JP2005003351A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スターリング冷凍機からの冷熱を利用して商品収容部の内部に収容された商品を良好に冷却することができる冷却装置を提供すること。
【解決手段】商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部に収容された商品Ｗを冷却するための冷却装置２０において、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気を、該商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と外部との間で循環させる空気循環手段である吸気ダクト２５、熱交換ダクト２３、送気ダクト２４および循環用送風ファン２６と、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの外部に配設されたスターリング冷凍機１０と、上記空気循環手段によって循環させた空気を、スターリング冷凍機１０からの冷熱を利用して冷却する冷却器２１および熱交換ダクト２３とを備えたものである。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷却装置に関し、より詳細には、自動販売機の商品収容部の内部に収容された商品を冷却するための冷却装置に関する。

図１２は、一般的な自動販売機を示した正面断面図であり、図１３は、図１２に示した自動販売機の側断面図である。これら図１２および図１３において、自動販売機は、本体キャビネット１を備えている。

本体キャビネット１は、前面が開口した直方状の断熱筐体として形成されたものである。この本体キャビネット１には、その前面に外扉２と内扉３とが設けられており、その内部に例えば２つの断熱仕切板４ａ，４ｂによって仕切られた３つの独立した商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃが左右に並んだ態様で設けられている。より詳細に説明すると次のようになる。外扉２は、本体キャビネット１の前面開口１ａを開閉するためのものである。内扉３は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの前面を開閉するためのものである。商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃは、飲料缶やペットボトルを所望の温度に維持した状態で収容するためのものである。

商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃには、それぞれ、商品収納ラック６、搬出機構７および商品搬出シュータ８が設けられている。商品収納ラック６は、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品Ｗを上下方向に沿って並ぶ態様で収納するためのものである。搬出機構（搬出手段）７は、商品収納ラック６の下部に設けられており、この商品収納ラック６に収納された商品群のうち最下部にある商品Ｗを一つずつ搬出するためのものである。商品搬出シュータ８は、搬出機構７から搬出された商品Ｗを外扉２に設けた商品取出口２ａに導くためのものである。

上記本体キャビネット１の内部において商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの外部となる機械室９には、冷凍機の構成機器である圧縮機５１、庫外送風ファン５２、凝縮器（庫外熱交換器）５３および膨張機構５４等が設けられている。商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部には、それぞれ、同冷凍機の構成機器である蒸発器（庫内熱交換器）５５、庫内送風ファンＦが設けられているとともに、該蒸発器５５の背面側に循環ダクト５６が設けられている。また、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃには、加熱用のヒータＨが設けられている。

そのような自動販売機では、次のようにして商品Ｗを冷却することができる。ヒータＨをオフにした後、冷凍機および庫内送風ファンＦを駆動させる。これにより、蒸発器５５に熱交換されて得られた冷気は、庫内送風ファンＦで商品搬出シュータ８の下側から吹き出され、図中の矢印のように循環することになる。つまり、冷気は、商品収納ラック６の下部にある商品Ｗを冷却した後、循環ダクト５６を経て蒸発器５５に戻ることになる。このように冷気が商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部で循環するよう冷凍機および庫内送風ファンＦを断続的に駆動させることにより、商品収納ラック６の商品Ｗの温度を販売適温（約５℃）に冷却することができる。

特開２００１−３４８２８号公報

ところで、上述のような従来の自動販売機の冷凍機においては、例えばＲ４０７ｃ等のフロン系ガスが用いられていた。そのようなフロン系ガスは大気中に放出されると、温室効果による地球温暖化を助長する。そのため、環境保護の観点からフロン系ガスの使用が世界的に規制される趨勢にある。

そのような背景において、近年、スターリング冷凍機が注目されている。スターリング冷凍機は、外部に圧縮機や凝縮器等を備えていない自己冷却型の冷凍機であり、内部のガスを往復圧縮機で圧縮、膨張させることで、低温の冷熱部と、高温の高熱部とを発生するものである。ここに、ガスとしては、ヘリウムガス等の自然冷媒が用いられており、フロン系ガスを用いないので、スターリング冷凍機は地球環境に優しいものである。また、スターリング冷凍機は小型であり、高エネルギー効率を有することも周知である。

ところが、スターリング冷凍機は、ガスの圧縮および膨張による冷凍効果を利用するものであるため、圧縮・膨張空間の構造に制約があり、冷熱部の面積が僅かな部分に限られている。そのため、かかるスターリング冷凍機を用いて商品収容庫の内部の商品を冷却する場合に、スターリング冷凍機の冷熱部から得た冷熱を各商品収容庫の内部に効率よく伝達し、商品を冷却するための手段が求められている。

本発明は、上記実情に鑑みて、スターリング冷凍機からの冷熱を利用して商品収容部の内部に収容された商品を良好に冷却することができる冷却装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る冷却装置は、商品収容部の内部に収容された商品を冷却するための冷却装置において、前記商品収容部の内部雰囲気を、該商品収容部の内部と外部との間で循環させる内部雰囲気循環手段と、前記商品収容部の外部に配設されたスターリング冷凍機と、前記内部雰囲気循環手段によって循環させた内部雰囲気を、前記スターリング冷凍機からの冷熱を利用して冷却する冷却手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る冷却装置は、上記の請求項１において、前記内部雰囲気循環手段は、前記冷却手段によって冷却された内部雰囲気を、前記商品収容部の内部まで移動させるための第１ダクトと、前記商品収容部の内部雰囲気を、前記冷却手段によって冷却される個所まで移動させるための第２ダクトとを備え、前記第１ダクトおよび前記第２ダクトを介して前記内部雰囲気を循環させることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る冷却装置は、上記の請求項２において、前記商品収容部の内部に上下方向に沿って収容した商品群を下方にあるものから順次搬出する搬出手段が設けられるとともに、前記第１ダクトにおける前記商品群の所定の高さに対応する位置に前記内部雰囲気が吹き出すための吹出口が設けられ、前記内部雰囲気循環手段は、前記吹出口からの内部雰囲気を、該吹出口よりも下方にある商品群を通過する態様で循環させることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る冷却装置は、上記の請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記商品の冷却の度合に応じて、前記商品収容部の内部に移動する前記内部雰囲気の移動量を調整する調整手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る冷却装置は、上記の請求項１〜４のいずれか一つにおいて、前記内部雰囲気循環手段は、前記商品収容部の内部と外部との間における前記内部雰囲気の移動を遮断するための遮断手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る冷却装置は、スターリング冷凍機を用いて商品収容部の内部に収容された商品を冷却するための冷却装置において、前記スターリング冷凍機から発生した高温排熱を、必要に応じて超臨界状態にした作動流体に熱伝達させて輸送することにより外部に放出する高温排熱放出手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係る冷却装置は、上記請求項６において、前記高温排熱放出手段は、前記スターリング冷凍機から発生した高温排熱を内部に封入した作動流体に熱伝達させて輸送する高温排熱輸送手段と、前記高温排熱を熱伝達させる際の作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持する超臨界状態保持手段とを備えてなることを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係る冷却装置は、上記請求項７において、前記高温排熱輸送手段は、前記スターリング冷凍機の高温部に熱的に接続させた態様で配設され、かつ内部の作動流体に前記スターリング冷凍機からの高温排熱を受熱させる第１熱交換器と、前記第１熱交換器から離隔した位置に配設され、かつ内部の作動流体に放熱させる第２熱交換器との間で前記作動流体を循環させて前記高温排熱を輸送するものであり、前記第２熱交換器から前記第１熱交換器までに至る所定個所にバッファタンクを設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項９に係る冷却装置は、上記請求項７または上記請求項８において、前記超臨界状態保持手段は、前記高温排熱輸送手段における内部に封入した作動流体の封入量および前記スターリング冷凍機の高温部の温度の少なくとも一方を調整することにより、前記作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持するものであることを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に係る冷却装置は、上記請求項１〜５のいずれか一つにおいて、前記スターリング冷凍機から発生した高温排熱を、必要に応じて超臨界状態にした作動流体に熱伝達させて輸送することにより外部に放出する高温排熱放出手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１１に係る冷却装置は、上記請求項１０において、前記高温排熱放出手段は、前記スターリング冷凍機から発生した高温排熱を内部に封入した作動流体に熱伝達させて輸送する高温排熱輸送手段と、前記高温排熱を熱伝達させる際の作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持する超臨界状態保持手段とを備えてなることを特徴とする。

