JP2002329243A - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高効率で、騒音が少なく、維持費用が少ない
加熱冷却装置を有する自動販売機を提供することを目的
とする。 【解決手段】 ゼオライトヒートポンプを、最も効果的
に使用できるものとして、これを温・冷熱源として自動
販売機に適用したものであり、好ましくは、ゼオライト
と電熱ヒータと熱交換器を内蔵した吸着器と、凝縮器
と、冷却器と、蒸発器とを含み構成したゼオライトヒー
トポンプ式加熱冷却装置を有する自動販売機である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温かいコーヒーや
冷たいジュースなどを販売し、加熱と冷却を同時に必要
とする自動販売機に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジュース等の自動販売機は、通常、冷却
・加熱両方の飲料が取り出せるようになっており、概ね
600本から1200本の缶が収納され、一台当り約600〜700W
の消費電力であるが、全国に極めて多く設置されてお
り、その消費する電気エネルギーは膨大である。この膨
大な電気エネルギー消費を低減することは、省エネルギ
ーという社会的要求に応えるものでありその意義は極め
て大きい。

【０００３】自動販売機は、缶式とカップ式とに大別で
きるが、一般的には共に、加熱源として電熱ヒータを専
用に用い、冷却源としては、圧縮機と凝縮器と蒸発器と
を含む冷却装置を専用に用いている。缶式自動販売機で
は、加温室は、電熱ヒータにより一定温度に加温され、
冷却室は、室内冷却用ファンで蒸発器を加温し、これに
よって冷却された空気を室内循環させることにより一定
温度に冷却されている。カップ式自動販売機では、例え
ば、電熱ヒータにより貯湯槽の水を90℃以上に保持し、
この熱湯を飲料水としてホットコーヒーなどに使用し、
一方、冷却装置により冷水槽の水を０℃に氷結冷却し、
必要に応じ製氷室で製氷を行い、冷水槽の中に通した熱
交換器により飲料冷水が作られている。

【０００４】この種の一般的な従来技術は、例えば、特
開2001−093039号（自動販売機）などに開示されている
が、電熱ヒータで直接的に加熱する加熱方式では、最大
でも消費電力と同じジュール熱を発生できる（成績係数
＝１）だけであり、効率が悪く、また、冷却装置の冷媒
の凝縮は凝縮器用ファンによる大気冷却で行われるた
め、冷媒の温熱が廃棄され、エネルギー効率が低下する
という問題がある。さらに又、圧縮機を有するため、設
置場所によってはその騒音が問題になり、点検・保守費
用が増大するといった問題もある。また、一般的に、冷
却装置の冷媒としては、ハイドロ・フルオロ・カーボン
（HFC）などが使用されるが、このような冷媒は、漏
洩、或いは廃棄などにより地球環境に悪影響するという
問題もある。

【０００５】上記の一般的な従来技術のエネルギー効率
の問題を改善するものとして、圧縮機にプリクーラを併
設し、凝縮器を第１加熱器とし更にプリクーラを第２加
熱器とすることにより、電熱ヒータを要さず90℃以上の
熱湯を得るようにした技術、特開平05−312432号（自動
販売機等の冷却加熱装置）が開示されているが、この従
来技術でも、圧縮機を有することによる騒音問題、点検
・保守費用の問題、或いは冷却装置の冷媒の地球環境へ
の影響の問題などは解決されていない。また、プリクー
ラの追加などにより、装置が複雑、高価になるという問
題が生じる。

【０００６】一方、自動販売機に適用した例はないが、
冷却と加熱が同時に可能であり、圧縮機が無い、装置の
構成が単純、高価な電力の消費量が少ない等の特長を有
する、吸着剤を用いた吸着式ヒートポンプが知られてお
り、現在、各種の機器、或いはシステムへの適用を目指
し、積極的に研究開発が行われている。

