,1C と較べて低い。図示例では時刻t25 で、同時運転に入り、時刻t26 でやはり熱時定数T1c が小さい部屋1Cが規定温度Tsに到達し、室1Aの１室運転に入り、以下順に室1B, 室1Cの１室運転に入り、時刻t29dで３室(1A,1B,1C)全てが下限冷却温度値Tdに到達し、コンプレッサ25を停止して全部屋(1A,1B,1C)の冷却を停止し、冷却運転を停止する。以下、この様に、同時運転、１室運転、運転停止のサイクルを取りながら、予め定められた目標温度範囲内に全部屋(1A,1B,1C,・) の庫内温度を制御・維持することができる。
【００５１】
図２で図示する条件では、従来技術では冷凍機2Aは、自販機１の各庫内温度を下限値Tdまでさげることができないので、運転停止することなく連続運転しているが、本発明では、規定温度Tsを設け、１室運転を行うことにより、冷凍機2Aの運転停止を行うことが可能となり、冷却用コンプレッサの省エネ運転を行うことができる。
（実施例３）
次に、本発明による運転方法の制御フローチャートを図１を参照しながら説明する。上述した様な３室(1A,1B,1C)が外部より受ける熱侵入の影響量は等しく、各室の熱時定数がT1a>T1b>T1C の条件にあるものとして説明する。この状態では、室1Cの温度Tcが最も早く低下し、室1Aの温度Taが最も遅く低下する。図３において、ステップs1で３室(1A,1B,1C)の庫内温度(Ta,Tb,Tc)を測定し、ステップs2で３室(1A,1B,1C)の内、何れか１室でも庫内温度が規定温度Tsに到達したか否かを判断し、到達Noでステップs1に戻る。ステップs2で、何れか１室の庫内温度が規定温度Tsに到達するのを検知するまでこのフローを循環・待機する。時刻t11 のステップs2で何れかの１室（図示例では1C）の庫内温度(Tc)が規定温度Tsに到達Yes を検知すると、ステップs3に移行する。
【００５２】
ステップs3では、この時点での最高室温の部屋1Aを１室運転とし、他の部屋1B,1C への冷媒24の供給を遮断弁22で遮断し、ステップs4に移行する。ステップs4では、時刻t11 で最高室温を示し１室運転している部屋1Aが目標温度下限値Tdに到達したか否かを判断し、Noのときはステップs3に戻り、以下同ステップs4でこの１室運転している部屋1Aが目標温度下限値Tdに到達を検知するまでこのフローを循環・待機する。
【００５３】
そして、時刻t12 のステップs4で部屋1Aの温度Taが下限値Tdに到達し、到達Yes を検知するとステップs5に移行する。ステップs5ではこの時点t12 での最高室温を示している部屋1B（即ち、時刻t1で中間室温を示した部屋）を１室運転し、他の部屋1A,1C への冷媒24の供給を遮断弁22で遮断し、ステップs6に移行する。ステップs6では、時刻t12 で最高室温を示し１室運転している部屋1Bが下限値Tdに到達したか否かを判断し、Noのときはステップs5に戻り、以下ステップs6でこの１室運転している部屋1Bが下限値Tdに到達Yes をチェックするまで監視する。
【００５４】
時刻t13 で部屋1Bの温度Tbが下限値Tdに到達し、到達Yes を検知するとステップs7に移行する。ステップs7ではこの時点t13 での最高室温を示している部屋1Cを１室運転し、他の部屋1A,1B への冷媒24の供給を遮断弁22で遮断し、ステップs8に移行する。ステップs8では、時刻t13 で最高室温を示し１室運転している部屋1Cが下限値Tdに到達したか否かを判断し、Noのときはステップs7に戻り、以下ステップs8でこの１室運転している部屋1Cが下限値Tdに到達Yes をチェックするまで監視する。
【００５５】
時刻t14 で部屋1Cの温度Tcが下限値Tdに到達し、到達Yes を検知するとステップs9に移行し、ここで、コンプレッサ25の運転を停止し、冷却運転を停止して、ステップs10 に移行する。ステップs10 では、何れかの部屋の庫内温度が上限値Tuに到達したか否かを判断し、Noのときはステップs9に戻り、以下ステップs10 で何れかの部屋の庫内温度が上限値Tuに到達Yes をチェックするまで監視を継続し、時刻t15 で何れかの部屋の庫内温度が上限値Tuに到達Yes を検知すると、ステップs11 に移行し、コンプレッサ25を起動し、全室1A,1B,1Cを同時運転して、ステップs1に移行して、制御を継続して行うことができる。
（実施例４）
以上の説明では、本発明による「１室のみ選択して冷却する部屋の選択基準は、規定温度Tsあるいは下限値Tdに到達時点での最も高い温度の部屋を選択する」、で説明したが、「１室のみ選択して冷却する部屋の選択基準は、下限値に到達した部屋を除き、熱時定数の大きい部屋の順に選択する」と言う選択基準をとることができる。この様な選択基準を採用すると、図２の時刻t22dで生じた１室運転の順番が変化する問題を解決し、冷却をOFF する部屋の順番が熱時定数の大きい部屋の順に冷却OFF にすることができるので、コンプレッサ25の運転停止後の目標温度の上限値Tuに全室(1A,1B,1C,・) をより近づけることができる。
【００５６】