また、本発明の請求項１２に係る冷却装置は、上記請求項１１において、前記高温排熱輸送手段は、前記スターリング冷凍機の高温部に熱的に接続させた態様で配設され、かつ内部の作動流体に前記スターリング冷凍機からの高温排熱を受熱させる第１熱交換器と、前記第１熱交換器から離隔した位置に配設され、かつ内部の作動流体に放熱させる第２熱交換器との間で前記作動流体を循環させて前記高温排熱を輸送するものであり、前記第２熱交換器から前記第１熱交換器までに至る所定個所にバッファタンクを設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項１３に係る冷却装置は、上記請求項１１または上記請求項１２において、前記超臨界状態保持手段は、前記高温排熱輸送手段における内部に封入した作動流体の封入量および前記スターリング冷凍機の高温部の温度の少なくとも一方を調整することにより、前記作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持するものであることを特徴とする。

また、本発明の請求項１４に係る冷却装置は、上記請求項６〜１３のいずれか一つにおいて、前記作動流体は、二酸化炭素であることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、内部雰囲気循環手段が、商品収容部の内部雰囲気を、商品収容部の内部と外部との間で循環させ、冷却手段が、スターリング冷凍機からの冷熱を利用して、内部雰囲気循環手段によって循環させた内部雰囲気を冷却するので、かかる冷却された内部雰囲気で商品収容部の内部に収容された商品を冷却することができる。従って、スターリング冷凍機からの冷熱を利用して商品収容部の内部に収容された商品を良好に冷却することができる。

また、本発明の請求項２に記載の発明によれば、内部雰囲気循環手段が、商品収容部の内部雰囲気を、第１ダクトおよび第２ダクトを介して商品収容部の内部と外部との間で循環させ、冷却手段が、スターリング冷凍機からの冷熱を利用して、内部雰囲気循環手段によって商品収容部の外部にある内部雰囲気を冷却するので、かかる冷却された内部雰囲気で商品収容部の内部に収容された商品を冷却することができる。従って、スターリング冷凍機からの冷熱を利用して商品収容部の内部に収容された商品を良好に冷却することができる。

また、本発明の請求項３に記載の発明によれば、内部雰囲気循環手段が、吹出口からの内部雰囲気を、該吹出口よりも下方にある商品群を通過する態様で循環させるので、冷却対象商品を限定することができ、冷却負荷を低減することができる。従って、冷却を要する商品の冷却時間の短縮化を図ることができる。

また、本発明の請求項４に記載の発明によれば、調整手段が、商品の冷却の度合に応じて、商品収容部の内部に移動する内部雰囲気の移動量を調整するので、商品収容部の内部の商品を急冷する場合には、内部雰囲気の移動量を大きくすることができ、商品の急冷に要する時間の短縮化を図ることができる。

また、本発明の請求項５に記載の発明によれば、遮断手段が、前記商品収容部の内部と外部との間における内部雰囲気の移動を遮断するので、所定の商品収容部の内部と外部との間で内部雰囲気を循環させることはない。従って、そのような所定の商品収容部の内部にある商品を例えばヒータで加熱することができ、商品の加熱に供することができる。

また、本発明の請求項６に記載の発明によれば、高温排熱放出手段が、スターリング冷凍機から発生した高温排熱を、必要に応じて超臨界状態にした作動流体に熱伝達させて輸送することにより外部に放出するので、作動流体の定圧比熱を大きく、すなわち受熱量を大きくすることができる結果、高温排熱の輸送効率を向上させることができる。

また、本発明の請求項７に記載の発明によれば、高温排熱輸送手段が、スターリング冷凍機から発生した高温排熱を内部に封入した作動流体に熱伝達させて輸送し、超臨界状態保持手段が、高温排熱を熱伝達させる際の作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持するので、作動流体の定圧比熱を大きく、すなわち受熱量を大きくすることができる結果、高温排熱の輸送効率を向上させることができる。

また、本発明の請求項８に記載の発明によれば、高温排熱輸送手段における第２熱交換器から第１熱交換器までに至る所定個所にバッファタンクを設けたので、例えば周囲温度が非常に高くなったことに起因する高温排熱輸送手段の内部圧力の上昇を低減させることができる。

また、本発明の請求項９に記載の発明によれば、作動流体の定圧比熱を大きく、すなわち受熱量を大きくすることができる結果、高温排熱の輸送効率を向上させることができる。

また、本発明の請求項１０に記載の発明によれば、高温排熱放出手段が、スターリング冷凍機から発生した高温排熱を、必要に応じて超臨界状態にした作動流体に熱伝達させて輸送することにより外部に放出するので、作動流体の定圧比熱を大きく、すなわち受熱量を大きくすることができる結果、高温排熱の輸送効率を向上させることができる。

また、本発明の請求項１１に記載の発明によれば、高温排熱輸送手段が、スターリング冷凍機から発生した高温排熱を内部に封入した作動流体に熱伝達させて輸送し、超臨界状態保持手段が、高温排熱を熱伝達させる際の作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持するので、作動流体の定圧比熱を大きく、すなわち受熱量を大きくすることができる結果、高温排熱の輸送効率を向上させることができる。