【０００７】吸着式ヒートポンプは、固体と気体との熱
の移動を伴う吸着・脱着現象を熱サイクルに利用したも
のであり、吸着剤を外部熱源で加熱し熱媒蒸気を脱着さ
せる脱着過程と、吸着剤を低温の状態まで冷却する冷却
過程と、低温の状態で熱媒蒸気を吸着剤に吸着させる吸
着過程から熱サイクルを構成する。脱着過程では、脱着
した熱媒蒸気の顕熱や凝縮熱を温熱として利用し、冷却
過程では、吸着剤の冷却熱を温熱として利用することが
できる。吸着過程では、吸着に際し発生する吸着熱を温
熱として利用し、また、熱媒の蒸発に伴う蒸発熱を冷熱
として利用することができる。

【０００８】吸着式ヒートポンプの従来技術としては、
例えば、特開2000−035256号（吸着式ヒートポンプ）、
特開平10−176872号（吸着式ヒートポンプ）、特開平10
−089799号（温・冷熱生成ケミカルヒートポンプ）、特
開昭60−099966号（ケミカルヒートポンプ式給湯器の動
作方法）などがある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した状
況に鑑みなされたもので、高効率で、騒音が少なく、維
持費用が少ない加熱冷却装置を有する自動販売機を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明の自動販売機は、ゼオライトを吸着剤として
用いたゼオライトヒートポンプを温・冷熱源とした自動
販売機である。

【００１１】また、熱媒蒸気を可逆的に吸着・脱着する
ゼオライトとゼオライトを加熱するための電熱ヒータと
ゼオライトを冷却するための熱交換器を内蔵した吸着器
と、ゼオライトから脱着した熱媒蒸気を凝縮させる凝縮
器と、凝縮器で凝縮した熱媒を貯液・冷却する冷却器
と、冷却器で冷却された熱媒を蒸発させる蒸発器とを含
み構成したゼオライトヒートポンプを温・冷熱源とした
自動販売機である。なお、前記凝縮器は、他機器と配管
等で接続して独立した構成としても良いし、前記吸着器
に内蔵して構成しても良い。

【００１２】さらに又、貯湯槽を備え、貯湯槽の水が前
記熱交換器の中を自然対流で流れるように貯湯槽と熱交
換器とを接続し、貯湯槽の水が前記凝縮器の中を自然対
流で流れるように貯湯槽と凝縮器とを接続して構成した
自動販売機である。

【００１３】また、前記貯湯槽の水を、前記熱交換器及
び／又は前記凝縮器の中を強制流動させるための補助ポ
ンプを更に備えた自動販売機である。

【００１４】本発明の自動販売機は又、水を熱媒とした
ゼオライト−水系ヒートポンプを温・冷熱源とした自動
販売機であって、飲料用の製氷を行う製氷室を備え、製
氷室を冷却する部署の熱媒に凝固点降下剤を添加した自
動販売機である。

【００１５】また、前記電熱ヒータでゼオライトを加熱
しゼオライトから熱媒を脱着させる脱着過程を、深夜に
行うようにした自動販売機である。

【００１６】

【発明の実施の形態】吸着式ヒートポンプの吸着剤とし
ては、公知の如く、ゼオライト、活性炭、シリカゲルな
どが使用可能であるが、本発明の自動販売機では、劣化
が少なく半永久的に使用できる、蓄熱容量が大きい、な
どの好ましい特徴を有するゼオライトを選定した。な
お、ゼオライトヒートポンプの熱媒は、本発明を特に限
定するものではないが、オゾン層破壊や、毒性、火災等
の問題を招くことなく、高効率のシステムを構成できる
熱媒として、水が好ましい。以下では、熱媒を水として
説明する。

【００１７】本発明は、冷却と加熱が同時に可能であ
り、圧縮機が無い、装置の構成が単純、高価な電力の消
費量が少ない等の特長を有する吸着式ヒートポンプ、中
でも、効率的な熱サイクルを構成することができる方式
として注目されている、吸着剤としてゼオライトを用い
たゼオライトヒートポンプを、最も効果的に使用できる
ものとして、これを温・冷熱源として自動販売機に適用
したものである。

