(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
各冷却用庫室の温度が定常状態になった後の冷却制御を、
庫内温度が設定温度範囲より低くなったときは、まず、圧縮機の電源周波数を１段階下げてから所定時間待機し、次に、その庫室のファン回転数を所定の割合だけ下げてから所定時間待機し、その後は、圧縮機の電源周波数をさらに１段階ずつ、間に所定の待機時間を入れながら下げるようにし、
庫内温度が設定温度範囲より高くなったときは、まず、その庫室のファン回転数を最大にしてから所定時間待機し、次に、圧縮機の電源周波数を１段階ずつ、間に所定の待機時間を入れながら上げていくようにしたことを特徴とする自動販売機制御装置。
【請求項２】
庫内温度が設定温度範囲より高くなったときの圧縮機の電源周波数を１段階上げた後の待機時間を、庫内温度が設定温度範囲より低くなったときの圧縮機の電源周波数を１段階下げた後の待機時間より短くしたことを特徴とする請求項１記載の自動販売機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【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、１８〜２０は各庫室Ａ〜Ｃの庫内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。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】
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、そのようにして冷却用庫室の庫内温度が設定範囲に入るようにした。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、そのような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、冷却制御で、圧縮機１の電源周波数を段階的に変化させるため、電源周波数を変化させたときの温度変化が大きくなり、滑らかな制御ができず効率が悪くなるという問題点があった。
【０００９】
その点については、電源周波数を小刻みに変化させれば温度変化は小さくなるが、この種の制御では、圧縮機１の電源周波数を変化させてからかなりの時間遅れて温度変化が現れるため、電源周波数を小刻みに変化させると所定の温度になるまでに時間がかかりすぎるという問題点がある。
【００１０】
本発明は、そのような問題点を解決すること、すなわち、短時間で所定の温度にでき、しかも、温度変化が滑らかになるように冷却制御ができるように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、各冷却用庫室の温度が定常状態になった後の冷却制御を、庫内温度が設定温度範囲より低くなったときは、まず、圧縮機の電源周波数を１段階下げてから所定時間待機し、次に、その庫室のファン回転数を所定の割合だけ下げてから所定時間待機し、その後は、圧縮機の電源周波数をさらに１段階ずつ、間に所定の待機時間を入れながら下げるようにし、庫内温度が設定温度範囲より高くなったときは、まず、その庫室のファン回転数を最大にしてから所定時間待機し、次に、圧縮機の電源周波数を１段階ずつ、間に所定の待機時間を入れながら上げていくようにしたことを特徴とする。このようにすると、短時間で所定の温度にでき、しかも、温度変化が滑らかになるように冷却制御ができるようになる。
【００１２】
また、請求項２に記載の自動販売機制御装置は、庫内温度が設定温度範囲より高くなったときの圧縮機の電源周波数を１段階上げた後の待機時間を、庫内温度が設定温度範囲より低くなったときの圧縮機の電源周波数を１段階下げた後の待機時間より短くしたことを特徴とする。このようにすると、庫内温度が設定温度範囲より低くなったときは、圧縮機の電源周波数を１段階下げた後に十分に待機時間を確保して、不必要に庫内温度を高くしてしまうのを防止でき、庫内温度が設定温度範囲より高くなったときは、商品の生温さを顧客に感じさせないように、庫内温度を早く低下させることができる。
【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。それらの各制御部は、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、三つの庫室Ａ，Ｂ，Ｃを共に冷却する場合を示している。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。
【００１７】
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。
【００１８】
このようにして、図１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。この運転モードを、Ｃｏｏｌの「Ｃ」をとり、三つの庫室が「Ｃ」であるという意味で、「ＣＣＣ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。
【００１９】
次に、庫室Ａ，Ｂを冷却し、庫室Ｃだけを加温する場合を説明する。この運転モードは、加温をＨｏｔの「Ｈ」で表し、「ＣＣＨ運転」と表示する。図３は、ＣＣＨ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。
【００２０】
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。
【００２１】
このようにして、図３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の電動膨張弁６を絞って、冷媒圧力がアンバランスにならないように調整する。
【００２２】
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４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。
【００２３】
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。
【００２４】