また、本発明の請求項１２に記載の発明によれば、高温排熱輸送手段における第２熱交換器から第１熱交換器までに至る所定個所にバッファタンクを設けたので、例えば周囲温度が非常に高くなったことに起因する高温排熱輸送手段の内部圧力の上昇を低減させることができる。

また、本発明の請求項１３および請求項１４に記載の発明によれば、作動流体の定圧比熱を大きく、すなわち受熱量を大きくすることができる結果、高温排熱の輸送効率を向上させることができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。尚、以下においては、説明の便宜上、自動販売機に適用される冷却装置について説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷却装置が適用された自動販売機の正面断面図であり、図２は、図１に示した自動販売機の側断面図である。尚、以下において、図１２および図１３に示した自動販売機と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１および図２において、自動販売機は、スターリング冷凍機１０と、冷却装置２０とを備えている。スターリング冷凍機１０は、本体キャビネット１の機械室９に横置きに載置されており、稼動することにより発生する低温の低温部（冷熱部）１１と、高温の高温部（高熱部）１２とを有している。冷却装置２０は、冷却器２１と、放熱器２２と、熱交換ダクト２３と、送気ダクト２４と、吸気ダクト２５とを備えて構成してある。

冷却器２１は、本体キャビネット１の機械室９の内部に配設してある。この冷却器２１は、スターリング冷凍機１０の低温部１１からの冷熱を熱交換ダクト２３まで伝達して、該熱交換ダクト２３の内部の空気を冷却するものである。冷却器２１についてより詳細に説明すると次のようなものである。

冷却器２１は、熱輸送手段としてのヒートパイプを有している。ヒートパイプは、その内部に冷媒を封入してあり、凝縮部２１１、蒸発部２１２、液体流路２１３および蒸気流路２１４を備えて構成してある。ここに、冷媒としては、例えば二酸化炭素等のように常温では気体であって、スターリング冷凍機１０の低温部１１からの冷熱では凍らないもの（不凍冷媒）が用いられている。

凝縮部２１１は、スターリング冷凍機１０の低温部１１に熱的に接続してある。この凝縮部２１１では、低温部１１から得た冷熱により冷媒が凝縮されて凝縮液になる。蒸発部２１２は、凝縮部２１１から所定の距離だけ離隔した位置に配設してある。この蒸発部２１２では、詳細は後述するが、外部から得た熱により冷媒が蒸発して蒸気になる。換言すると、蒸発部２１２の周辺領域は、冷媒が蒸発することによって熱が奪われることになり、冷却される。液体流路２１３は、凝縮部２１１と蒸発部２１２とを繋ぐ流路である。この液体流路２１３は、凝縮部２１１で凝縮した冷媒を、該凝縮部２１１から蒸発部２１２まで移動させるためのものである。蒸気流路２１４は、上記液体流路２１３とは別個に、凝縮部２１１と蒸発部２１２とを繋ぐ流路である。この蒸気流路２１４は、蒸発部２１２で蒸発した冷媒を、該蒸発部２１２から凝縮部２１１まで移動させるためのものである。液体流路２１３と蒸気流路２１４との配置関係は、蒸気流路２１４が液体流路２１３の上方に位置するようになっている。これは、蒸気流路２１４を通る冷媒の密度の方が、液体流路２１３を通る冷媒の密度よりも小さいためである。このようなヒートパイプは、上述のように、液体流路２１３と蒸気流路２１４とが別個に設けられており、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと呼ばれるものである。

放熱器２２は、本体キャビネット１の機械室９の内部に配設してある。この放熱器２２は、スターリング冷凍機１０の高温部１２から得た高温排熱を自動販売機の外部に放出するためのものであり、熱輸送手段であるヒートパイプと、放出用送風ファン２２５とを有している。

ヒートパイプは、その内部に冷媒を封入してあり、蒸発部２２１、凝縮部２２２、蒸気流路２２３および液体流路２２４を備えて構成してある。ここに、冷媒としては、例えば水等のように常温では液体であって、スターリング冷凍機１０の高温部１２からの高温排熱で蒸発するものが用いられている。

蒸発部２２１は、スターリング冷凍機１０の高温部１２に熱的に接続してある。この蒸発部２２１では、高温部１２からの高温排熱により冷媒が蒸発して蒸気になる。凝縮部２２２は、蒸発部２２１から所定の距離だけ離隔した位置に配設してある。この凝縮部２２２では、詳細は後述するが、冷媒は、周囲空気へ高温排熱を放熱し、凝縮して凝縮液になる。換言すると、凝縮部２２２の周辺空気は、高温排熱により加熱される。蒸気流路２２３は、蒸発部２２１と凝縮部２２２とを繋ぐ流路である。この蒸気流路２２３は、蒸発部２２１で蒸発した冷媒を、該蒸発部２２１から凝縮部２２２まで移動させるためのものである。液体流路２２４は、上記蒸気流路２２３とは別個に、蒸発部２２１と凝縮部２２２とを繋ぐ流路である。この液体流路２２４は、凝縮部２２２で凝縮した冷媒を、該凝縮部２２２から蒸発部２２１まで移動させるためのものである。蒸気流路２２３と液体流路２２４との配置関係は、蒸気流路２２３が液体流路２２４の上方に位置するようになっている。これは、蒸気流路２２３を通る冷媒の密度の方が、液体流路２２４を通る冷媒の密度よりも小さいためである。このようなヒートパイプは、上述のように、蒸気流路２２３と液体流路２２４とが別個に設けられており、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプと呼ばれるものである。

放出用送風ファン２２５は、凝縮部２２２の周辺領域における所定の個所に配設してある。この放出用送風ファン２２５は、凝縮部２２２で冷媒が凝縮することによって加熱された空気を自動販売機の外部に放出するためのものである。

熱交換ダクト２３は、冷却器２１の蒸発部２１２を包囲する態様で配設した管路であり、その内部を流れる空気を冷却するものである。より詳細に説明すると、熱交換ダクト２３は、蒸発部２１２で冷媒が蒸発することにより、その内部を流れる空気を冷却するものである。また、熱交換ダクト２３の内部には、循環用送風ファン２６が配設してある。この循環用送風ファン２６についての説明は後述する。

送気ダクト（第１ダクト）２４は、熱交換ダクト２３と、商品収容庫（商品収容部）５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれの内部とを繋ぐ管路である。より詳細に説明すると、送気ダクト２４は、熱交換ダクト２３で冷却された空気を各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部まで移動させるためのものである。この送気ダクト２４は、熱交換ダクト２３に接続され、かつ本体キャビネット１の機械室９においてその幅方向に延設された第１送気管路２４１と、この第１送気管路２４１に接続され、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部における前面側（開閉側）の下部に臨むよう延設された複数の第２送気管路２４２とを備えてなるものである。