【００１８】本発明の自動販売機に適用したゼオライト
ヒートポンプの熱サイクルにつき、ゼオライトと電熱ヒ
ータと熱交換器を内蔵した吸着器と、凝縮器と、冷却器
と、蒸発器とを含み構成したゼオライトヒートポンプを
温・冷熱源とした自動販売機を例として、基本的な実施
の形態を説明する。この構成は、缶式の自動販売機に好
適に適用できるものである。なお、凝縮器は、吸着器な
どと配管等で接続して独立した構成としても良く、吸着
器に内蔵して構成しても良いが、凝縮した水が、冷却器
に自然流下するように構成するのが望ましい。

【００１９】脱着過程では、吸着器に内蔵した電熱ヒー
タにより、有効な熱サイクルを形成するために十分な脱
着を行える温度までゼオライトを加温し、熱媒の脱着が
完了するまでその温度に保持する。この間に脱着した水
蒸気は、凝縮器で冷却・凝縮され、凝縮した温水は自然
流下などにより冷却器に導入・貯液される。冷却器の温
水は、冷却器用ファンなどによる大気冷却によって、大
気温近辺まで冷却される。この脱着過程では、凝縮器で
の冷却・凝縮熱を温熱に利用する。

【００２０】冷却過程では、電熱ヒータを切り、バルブ
の閉止等により吸着器を冷却器などから切離して、ゼオ
ライトを、吸着器に内蔵した熱交換器により、十分な吸
着能力を発揮できる温度まで冷却する。この間は、ゼオ
ライト冷却に伴うゼオライトの冷却熱を温熱として利用
する。

【００２１】吸着過程では、冷却器で大気温近辺まで冷
却された水を蒸発器に導入して、蒸発器に貯液された水
を蒸発させ、蒸発した水蒸気をゼオライトに吸着させ
る。この間、水蒸気の吸着に伴い発生する吸着熱は、吸
着器に内蔵した熱交換器により温熱として回収され、ゼ
オライトの温度は、有効な熱サイクルを形成するために
十分な吸着能力を維持するように保たれる。蒸発器内の
水は、蒸発熱に相当する冷熱により、温度低下し、或い
は氷結して冷熱の蓄冷が行われる。蒸発器に充分な蓄冷
が行われた状態で、温熱として吸着熱が必要な場合は、
冷却器の水を、冷却器用ファンなどによる大気加温によ
り温度低下を防止しつつ、直接蒸発させてゼオライトに
吸着させる。このようにして、吸着過程では、吸着熱が
温熱とし、蒸発熱を冷熱として利用される。

【００２２】なお、本実施の形態で冷却器と蒸発器と分
離して設けたのは、上記のように、蒸発器は冷熱の蓄冷
機能を有するため、脱着過程で凝縮した高温の温水を直
接蒸発器に導入することにより蒸発器の蓄冷機能が損な
われるのを防止するためである。

【００２３】以上のようなゼオライトヒートポンプの熱
サイクルにより、温熱は、脱着過程、冷却過程、吸着過
程の全過程で発生・利用可能であり、例えば、缶式自動
販売機では、室内加温用ファンなどで、吸着器に内蔵し
た熱交換器、或いは凝縮器を経由して室内空気を循環さ
せ、発生温熱を利用して加温室を所定温度に加温する。
なお、通常の熱サイクルで温熱が不足した場合には、熱
サイクルのどの時点においても、電熱ヒータを作動さ
せ、吸着器に内蔵した熱交換器を介して温熱を補充する
ことが可能である。

【００２４】一方、冷熱は吸着過程のみで発生するた
め、吸着過程において、蒸発器内の水を温度低下させ、
或いは部分的に氷結させることにより冷熱の蓄冷を行
い、この蒸発器の蓄冷機能を用いて、全過程で冷熱を利
用可能とする。例えば、缶式自動販売機の冷却室は、室
内空気を室内冷却用ファンなどで蒸発器の冷水、或いは
氷と熱交換冷却させながら循環させることにより、所定
温度に冷却される。なお、自然対流で冷却されるように
構成し、室内冷却用ファンなど室内空気循環機器を省略
することもできる。

【００２５】次に、ホットコーヒーなどの飲料水に使用
する熱湯を貯液する貯湯槽を有し、製氷室での製氷が必
要な、カップ式自動販売機の実施の形態について説明す
る。なお、ゼオライトヒートポンプの熱サイクルは、上
記と同様であり、以下では、この熱セイクルで発生する
温熱、冷熱の利用の形態を中心に説明する。