例えば、自販機１の場合では、商品の売れ行き状況により、自販機１の各庫内にある商品の数量が時々刻々と変化するので、各庫内の熱時定数は変化する。従って、この熱時定数は自販機１の運転販売中も測定して、選択基準を調整することが好ましい。
【００５７】
この様な熱時定数を測定して熱時定数の大きい部屋の順に選択する方法として、各部屋(1A,1B,1C,・) 毎に庫内温度(Ta,Tb,Tc,・) が下限値Tdに到着後、冷却をOFF したときの、温度上昇率、予め定められた時間の温度上昇値、または、予め定められた温度範囲（例えば、Td〜(Tu-ΔT)）の温度上昇するに要する時間を測定し、前２者では温度上昇率または温度上昇値の小さい順に、また、後者では必要とする時間の大きい順に選択の順番を選ぶことで実施することができる。
（実施例５）
図６の(B) において、本発明による冷却用コンプレッサの省エネ運転方法を用いた他の省エネ型自販機３は、予め定められた温度範囲（Tu〜Td）に制御される複数の部屋(1A,1B,1C,・) を有し、各部屋(1A,1B,1C,・) は、冷凍機2Bのエバポレータ21B で冷却された空気をファン29で冷風24A の供給を受け、この冷風24A をダクト23B を介してON-OFF制御する制御弁22A を備えて構成され、冷凍機2Bは、コンプレッサ25と凝縮器26とドライヤ27とキャピラリチューブまたは膨張弁28とエバポレータ21B と、これらの各機器21B,25〜28とを接続して循環系および送風系を構成する配管23と、これらの機器25〜28内を循環する冷媒24と、を備えて構成することができる。
【００５８】
かかる構成により、１室冷却運転を行うとき、冷凍機2Bが有する全冷凍能力、即ち、冷媒24がエバポレータ21B の周辺から熱を吸収して蒸発するこの気化熱として吸収する熱量で冷却された全空気を選択された１室を冷却する冷風24A として利用することができるので、全室同時運転したときの冷却最終温度より、１室運転したときの方が冷却最終温度をより低温側にすることができるので、温度範囲の下限値Tdに向けてほぼ直線的に近い特性で冷却することができる。即ち、冷却速度を向上させてコンプレッサ25のON時間を低減することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、以下の様な効果が期待できる。
【００６０】
(1) 温度の低下に比較的長い時間がかかってしまう目標温度下限値付近において、最も温度の高い部屋から１室（冷却）運転することにより、冷媒あるいは冷風を集中させて効率良く冷却を行い、総合の冷却用コンプレッサの運転時間を短縮することができる。この結果、冷却用コンプレッサの省エネ運転方法および省エネ型自販機を提供することができる。
【００６１】
(2) また、目標温度上限付近で、複数の部屋の冷却するタイミングを揃え、同時運転することにより、１室運転開始時の複数の部屋の温度差を縮小し、複数の部屋全てが目標温度下限値に到達して冷却用コンプレッサをOFF するまでの時間を短縮することができる。この結果、冷却用コンプレッサの省エネ運転方法および省エネ型自販機を提供することができる。
【００６２】
(3) また、何らかの事情により、例えば、夏期の異常気温上昇で、複数の部屋の同時冷却では目標温度下限値まで冷却することができず、冷却用コンプレッサが連続運転する状態でも、１室運転で冷媒あるいは冷風を集中させて効率良く冷却を行うことができるので、冷却用コンプレッサをOFF できる期間を得ることができ、この結果、冷却用コンプレッサの省エネ運転方法および省エネ型自販機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例としての冷却用コンプレッサの省エネ運転方法を説明する冷却運転時の庫内温度特性図
【図２】冷凍機の冷却能力がやや不足しているときの冷却運転時の庫内温度特性図
【図３】本発明の運転方法による制御フローチャート
【図４】従来技術による冷却用コンプレッサの省エネ運転方法を説明する冷却運転時の庫内温度特性図
【図５】従来技術の運転方法による制御フローチャート
【図６】従来技術および本発明による自販機の要部構成図であり、(A) は各部屋毎にエバポレータを備えて冷媒の供給を受ける構成図、(B) は各部屋毎に冷風の供給を受ける構成図
【符号の説明】
１、３    自販機
1A,1B,1C    部屋
2A,2B     冷凍機
21,21B    エバポレータ
22    遮断弁
23    配管
23B   ダクト
24,24g,24L    冷媒
24A   冷風
25    コンプレッサ
26    凝縮器
27    ドライヤ
28    膨張弁
29    ファン
Ts    規定温度
Tu    上限値
Td    下限値
ΔT     温度差
t10 〜, t20 〜, t40 〜,ton、toff    時間
【図１】
0003931499.tif 000002
【図２】
0003931499.tif 000003
【図３】
0003931499.tif 000004
【図４】
0003931499.tif 000005
【図５】
0003931499.tif 000006
【図６】
0003931499.tif 000007