各第２送気管路２４２には、その上端部分にガス吹出口２４２１が配設してあるとともに、第１送気管路２４１との接続部分に送気ダクトシャッタ（遮断手段）２４２２が配設してある。ガス吹出口２４２１は、熱交換ダクト２３からの冷却された空気を吹き出すための開口である。送気ダクトシャッタ２４２２は、開閉自在なものであり、該送気ダクトシャッタ２４２２が開状態の場合には、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と熱交換ダクト２３との連通状態を保持するものであり、該送気ダクトシャッタ２４２２が閉状態の場合には、該連通状態を遮断するものである。

吸気ダクト（第２ダクト）２５は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれの内部と、熱交換ダクト２３とを繋ぐ管路である。より詳細に説明すると、吸気ダクト２５は、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気（内部雰囲気）を熱交換ダクト２３まで移動させるためのものである。この吸気ダクト２５は、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の背面側に配設された複数の第１吸気管路２５１と、本体キャビネット１の機械室９において各第１吸気管路２５１と熱交換ダクト２３とを繋ぐ第２吸気管路２５２とを備えてなるものである。

各第１吸気管路２５１は、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの下部から商品収納ラック６に収納された商品群の所定の高さに対応する位置、すなわち該商品群の略中間領域に対応する位置まで延設してある。また、各第１吸気管路２５１には、その上端部分にガス吸込口２５１１が配設してあるとともに、第２吸気管路２５２との接続部分に吸気ダクトシャッタ（遮断手段）２５１２が配設してある。ガス吸込口２５１１は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気を吸込むための開口である。吸気ダクトシャッタ２５１２は、開閉自在なものであり、該吸気ダクトシャッタ２５１２が開状態の場合には、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と熱交換ダクト２３との連通状態を保持するものであり、該吸気ダクトシャッタ２５１２が閉状態の場合には、該連通状態を遮断するものである。

また、各第１吸気管路２５１には、その下部の前面側に前面開口部２５１３が形成してある。換言すると、前面開口部２５１３は、第１吸気管路２５１のヒータＨと対向する部分に形成してある。そして、各第１吸気管路２５１には、前面開口部２５１３を開閉するための吸気切換シャッタ２５１４が配設してある。吸気切換シャッタ２５１４は、開閉自在なものであり、該吸気切換シャッタ２５１４が開状態の場合には、前面開口部２５１３を開口状態に保持するものであり、該吸気切換シャッタ２５１４が閉状態の場合には、該前面開口部２５１３を閉口状態にするものである。

上記冷却装置２０においては、送気ダクト２４および吸気ダクト２５を介して商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれの内部と、該商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの外部にある熱交換ダクト２３との間で空気が循環するための空気循環流路が形成してある。また、上述したように、熱交換ダクト２３の内部には、循環用送風ファン２６が配設してある。この循環用送風ファン２６は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気を、上記空気循環流路を通じて図２中の矢印の方向に循環させるためのものである。より詳細に説明すると、循環用送風ファン２６は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気を、吸気ダクト２５を通じて熱交換ダクト２３まで移動させ、この熱交換ダクト２３で冷却された空気を、送気ダクト２４を通じて商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部に移動させるためのものである。

以上のような構成を有する冷却装置２０は、次のようにして商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品Ｗを冷却する。ここでは、送気ダクトシャッタ２４２２および吸気ダクトシャッタ２５１２は、ともに開状態になっており、吸気切換シャッタ２５１４は、閉状態になっているものとして説明する。

冷却装置２０の冷却器２１では、スターリング冷凍機１０の低温部１１からの冷熱を次のようにして熱交換ダクト２３に伝達して、該熱交換ダクト２３の内部の空気を冷却する。低温部１１に熱的に接続している凝縮部２１１において急激に冷却されて凝縮液になった冷媒が、その重力により液体流路２１３を通じて蒸発部２１２まで移動する。この蒸発部２１２において、冷媒は、該蒸発部２１２を包囲する熱交換ダクト２３の内部の熱により蒸発して蒸気になる。つまり、熱交換ダクト２３の内部の空気は熱が奪われることになり、これにより、熱交換ダクト２３の内部の空気は冷却される。ところで、蒸発部２１２において蒸発して蒸気になった冷媒は、蒸気流路２１４を通じて凝縮部２１１まで移動し、該凝縮部２１１で再び凝縮液になって上記サイクルを繰り返すことになる。

一方、冷却装置２０の放熱器２２では、スターリング冷凍機１０の高温部１２からの高温排熱を次のようにして自動販売機の外部に放出する。高温部１２に熱的に接続している蒸発部２２１において蒸発して蒸気になった冷媒が、蒸気流路２２３を通じて凝縮部２２２まで移動する。この凝縮部２２２において、冷媒は、該凝縮部２２２の周辺領域からの熱により冷却されて凝縮液になる。つまり、凝縮部２２２の周辺領域の空気は、冷媒が凝縮することによって熱が与えられて加熱される。そして、加熱された空気は、放出用送風ファン２２５によって自動販売機の外部に放出されることになる。従って、スターリング冷凍機１０の高温部１２からの高温排熱は、放熱器２２によって自動販売機の外部に放出される。ところで、凝縮部２２２において冷却されて凝縮液になった冷媒は、液体流路２２４を通じて蒸発部２２１まで移動し、該蒸発部２２１で再び蒸気になって上記サイクルを繰り返すことになる。

商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気（内部雰囲気）は、図２中の矢印で示したように、循環用送風ファン２６の作用により、吸気ダクト２５、熱交換ダクト２３、送気ダクト２４および商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部を循環する。より詳細に説明すると次のようになる。

商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気は、循環用送風ファン２６の作用により、ガス吸込口２５１１から吸気ダクト２５に進入し、該吸気ダクト２５を通じて熱交換ダクト２３まで移動し、この熱交換ダクト２３において冷却される。

冷却された空気は、送気ダクト２４の第１送気管路２４１および第２送気管路２４２を通じて各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃまで移動し、該各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部において、その前面側の下部にあるガス吹出口２４２１からその背面側にあるガス吸込口２５１１に向かって吹き出す態様で移動する。つまり、冷却された空気は、商品収納ラック６に収納された商品群を通過する態様で、より詳しくは、商品収納ラック６に収納された商品群のうち下方にある商品群を通過する態様で移動する。このように冷却された空気が商品群を通過する態様で移動することにより、冷却された空気と商品Ｗとの間で熱交換が行われ、該商品Ｗが冷却されることになる。

商品Ｗとの間で熱交換が行われて暖められた空気は、再びガス吸込口２５１１から第１吸気管路２５１に進入して、この第１吸気管路２５１および第２吸気管路２５２を通じて熱交換ダクト２３まで移動する。そして、該熱交換ダクト２３において再び冷却され、上述した循環を繰り返す。