【００２６】この自動販売機の加熱系は、貯湯槽と吸着
器内蔵の熱交換器とを、貯湯槽の水が熱交換器の中を自
然対流で流れるように接続して構成するのが好ましく、
また、貯湯槽と凝縮器とを、同様に、貯湯槽の水が凝縮
器の中を自然対流で流れるように接続して構成するのが
好ましい。このように構成することにより、貯湯槽の水
を強制循環させるための温水ポンプ等を要さず、ゼオラ
イトヒートポンプで発生する温熱を利用し貯湯槽の水を
加温することができる。なお、貯湯槽の水を強制循環さ
せるための補助ポンプを更に備えることにより、冷却過
程の所要時間を短縮できるなど、運転の自由度を拡大す
ることができる。

【００２７】カップ式自動販売機の冷却系は、効率的に
飲料用の製氷を行うために、製氷室を冷却する部署の熱
媒に凝固点降下剤、例えば、塩化ナトリウム（食塩）を
添加して、製氷室との温度差を確保するのが望ましい。
製氷室の冷却は、蒸発器で行っても良いし、或いは別に
製氷槽を設け、製氷槽に蒸発器から冷水を移送し、製氷
槽の食塩水を蒸発過程での水の蒸発により０℃以下に冷
却、或いは氷結させて行っても良い。なお、食塩は、水
の蒸発に際し同伴することがなく、ゼオライト−水系ヒ
ートポンプの効率等に悪影響することはない。飲料冷水
は、上記のようにして製氷した飲料用の氷を常温飲料水
に入れて作ることができ、また、蒸発器に冷水用熱交換
器を設け、常温の飲料水をこの冷水用熱交換器で冷却し
て作ることもできる。

【００２８】次に、ヒートポンプ熱サイクルの好ましい
運転条件について説明する。

【００２９】吸着式ヒートポンプは、熱サイクルの設計
・設定が比較的自由にでき、また、主要な電力消費が、
脱着過程で作動させる電熱ヒータでなされるという特徴
を有する。即ち、ゼオライトを加熱しゼオライトから熱
媒を脱着させる脱着過程を、深夜に行うようにすること
が可能であり、これにより、国家的要請である電力消費
の平準化に寄与できると共に、電力費用を低減できる。
以上のような実施の形態により、本発明によれば、高効
率なゼオライトヒートポンプにより加熱と冷却を同時に
行うようにしたため、高効率な加熱冷却装置を有する自
動販売機を提供することができる。また、圧縮機がない
ため、殆ど騒音が生じない。さらに又、装置の構成が単
純であり、可動部分も殆どなく、耐用年数が長いなど、
維持費用が少ない加熱冷却装置を有する自動販売機を提
供することができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図に基づい
て説明する。

【００３１】図1は、本発明の缶式自動販売機の実施例
を示す概略系統図であり、図1において、ZB は、ゼオラ
イト（図示省略）と電熱ヒータHTと吸着器用熱交換器HX
を内蔵した吸着器であり、CNDは凝縮器、OWTは冷却器、
WCTは蒸発器、HPは吸着器用ファン、CPは凝縮器用ファ
ン、V1〜V3はバルブである。凝縮器CNDは、凝縮器用フ
ァンCPから送られる加温室の空気との熱交換機能と、大
気への放熱機能を有し、例えば、外管にフィンを有する
ニ重管をコイル状に形成し、内管に空気を流し、環状部
にヒートポンプの熱媒を流すように構成したものであ
る。冷却器OWTは、フィン等を設けて、大気への放熱機
能、大気からの吸熱機能を有する。なお、凝縮器CNDと
冷却器OWTは、凝縮した水が自然流下するように配置・
構成されている。また、図示は省略しているが、凝縮器
CNDや冷却器OWTの大気放熱等を促進するため、冷却器用
ファンが設けられている。