このようにして、図４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。
【００２５】
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５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。
【００２６】
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。
【００２７】
このようにして、図５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の電動膨張弁６を絞って、冷媒圧力がアンバランスにならないように調整する。
【００２８】
いずれの場合も、冷却用庫室では起動後、庫内温度が図６に示すように徐々に低下していく。すなわち、時点ｔ0で起動すると、庫内温度は、常温ＴJから徐々に低下していき、時点ｔ1で設定温度ＴSに達する。その時点ｔ0から時点ｔ1までの期間をプルダウン期間といい、その長さは、通常１日程度要する。そして、その後は、定常状態の冷却運転に入る。次に、定常状態に入った後の冷却制御手順について説明する。
【００２９】
図７は、本発明の自動販売機制御装置の定常状態における庫内冷却温度制御手順を示すフローチャートである。
ステップ１…カウンタＣ1，Ｃ2をリセットする。
ステップ２…各温度センサ１８〜２０から庫内温度Ｔを取得する。その際、各庫室の庫内温度Ｔは、各庫室に設けた各温度センサ１８〜２０から直接取得する代わりに、各庫室の内部熱交換器３〜５の入口温度と出口温度を温度センサにより検知して、それらの値に基づいて算出した値を用いてもよい。
【００３０】
ステップ３…各庫室の庫内温度Ｔが下限設定温度ＴL（例えば、３℃）より低くなっているか否かを判別する。
ステップ４…下限設定温度ＴLより低くなっていれば、カウンタＣ1を１カウント増やす。
ステップ５…カウンタＣ1が２になったか否かを判別する。
【００３１】
ステップ６…２になっておらず、１又は３以上であれば、圧縮機１の電源周波数を５Ｈｚだけ減少させて冷却能力を低下させる。
ステップ７…その効果が現れるまでの時間、例えば、１０分が経過したか否かを判別し、１０分経過したら、ステップ２に戻す。
【００３２】
ステップ８…ステップ５で２になったら、今度は圧縮機１ではなく、下限設定温度ＴLより低くなっている庫室のファン１２〜１４の回転速度を５０％に落とす。
ステップ９…その効果が現れるまでの時間、例えば、３分（ファンの影響は早く現れるため待機時間は短くてもよい）が経過したか否かを判別し、３分経過したら、ステップ２に戻す。
【００３３】
ステップ１０…ステップ３で下限設定温度ＴLより低くなっていなければ、各庫室の庫内温度Ｔが上限設定温度ＴU（例えば、７℃）より高くなっているか否かを判別する。
【００３４】
ステップ１１…上限設定温度ＴUより高くなっていれば、カウンタＣ2を１カウント増やす。
ステップ１２…カウンタＣ2が1であるか否かを判別する。
ステップ１３…カウンタＣ2が1であったら、各庫室のファンが５０％運転になっているか否かを判別する。
ステップ１４…５０％運転しているファンがあったら、それを１００％運転に切り換える。
ステップ１５…その効果が現れるまでの時間、例えば、３分が経過したか否かを判別し、３分経過したら、ステップ２に戻す。
【００３５】
ステップ１６…ステップ１２でカウンタＣ2が1でなかったら、あるいは、ステップ１３で５０％運転しているファンがなかったら、圧縮機１の電源周波数を５Ｈｚだけ増加させて冷却能力を向上させる。
ステップ１７…その効果が現れるまでの時間より短めの時間、例えば、５分が経過したか否かを判別し、５分経過したら、ステップ２に戻す。
【００３６】
ステップ１８…ステップ１０で上限設定温度ＴUより高くなっていなければ、各庫室の庫内温度は、設定温度範囲に入っていることになるので、カウンタＣ1，Ｃ2をリセットして初期状態に戻す。
ステップ１９…適当な待機時間、例えば、１０分が経過したか否かを判別し、１０分経過したら、ステップ２に戻す。
【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、定常状態になった後の冷却制御を、庫内温度が設定温度範囲より低くなったら、最初、圧縮機の電源周波数を１段階下げ、所定時間後、まだ低かったらその庫室のファン回転数を所定の割合だけ下げ、それでもまだ低かったら圧縮機の電源周波数をさらに下げるようにし、庫内温度が設定温度範囲より高くなったら、最初、その庫室のファン回転数を最大にし、所定時間後、まだ高かったら圧縮機の電源周波数を１段階ずつ上げていくようにした。その結果、短時間で所定の温度にでき、しかも、温度変化が滑らかになるように冷却制御ができるようになる。
【００３８】
また、請求項２に記載の自動販売機制御装置は、庫内温度が設定温度範囲より高くなったときの圧縮機の電源周波数を１段階上げた後の待機時間を、庫内温度が設定温度範囲より低くなったときの圧縮機の電源周波数を１段階下げた後の待機時間より短くした。その結果、庫内温度が設定温度範囲より低くなったときは、圧縮機の電源周波数を１段階下げた後に十分に待機時間を確保して、不必要に庫内温度を高くしてしまうのを防止でき、庫内温度が設定温度範囲より高くなったときは、商品の生温さを顧客に感じさせないように、庫内温度を早く低下させることができる。
【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】ＣＣＨ運転時の冷媒回路図である。
【図４】ＣＨＨ運転時の冷媒回路図である。
【図５】ＣＨＣ運転時の冷媒回路図である。
【図６】プルダウン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定常状態における庫内冷却温度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
１８〜２０…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
【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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