このように、熱交換ダクト２３と、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部との間で空気を循環させることにより、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部における空気の温度を例えば０℃に保持することができ、これにより、商品Ｗを販売適温となる例えば５℃にすることができる。

また、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかに収容された商品Ｗを加熱する場合には、冷却装置２０は、次のようにして商品Ｗの加熱に供することができる。以下においては、商品収容庫５ｃに収容された商品Ｗを加熱対象商品として説明する。

冷却装置２０を次のような状態にする。商品収容庫５ｃに通じる第２送気管路２４２の送気ダクトシャッタ２４２２を閉状態にする。これにより、送気ダクト２４を通じての商品収容庫５ｃの内部と熱交換ダクト２３との連通状態を遮断することになる。また、商品収容庫５ｃの内部の背面側に配設された第１吸気管路２５１にある吸気ダクトシャッタ２５１２を閉状態にする。これにより、吸気ダクト２５を通じての商品収容庫５ｃの内部と熱交換ダクト２３との連通状態を遮断することになる。更に、第１吸気管路２５１にある吸気切換シャッタ２５１４を開状態にする。これにより、第１吸気管路２５１の前面開口部２５１３を開口状態にすることになる。

このような状態の冷却装置２０においては、商品収容庫５ｃの内部と熱交換ダクト２３とが連通していない。そのため、熱交換ダクト２３で冷却された空気が商品収容庫５ｃの内部まで移動することがない。そして、商品収容庫５ｃの内部のヒータＨをオンにするとともに、庫内送風ファンＦを駆動させる。これにより、ヒータＨに加熱された空気は、図３に示したように、庫内送風ファンＦの作用により商品搬出シュータ８の下側から吹き出され、図３中の矢印に示したように循環する。より詳細に説明すると次のようになる。加熱された空気は、商品収納ラック６に収納された商品群のうち下方にある商品群を通過する態様で移動する。

加熱された空気が商品群を通過する態様で移動することにより、加熱された空気と商品Ｗとの間で熱交換が行われ、該商品Ｗが加熱されることになる。商品Ｗとの間で熱交換が行われた空気は、ガス吸込口２５１１から第１吸気管路２５１に進入し、前面開口部２５１３を通ってヒータＨに移動する。そして、該ヒータＨに再び加熱され、上述した移動を繰り返して循環することになる。

このように、加熱された空気が商品収容庫５ｃの内部を循環するようヒータＨをオンにするとともに、庫内送風ファンＦを断続的に駆動させることにより、商品Ｗの温度を販売適温（例えば５５℃）にすることができる。

上記冷却装置２０を総括して説明すると、熱交換ダクト２３、送気ダクト２４、吸気ダクト２５および循環用送風ファン２６が、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気を、該商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と外部との間で循環させる内部雰囲気循環手段を構成している。また、冷却器２１および熱交換ダクト２３が、スターリング冷凍機１０からの冷熱を利用して空気を冷却する冷却手段を構成している。

以上のような本発明の実施の形態１に係る冷却装置２０によれば、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気を、吸気ダクト２５および送気ダクト２４を介して該商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と熱交換ダクト２３との間で循環させ、該熱交換ダクト２３において冷却器２１によって伝達されたスターリング冷凍機１０の冷熱で該空気を冷却するので、かかる冷却された空気で商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある商品Ｗを冷却することができる。従って、スターリング冷凍機１０の低温部１１からの冷熱を利用して商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部に収容された商品Ｗを良好に冷却することができる。

また、上記冷却装置２０によれば、放熱器２２がスターリング冷凍機１０の高温部１２からの高温排熱を自動販売機の外部に放出するので、自動販売機（本体キャビネット１）の内部において、スターリング冷凍機１０の低温部１１からの冷熱が前記高温排熱により緩和されてしまう虞れがない。従って、スターリング冷凍機１０の低温部１１からの冷熱を有効に利用することができる。

更に、上記冷却装置２０によれば、送気ダクトシャッタ２４２２および吸気ダクトシャッタ２５１２を必要に応じて閉状態にすることにより、商品収容庫５ａ，５ｂ．５ｃの内部と、熱交換ダクト２３との連通状態を遮断することができる。そのため、熱交換ダクト２３で冷却された空気を所定の商品収容庫の内部との間で循環させることがない。従って、そのような所定の商品収容庫の内部にある商品ＷをヒータＨで加熱することができ、商品Ｗの加熱に供することができる。よって、上記冷却装置２０を備えた自動販売機では、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃ毎に商品Ｗの冷却と加熱とを同時に行うことができる。

＜実施の形態２＞
図４は、本発明の実施の形態２に係る冷却装置が適用された自動販売機の正面断面図であり、図５は、図４に示した自動販売機の側断面図である。尚、以下において、図１２および図１３に示した自動販売機と同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。また、上述の実施の形態１に係る冷却装置２０と同一の構成を有するものについても、同一の符号を付してその説明を省略する。

図４および図５において、自動販売機は、スターリング冷凍機１０と、冷却装置３０とを備えている。冷却装置３０は、冷却器２１と、放熱器２２と、熱交換ダクト２３と、送気ダクト３４と、吸気ダクト３５とを備えて構成してある。

送気ダクト（第１ダクト）３４は、熱交換ダクト２３と、商品収容庫（商品収容部）５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれの内部とを繋ぐ管路である。より詳細に説明すると、送気ダクト３４は、熱交換ダクト２３で冷却された空気を各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部まで移動させるためのものである。この送気ダクト３４は、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の背面側に配設された複数の第３送気管路３４１と、本体キャビネット１の機械室９において各第３送気管路３４１と熱交換ダクト２３とを繋ぐ第４送気管路３４２とを備えてなるものである。

各第３送気管路３４１は、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの下部から商品収納ラック６に収納された商品群の所定の高さに対応する位置、すなわち該商品群の略中間領域に対応する位置まで延設してある。これら各第３送気管路３４１には、その上部の前面側にガス吹出口３４１１が配設してあるとともに、第４送気管路３４２との接続部分に送気ダクトシャッタ（遮断手段）３４１２が配設してある。ガス吹出口３４１１は、熱交換ダクト２３からの冷却された空気を吹き出すための開口である。送気ダクトシャッタ３４１２は、開閉自在なものであり、該送気ダクトシャッタ３４１２が開状態の場合には、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と熱交換ダクト２３との連通状態を保持するものであり、該送気ダクトシャッタ３４１２が閉状態の場合には、該連通状態を遮断するものである。

また、各第３送気管路３４１には、その下部の前面側に前面開口部３４１３が形成してある。換言すると、前面開口部３４１３は、第３送気管路３４１のヒータＨと対向する部分に形成してある。そして、各第３送気管路３４１には、前面開口部３４１３を開閉するための送気切換シャッタ３４１４が配設してある。送気切換シャッタ３４１４は、開閉自在なものであり、該送気切換シャッタ３４１４が開状態の場合には、前面開口部３４１３を開口状態に保持するものであり、該送気切換シャッタ３４１４が閉状態の場合には、該前面開口部３４１３を閉口状態にするものである。