【００３２】次に、上記のように構成された、本発明の
缶式自動販売機の動作について、脱着過程から始まる熱
サイクルに基づき説明する。

【００３３】先ず、脱着過程でのバルブ等の状態につい
て説明すると、V1は開、V2は図１の左側に移動し凝縮器
CNDと冷却器OWTとが連通した状態、V3は閉止、吸着器用
ファンHPは停止、凝縮器用ファンCPは作動状態にある。

【００３４】バルブ等をこのような状態にして電熱ヒー
タHTを作動させ、水蒸気を吸着したゼオライトを所定温
度まで加熱し、その後、その温度を所定時間維持して、
水蒸気を脱着させる。この間に脱着した水蒸気は、バル
ブV1を通り、凝縮器CNDで、凝縮器用ファンCPから送ら
れる加温室の空気との熱交換、或いは大気への放熱によ
り、冷却・凝縮され、凝縮した温水は、冷却器OWTに自
然流下して貯液され、冷却器OWTにおいて、大気への放
熱により更に冷却される。一方、凝縮器用ファンCPから
送られ、凝縮器CNDでの熱交換により水蒸気の冷却熱及
び凝縮熱を吸収した空気は、加温室に戻り、加温室を所
定の温度に維持する温熱を供給する。

【００３５】脱着過程での運転の基本的な考えは、加温
室の温度を維持するために必要な温熱を供給するように
電熱ヒータHTを作動させることにある。即ち、所定の温
度まで加温する時間を予め固定する必要はなく、例え
ば、加温室の温度を指標にして電熱ヒータHTを作動させ
るなど、適当な幅を持たせることが望ましい。但し、全
体の熱サイクルを有効に作動させるため、大気放熱を主
として脱着過程を進行させざるを得ない場合もあるが、
凝縮器CNDに大気放熱機能を持たせることにより、この
ような場合でも有効に対処することができる。なお、脱
着過程で昇温する所定の温度は、特に本発明を限定する
ものではないが、概ね200℃程度が望ましい。また、脱
着過程での電熱ヒータHTの電力消費は、本発明の自動販
売機での電力消費の大部分を占めるものであり、脱着過
程を深夜に行うことにより、電力消費の平準化という国
家的要請に寄与できると共に、単価の安い深夜電力を使
用することにより低コストな運転が可能となる。

【００３６】脱着過程が終了すると、次に、ゼオライト
を吸着温度まで冷却する冷却過程に入る。冷却過程は、
電熱ヒータHTを切り、バルブV1を閉じて吸着器ZBを切離
し、凝縮器用ファンCPを停止させ、吸着器用ファンHPを
作動させることにより行う。冷却過程での加温室の加温
は、ゼオライトの冷却熱を利用し、吸着器用ファンHPか
ら送られ、吸着器用熱交換器HXで熱交換・加温された空
気で行う。脱着過程で冷却器OWTに貯液された水は、冷
却過程の間、引続き大気への放熱により冷却される。冷
却過程を完了するゼオライト冷却温度は、本発明を限定
するものではないが、概ね90℃程度が望ましい。

【００３７】吸着過程の運転は、脱着過程と類似であ
り、加温室の温度を維持するために必要な温熱を供給す
るように吸着器用ファンHPを作動させることを基本に行
う。なお、図１には示していないが、吸着器用熱交換器
HXの冷却ライン（空気ライン）を大気側に切替え可能に
更に設けることにより、大気放熱で冷却過程を進行させ
ることも可能となり、運転の自由度を向上させることが
できる。

【００３８】熱サイクルの最終過程である吸着過程は、
V2を図１の右側に移動して蒸発器WCTと凝縮器CNDとが連
通した状態とし、V1を開け、蒸発器WCTの水を蒸発さ
せ、これを吸着器ZB 内のゼオライトに吸着させること
により行う。この間、必要に応じ、V3の操作により、冷
却器OWTから蒸発器WCTに水の補給を行う。吸着過程での
加温室の加温は、冷却過程と同様の系統により、水蒸気
のゼオライトへの吸着熱を利用して行い、ゼオライト温
度は、この吸着器用熱交換器HXによる冷却により、十分
な吸着能力を発揮できるように維持される。