吸気ダクト（第２ダクト）３５は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれの内部と、熱交換ダクト２３とを繋ぐ管路である。より詳細に説明すると、吸気ダクト３５は、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気（内部雰囲気）を熱交換ダクト２３まで移動させるためのものである。この吸気ダクト３５は、熱交換ダクト２３に接続され、かつ本体キャビネット１の機械室９においてその幅方向に延設された第３吸気管路３５１と、この第３吸気管路３５１に接続され、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部における前面側（開閉側）の下部に臨むよう延設された複数の第４吸気管路３５２とを備えてなるものである。

各第４吸気管路３５２には、その上端部分にガス吸込口３５２１が配設してあるとともに、第３吸気管路３５１との接続部分に吸気ダクトシャッタ（遮断手段）３５２２が配設してある。ガス吸込口３５２１は、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気を吸込むための開口である。吸気ダクトシャッタ３５２２は、開閉自在なものであり、該吸気ダクトシャッタ３５２２が開状態の場合には、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と熱交換ダクト２３との連通状態を保持するものであり、該吸気ダクトシャッタ３５２２が閉状態の場合には、該連通状態を遮断するものである。

上記冷却装置３０においては、送気ダクト３４および吸気ダクト３５を介して商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれの内部と、該商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの外部にある熱交換ダクト２３との間で空気が循環するための空気循環流路が形成してある。また、上述したように、熱交換ダクト２３の内部には、循環用送風ファン２６が配設してある。この循環用送風ファン２６は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気を、上記空気循環流路を通じて図５中の矢印の方向に循環させるためのものである。より詳細に説明すると、循環用送風ファン２６は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気を、吸気ダクト３５を通じて熱交換ダクト２３まで移動させ、この熱交換ダクト２３で冷却された空気を、送気ダクト３４を通じて商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部に移動させるためのものである。

以上のような構成を有する冷却装置３０は、次のようにして商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品Ｗを冷却する。ここでは、送気ダクトシャッタ３４１２および吸気ダクトシャッタ３５２２は、ともに開状態になっており、送気切換シャッタ３４１４は、閉状態になっているものとして説明する。

商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気（内部雰囲気）は、図５中の矢印で示したように、循環用送風ファン２６の作用により、吸気ダクト３５、熱交換ダクト２３、送気ダクト３４および商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部を循環する。より詳細に説明すると次のようになる。

商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部にある空気は、循環用送風ファン２６の作用により、ガス吸込口３５２１から吸気ダクト３５に進入し、該吸気ダクト３５を通じて熱交換ダクト２３まで移動し、この熱交換ダクト２３において冷却される。

冷却された空気は、送気ダクト３４を通じて各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃまで移動し、該各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部において、該送気ダクト３４の第３送気管路３４１のガス吹出口３４１１からガス吸込口３５２１に向かって吹き出す態様で移動する。より詳しくは、商品収納ラック６に収納された商品群のうちガス吹出口３４１１よりも下方にある商品群を通過する態様で移動する。このように冷却された空気が商品群を通過する態様で移動することにより、冷却された空気と商品Ｗとの間で熱交換が行われ、該商品Ｗが冷却されることになる。

商品Ｗとの間で熱交換が行われて暖められた空気は、再びガス吸込口３５２１から第４吸気管路３５２に進入して、この第４吸気管路３５２および第３吸気管路３５１を通じて熱交換ダクト２３まで移動する。そして、該熱交換ダクト２３において再び冷却され、上述した循環を繰り返す。

このように、熱交換ダクト２３と、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部との間で空気を循環させることにより、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部における空気の温度を例えば０℃に保持することができ、これにより、商品Ｗを販売適温となる例えば５℃にすることができる。

また、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかに収容された商品Ｗを加熱する場合には、冷却装置３０は、次のようにして商品Ｗの加熱に供することができる。以下においては、商品収容庫５ｃに収容された商品Ｗを加熱対象商品として説明する。

冷却装置３０は、上述の実施の形態１に係る冷却装置２０と同様に、商品収容庫５ｃの内部の背面側に配設された第３送気管路３４１にある送気ダクトシャッタ３４１２を閉状態にする。また、第３送気管路３４１にある送気切換シャッタ３４１４を開状態にする。更に、商品収容庫５ｃに通じる第４吸気管路３５２の吸気ダクトシャッタ３５２２を閉状態にする。

そのような状態の冷却装置３０においては、商品収容庫５ｃの内部と熱交換ダクト２３とが連通していない。そのため、熱交換ダクト２３で冷却された空気が商品収容庫５ｃの内部まで移動することがない。そして、商品収容庫５ｃの内部のヒータＨをオンにするとともに、庫内送風ファンＦを駆動させる。これにより、ヒータＨに加熱された空気は、図６に示したように、前面開口部３４１３から第３送気管路３４１に進入し、ガス吹出口３４１１から該ガス吹出口３４１１よりも下方にある商品群を通過する態様で移動してヒータＨに戻る。そして、該ヒータＨに再び加熱され、上述した移動を繰り返して循環することになる。

このように、加熱された空気が商品収容庫５ｃの内部を循環するようヒータＨをオンにするとともに、庫内送風ファンＦを断続的に駆動させることにより、商品Ｗの温度を販売適温（例えば５５℃）にすることができる。

以上のような本発明の実施の形態２に係る冷却装置３０によれば、上述の実施の形態１に係る冷却装置の奏する作用効果に加え、次のような作用効果を奏することができる。すなわち、熱交換ダクト２３で冷却された空気をガス吹出口３４１１から該ガス吹出口３４１１よりも下方にある商品群を通過する態様で循環させることができる。そのため、冷却対象商品を限定することができ、冷却負荷を低減することができる。従って、冷却を要する商品Ｗの冷却時間の短縮化を図ることができる。

また、本発明の実施の形態２に係る冷却装置３０は、図７に示すように変形することもできる。この図７において、冷却装置３０′の送気ダクト３４には、ガス吹出口３４１１の周辺領域に上下方向に沿ってスライド移動が可能な送気制御シャッタ３４１５を配設してある。送気制御シャッタ３４１５は、それが下方向にスライド移動することにより、ガス吹出口３４１１の上部分を開口したり、それが上方向にスライド移動することにより、ガス吹出口３４１１の下部分を開口したりして、ガス吹出口３４１１の開口パターンを適宜変更するためのものである。

このような冷却装置３０′においては、送気制御シャッタ３４１５を上方向にスライド移動させてガス吹出口３４１１の下部分を開口し、該下部分よりも下方にある商品群に限定してこれら商品群を冷却された空気が通過する態様で循環させることができる。よって、冷却対象商品を更に限定することができ、冷却負荷を更に低減することができる。