【００３９】蒸発器WCTの水は、蒸発に伴う蒸発熱に相
当する冷熱により、温度低下し、或いは氷結して冷熱の
蓄冷が行われ、吸着過程の間に、冷熱を発生しない脱着
過程及び冷却過程で必要な冷熱の蓄冷も行う。冷却室の
冷却は、図示を省略しているが、冷却室内の空気を、室
内冷却用ファンなどで、蒸発器WCTに設けた吸熱フィン
を介して蒸発器WCT内の冷水、或いは氷と熱交換冷却さ
せながら循環させることにより行う。なお、蒸発器WCT
に冷却室空気冷却用熱交換器を設けて冷却しても良く、
また、自然対流で冷却されるように構成し、室内冷却用
ファンなど室内空気循環機器を省略することもできる。

【００４０】吸着過程での温熱・冷熱の発生量の調整
は、V1の開度により吸着量（蒸発量）を変えることによ
り行われる。なお、蒸発器WCTに充分な蓄冷が行われた
状態で、加温室の温度維持のため吸着熱が必要な場合
は、V2を図１の左側に移動して蒸発器WCTを切離し冷却
器OWTと凝縮器CNDとが連通した状態として、冷却器OWT
の水を、冷却器用ファン（図示省略）よる大気加温によ
り温度低下を防止しつつ、直接蒸発させてゼオライトに
吸着させる。

【００４１】次に、第二の実施例として、本発明のカッ
プ式自動販売機の実施例について説明する。なお、基本
的な熱サイクルは、実施例１と同様であり、本実施例で
はその説明は省略し、実施例１と異なるところを重点的
に説明する。

【００４２】図２は、その概略系統図であり、加温室に
貯湯槽HOTを設け、貯湯槽HOTは、戻りにバルブV4、V5を
有するラインによって、吸着器用熱交換器HX 及び凝縮
器CNDと自然対流式に接続され、冷却室には、製氷室FRZ
と冷水槽COLDが設けられ、各々、蒸発器WCT内の０℃以
下に冷却された食塩水、或いは氷によって冷却されるよ
うに構成されている。製氷室FRZは、効率良く製氷でき
るように、蒸発器WCTにほぼ内蔵され、冷水槽COLDは、
熱伝導により冷却されるように、熱伝導部材で結合され
ている。他の構成は、上記の図１と同様である。

【００４３】貯湯槽HOTの水の加温は、実施例１と同様
にして、ゼオライトヒートポンプの熱サイクルで発生す
る温熱によって行われる。なお、貯湯槽HOTの水を強制
循環させるための補助ポンプを切替え可能に備えること
により、冷却過程の所要時間を短縮できるなど、運転の
自由度を拡大することができる。更に、大気放熱ライン
を切替え可能に設けることにより、運転の自由度を更に
拡大することができる。

【００４４】飲料冷水は、蒸発器WCTと熱伝導可能に結
合した冷水槽COLDで、常温水を冷却して作り、飲料用の
製氷は、必要に応じ、蒸発器WCTにほぼ内蔵した製氷室F
RZ内で行う。この飲料用製氷に際し、蒸発器WCT内の食
塩水、或いは氷の温度は、添加された食塩の効果により
０℃以下に低下しているため、飲料用氷（０℃）との温
度差を確保することができ、飲料用製氷を効率良く行う
ことができる。

【００４５】次に、第三の実施例として、本発明の自動
販売機のエネルギー効率を、従来の一般的自動販売機と
比較した試算により説明する。

【００４６】比較基準とする従来の一般的な自動販売機
は、上述のように、約600〜700Wの消費電力であり、本
試算では、これを700Wとし、その全てがジュール熱とし
て温熱に利用される（成績係数＝１）と仮定した。この
場合は、700Wは、一日当り60MJの電力量、温熱に相当す
る。

【００４７】これに対するゼオライトヒートポンプ熱サ
イクル試算の基本条件として、熱サイクルを一日とし、
熱サイクルでの発生温熱を60MJ、各過程の温度は、脱着
温度200℃、吸着温度90℃、蒸発温度を０℃とし、ゼオ
ライトは、含水量が多く熱交換能力が高いMg交換A型ゼ
オライトを想定した。なお、A型ゼオライトは、最もポ
ピュラーな合成ゼオライトで、洗剤ビルダーなどに多用
されているものであり、「Mg交換」とは、このNa をMgに
イオン交換したものである。