つまり、上記冷却装置３０′では、送気制御シャッタ３４１５をスライド移動させてガス吹出口３４１１の開口パターンを適宜変更することにより、冷却対象商品の数、すなわち冷却負荷の大小を変更することができる。

従って、冷却装置３０′では、商品収納ラック６に収納された商品Ｗを保冷する場合には、送気制御シャッタ３４１５を下方向にスライド移動させてガス吹出口３４１１の上部分を開口し、該上部分から冷却された空気を吹き出させて商品Ｗを冷却することができる。その一方、商品収納ラック６に収納された商品Ｗを急冷する場合には、送気制御シャッタ３４１５を上方向にスライド移動させてガス吹出口３４１１の下部分を開口し、該下部分から冷却された空気を吹き出させて、急冷対象となる最下部の商品Ｗを冷却することができる。

＜実施の形態３＞
図８は、本発明の実施の形態３に係る冷却装置を概念的に示した概念図である。尚、以下において、図１２および図１３に示したものと同一の構成を有するものには、同一の符号を付してその説明を省略する。また、上述の実施の形態１と同一の構成を有するものについても、同一の符号を付してその説明を省略する。

図８において、冷却装置４０は、冷却器２１と、放熱器（高温排熱放出手段）４２と、熱交換ダクト２３（図１等参照）と、送気ダクト２４（図１等参照）と、吸気ダクト２５（図１等参照）とを備えて構成してある。つまり、冷却装置４０は、上記冷却装置２０に対して放熱器４２のみが異なる構成を有するものである。

放熱器４２は、スターリング冷凍機１０の高温部１２から得た高温排熱を自動販売機の外部に放出するためのものである。この放熱器４２は、高温排熱輸送手段４２ａと、超臨界状態保持手段４２ｂとを有している。

高温排熱輸送手段４２ａは、その内部に作動流体を封入してあり、放熱熱交換器（第１熱交換器）４２１と、空気熱交換器（第２熱交換器）４２２と、第１ライン４２３と、第２ライン４２４とを備えて構成してある。ここに、作動流体としては、例えば二酸化炭素が用いられる。以下においては、作動流体の一例として二酸化炭素が用いられた場合について説明する。

放熱熱交換器４２１は、スターリング冷凍機１０の高温部１２に熱的に接続してある。この放熱熱交換器４２１は、内部の二酸化炭素（作動流体）に高温部１２からの高温排熱を受熱させるものである。空気熱交換器４２２は、スターリング冷凍機１０（放熱熱交換器４２１）から離隔した位置に配設してある。この空気熱交換器４２２は、内部の二酸化炭素に放熱させるものである。より詳細に説明すると、空気熱交換器４２２は、下方から上方に向かって蛇行する流路４２２ａを有している。二酸化炭素は、該流路４２２ａを下方から上方に向かって移動し、かかる流路４２２ａを移動中に放熱熱交換器４２１で受熱した高温排熱を周囲空気へ放熱する。これにより、周囲空気は、高温排熱により加熱される。また、空気熱交換器４２２は、図８に示したように、スターリング冷凍機１０の高温部１２の基準高さよりも上方側に配設してある。そして、空気熱交換器４２２の周囲には、放出用送風ファン４２５が設けてある。放出用送風ファン４２５は、空気熱交換器４２２の内部に送り込まれた外気を外部に放出するためのものである。

第１ライン４２３は、放熱熱交換器４２１と空気熱交換器４２２とを繋ぐ管路である。この第１ライン４２３は、放熱熱交換器４２１で高温排熱を受熱した二酸化炭素を空気熱交換器４２２に移動させるためのものである。第２ライン４２４は、上記第１ライン４２３とは別個に、放熱熱交換器４２１と空気熱交換器４２２とを繋ぐ管路である。この第２ライン４２４は、空気熱交換器４２２で放熱した二酸化炭素を放熱熱交換器４２１に移動させるためのものである。

超臨界状態保持手段４２ｂは、高温排熱輸送手段４２ａの放熱熱交換器４２１において、スターリング冷凍機１０の高温部１２からの高温排熱を受熱させる二酸化炭素を必要に応じて超臨界状態の保持する、好ましくは、二酸化炭素を必要に応じて超臨界点近傍の状態（臨界圧力７．４ＭＰａ、臨界温度３１℃）に保持するためのものである。具体的には、超臨界状態保持手段４２ｂは、高温排熱輸送手段４２ａの内部の二酸化炭素の封入量を調整、あるいは放出用送風ファン４２５の回転数を制御してスターリング冷凍機１０の高温部１２の温度を調整することにより、放熱熱交換器４２１で受熱させる二酸化炭素を超臨界状態に保持するものである。

上記構成の冷却装置４０においては、放熱器４２を構成する超臨界状態保持手段４２ｂが、同じく放熱器４２を構成する高温排熱輸送手段４２ａの放熱熱交換器４２１でスターリング冷凍機１０からの高温排熱を受熱する二酸化炭素を超臨界状態、好ましくは超臨界点近傍の状態に保持する。このように該二酸化炭素を超臨界状態にすると、図９に示したように、二酸化炭素は定圧比熱が大きくなる。特に、超臨界点近傍の状態では、定圧比熱が最大になる。このように定圧比熱が大きくなると、スターリング冷凍機１０からの高温排熱の受熱量を大きくすることができる。

放熱熱交換器４２１で高温排熱を受熱した二酸化炭素は、超臨界状態を保持したままで、第１ライン４２３を通って空気熱交換器４２２に至り、該空気熱交換器４２２で放熱して、第２ライン４２４を通って放熱熱交換器４２１に至る。つまり、二酸化炭素は、放熱熱交換器４２１で受熱し、空気熱交換器４２２で放熱を超臨界状態のまま繰り返しながら循環することになる。このように二酸化炭素が循環することにより、スターリング冷凍機１０の高温部１２で発生した高温排熱は、空気熱交換器４２２まで輸送されることになる。しかも、放熱熱交換器４２１における二酸化炭素は超臨界状態であるから受熱量が大きく、スターリング冷凍機１０の高温部１２から十分な量の高温排熱を受熱することができ、高温排熱の輸送効率を向上させることができる。特に、例えば夏季等の自動販売機の周囲温度が３０℃以上になる熱負荷が厳しい環境下においてもスターリング冷凍機１０からの高温排熱を良好に輸送することができる。

そして、空気熱交換器４２２において、二酸化炭素と外気（冷気）との間で熱交換が行われて、スターリング冷凍機１０で発生した高温排熱は、外気と共に自動販売機の外部に放出されることになる。