【００４８】この基本条件で必要なゼオライトは約75kg
であり、そのゼオライトに吸・脱着する水の量は約11kg
となる。

【００４９】脱着過程では、脱着が全て200℃で行われ
るものと仮定すると、90℃から200℃までの加温に必要
な熱量（12,000kJ）、及び200℃での脱着に必要な熱量
（23,000kJ）を電熱ヒータで供給することになり、合計
35,000kJ（Qs）の電力量を消費することになる。これ
は、４時間脱着として2.4kWに相当する。この間に回収
できる温熱は、200℃から90℃までの水蒸気冷却（2,300
kJ）、90℃での凝縮（25,000kJ）として、合計の脱着過
程での回収温熱は、27,000kJ（Qh1）となる。引き続く
凝縮水の冷却は、大気放熱によって行われるものとす
る。

【００５０】冷却過程では、脱着後のゼオライトを200
℃から90℃まで冷却する熱量が、有効な温熱として回収
される。即ち、3,200kJ（Qh2）が温熱となる。

【００５１】吸着過程での温熱は、０℃で蒸発した水蒸
気を90℃まで加熱するための熱量が1,900kJであり、一
方、90℃での吸着熱は35,000kJのため、合計して33,000
kJ（Qh3）の温熱が回収可能である。吸着過程での冷熱
は、冷却器温度を50℃と仮定し、水を50℃から０℃まで
冷却するための冷熱が210kJ必要で、０℃での蒸発に伴
う冷熱は28,000kJのため、合計の回収可能冷熱量は28,0
00kJ（Qc）となる。

【００５２】以上のようにして、全熱サイクルの合計
は、回収温熱量が63,000kJ（＝Qh1＋Qh2＋Qh3）、回収
冷熱量は28,000kJ（Qc）となり、これを得るために必要
な電力量は、35,000kJ（Qs）である。即ち、60MJの電力
量で60MJの温熱を得る従来の一般的自動販売機と比較
し、本発明の熱サイクルは、1.8（成績係数＝63,000kJ
／35,000kJ）倍以上のエネルギー効率を有することが分
かる。

【００５３】以上、詳細に説明した実施例によれば、構
成が単純で高効率な加熱冷却装置を有する自動販売機を
提供することができる。また、電熱ヒータで吸着剤を加
熱し吸着剤から熱媒を脱着させる脱着過程を、電力単価
の安い深夜に行うことにより、さらに高効率な運転が可
能となる。さらに又、貯湯槽の水を熱交換器の中を強制
流動させるための補助ポンプを更に備えるなどにより、
本発明による自動販売機の運転の自由度を拡大すること
ができる。

【００５４】また、本実施例による自動販売機は、可動
部分が殆ど無いため、無騒音であり、耐用年数が長く、
メンテナンス費が殆ど掛からない。さらに又、ゼオライ
ト−水系の組合せは、オゾン層破壊や、毒性、火災等の
問題を招くことなく、高効率のシステムを構成できる。
以上、本発明の実施例を説明したが、特許請求の範囲で
規定された本発明の精神と範囲から逸脱することなく、
その形態や細部に種々の変更がなされても良いことは明
らかである。例えば、上記の実施例では、凝縮器を独立
に設けているが、これを吸着器に内蔵して設けても良
い。この際には、凝縮器が、脱着過程で高温に加温され
るゼオライト或いは伝熱ヒータと熱的に接触しないよう
に構成する必要があり、例えば、吸着器の内周面に沿っ
てコイル状に設けるのが望ましい。

【００５５】また、第二の実施例では、蒸発器の水を食
塩水とし、蒸発器を飲料用製氷の冷熱源とした例を説明
したが、製氷室を冷却する製氷槽を別に設け、製氷槽に
蒸発器から冷水を移送し、製氷槽内を食塩水としてこれ
を０℃以下に冷却、或いは氷結させて行っても良い。こ
の場合には、蒸発器の温度は０℃より冷却されることが
ないため、蒸発器に冷水用熱交換器を設けても内部で氷
結閉塞するのを避けるのは容易であり、冷水槽を設け
ず、必要に応じ、常温の飲料水をこの冷水用熱交換器で
冷却して作ることができる。

【００５６】また、吸着器など高温や低温になる機器等
には、大気に放熱、或いは大気からの熱浸入を防止する
と共に、火傷防止の機能をも有する断熱処理を施すのが
望ましく、断熱処理に際しては、公知の技術、例えば、
積層真空断熱、パーライト断熱などの断熱技術が使用で
きる。

【００５７】

【発明の効果】本発明は、冷却と加熱が同時に可能、圧
縮機が無い、装置の構成が単純、高効率などの特長を有
するゼオライトヒートポンプを温・冷熱源として自動販
売機に適用したものであり、高効率な自動販売機を提供
できる効果がある。また、本発明による自動販売機は、
可動部分が殆ど無いため無騒音であり、耐用年数が長
く、メンテナンス費が殆ど掛からない。さらに又、ゼオ
ライト−水系の組合せは、オゾン層破壊や、毒性、火災
等の問題を招くことなく、高効率のシステムを構成でき
るものであり、その産業上の利用価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の缶式自動販売機の実施例を示す概略系
統図である。

【図２】本発明のカップ式自動販売機の実施例を示す概
略系統図である。

【符号の説明】

ZB----ゼオライトと電熱ヒータと吸着器用熱交換器を内
蔵した吸着器 HT----電熱ヒータ HX----吸着器用熱交換器 CND----凝縮器 OWT----冷却器 WCT----蒸発器 HP----吸着器用ファン CP----凝縮器用ファン HOT----貯湯槽 COLD----冷水槽 FRZ----製氷室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 部坂 正樹 山口県宇部市大字際波1640−１番地 新光 産業株式会社 Ｆターム(参考） 3E044 AA01 CC08 DB16 DD10 FB11 3L045 AA01 BA02 CA01 EA01 PA04

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゼオライトを吸着剤として用いたゼオラ
   イトヒートポンプを温・冷熱源とした自動販売機。
2. 【請求項２】 熱媒蒸気を可逆的に吸着・脱着するゼオ
   ライトと該ゼオライトを加熱するための電熱ヒータと該
   ゼオライトを冷却するための熱交換器を内蔵した吸着器
   と、該ゼオライトから脱着した熱媒蒸気を凝縮させる凝
   縮器と、該凝縮器で凝縮した熱媒を貯液・冷却する冷却
   器と、該冷却器で冷却された熱媒を蒸発させる蒸発器と
   を含み構成したゼオライトヒートポンプを温・冷熱源と
   した請求項１記載の自動販売機。
3. 【請求項３】 前記凝縮器を前記吸着器に内蔵したこと
   を特徴とする請求項２記載の自動販売機。
4. 【請求項４】 貯湯槽を備え、該貯湯槽の水が前記熱交
   換器の中を自然対流で流れるように該貯湯槽と該熱交換
   器とを接続し、該貯湯槽の水が前記凝縮器の中を自然対
   流で流れるように該貯湯槽と該凝縮器とを接続して構成
   したことを特徴とする請求項２、又は請求項３記載の自
   動販売機。
5. 【請求項５】 前記貯湯槽の水を、前記熱交換器及び／
   又は前記凝縮器の中を強制流動させるための補助ポンプ
   を更に備えたことを特徴とする請求項４記載の自動販売
   機。
6. 【請求項６】 水を熱媒としたゼオライト−水系ヒート
   ポンプを温・冷熱源とした自動販売機であって、飲料用
   の製氷を行う製氷室を備え、該製氷室を冷却する部署の
   熱媒に凝固点降下剤を添加したことを特徴とする請求項
   ２乃至請求項５のいずれかに記載の自動販売機。
7. 【請求項7】 前記電熱ヒータで前記ゼオライトを加熱
   し該ゼオライトから熱媒を脱着させる脱着過程を、深夜
   に行うことを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれ
   かに記載の自動販売機。