一方、超臨界状態保持手段４２ｂは、例えば冬季等の熱負荷が比較的小さい環境下においては、高温排熱輸送手段４２ａの放熱熱交換器４２１における二酸化炭素を超臨界状態にしなくても構わない。この場合には、二酸化炭素は、放熱熱交換器４２１でスターリング冷凍機１０からの高温排熱により蒸発して蒸気になり、第１ライン４２３を通って空気熱交換器４２２に至り、該空気熱交換器４２２で凝縮して凝縮液になって、第２ライン４２４を通って放熱熱交換器４２１に至る。つまり、二酸化炭素は、相変化を繰り返しながら循環することになる。このように二酸化炭素が循環することにより、スターリング冷凍機１０で発生した高温排熱は、空気熱交換器４２２まで輸送され、上述したように、外気との間で熱交換が行われて、自動販売機の外部に高温排熱が放出されることになる。

以上のような冷却装置４０によれば、上述の実施の形態１に係る冷却装置２０が奏する作用効果に加え、次のような作用効果を奏することができる。放熱器４２が、スターリング冷凍機１０からの高温排熱を、必要に応じて超臨界状態にした二酸化炭素に熱伝達させて輸送することにより外部に放出するので、二酸化炭素の定圧比熱を大きく、すなわち受熱量を大きくすることができる結果、高温排熱の輸送効率を向上させることができる。また、超臨界状態で高温排熱の輸送を行うので、二酸化炭素の密度変化を連続的に変化させることができ、単一相の流体として考えることができる。従って、二酸化炭素が気液混合二相状態で循環する場合に比して高温排熱輸送手段４２ａの設計が容易なものとなり、製造コストの低減を図ることができる。

また、本発明の実施の形態３に係る冷却装置４０は、図１０に示したように、縦置きにしたスターリング冷凍機１０に対しても適用することができる。この場合においても、空気熱交換器４２２は、スターリング冷凍機１０の高温部１２の基準高さよりも上方側に配設してある。

更に、本発明の実施の形態３に係る冷却装置４０は、図１１に示したように変形することもできる。この図１１において、冷却装置４０′は、放熱器４２を構成する高温排熱輸送手段４２ａ′が、バッファタンク４２６を備えている。より詳細に説明すると、作動流体である二酸化炭素が空気熱交換器４２２から放熱熱交換器４２１までに至る所定個所、すなわち第２ライン４２４の所定個所に緩衝容器であるバッファタンク４２６が配設してある。

このような冷却装置４０′によれば、第２ライン４２４の所定個所にバッファタンク４２６を配設、すなわち高温排熱輸送手段４２ａ′において二酸化炭素が最も低温になる個所にバッファタンク４２６を配設したので、例えば周囲温度が非常に高くなったことに起因する高温排熱輸送手段４２ａ′の内部圧力の上昇を低減させることができる。これにより、該高温排熱輸送手段４２ａ′を構成する配管等が破損する虞れがなくなり、耐圧性能や二酸化炭素（作動流体）漏れ防止等の信頼性の向上を図ることができる。特に、夏季等の熱負荷が厳しい環境下で効果を発揮することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。本発明では、商品収容庫の内部に移動する冷却された空気の移動量を適宜調整することができる調整手段を設けても良い。このような調整手段を設けることにより、商品収容庫の内部の商品を急冷する場合には、空気の移動量を大きくすることができる。従って、商品の急冷に要する時間の短縮化を図ることができる。

また、上述の実施の形態１および実施の形態２に係る冷却装置２０，３０では、冷却器２１および放熱器２２において、ループ型サーモサイフォン式ヒートパイプを用いていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、熱交換用フィン等を用いても良い。

以上のように、本発明にかかる冷却装置は、商品収容部の内部に収容された商品の冷却に有用である。

本発明の実施の形態１に係る冷却装置が適用された自動販売機の正面断面図である。 図１に示した自動販売機の側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷却装置が適用された自動販売機の側断面図である。 本発明の実施の形態２に係る冷却装置が適用された自動販売機の正面断面図である。 図４に示した自動販売機の側断面図である。 本発明の実施の形態２に係る冷却装置が適用された自動販売機の側断面図である。 本発明の実施の形態２に係る冷却装置の変形例が適用された自動販売機の側断面図である。 本発明の実施の形態３に係る冷却装置を概念的に示した概念図である。 二酸化炭素の各圧力での定圧比熱と温度との関係を示した図表である。 本発明の実施の形態３に係る冷却装置の変形例を概念的に示した概念図である。 本発明の実施の形態３に係る冷却装置の変形例を概念的に示した概念図である。 一般的な自動販売機を示した正面断面図である。 図１２に示した自動販売機の側断面図である。

符号の説明

１０ スターリング冷凍機
１１ 低温部
１２ 高温部１２
２０，３０，４０，４０′ 冷却装置
２１ 冷却器
２１１ 凝縮部
２１２ 蒸発部
２１３ 液体流路
２１４ 蒸気流路
２２，４２ 放熱器
２２１ 蒸発部
２２２ 凝縮部
２２３ 蒸気流路
２２４ 液体流路
２２５ 放出用送風ファン
２３ 熱交換ダクト
２４，３４ 送気ダクト
２４１ 第１送気管路
２４２ 第２送気管路
２４２１ ガス吹出口
２４２２ 送気ダクトシャッタ
２５，３５ 吸気ダクト
２５１ 第１吸気管路
２５１１ ガス吸込口
２５１２ 吸気ダクトシャッタ
２５１３ 前面開口部
２５１４ 吸気切換シャッタ
２５２ 第２吸気管路
２６ 循環用送風ファン
４２ａ 高温排熱輸送手段
４２ｂ 超臨界状態保持手段
４２１ 放熱熱交換器
４２２ 空気熱交換器
４２３ 第１ライン
４２４ 第２ライン
４２５ 放出用送風ファン
４２６ バッファタンク

Claims (14)

1. 商品収容部の内部に収容された商品を冷却するための冷却装置において、
   前記商品収容部の内部雰囲気を、該商品収容部の内部と外部との間で循環させる内部雰囲気循環手段と、
   前記商品収容部の外部に配設されたスターリング冷凍機と、
   前記内部雰囲気循環手段によって循環させた内部雰囲気を、前記スターリング冷凍機からの冷熱を利用して冷却する冷却手段と
   を備えたことを特徴とする冷却装置。
2. 前記内部雰囲気循環手段は、
   前記冷却手段によって冷却された内部雰囲気を、前記商品収容部の内部まで移動させるための第１ダクトと、
   前記商品収容部の内部雰囲気を、前記冷却手段によって冷却される個所まで移動させるための第２ダクトと
   を備え、
   前記第１ダクトおよび前記第２ダクトを介して前記内部雰囲気を循環させることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
3. 前記商品収容部の内部に上下方向に沿って収容した商品群を下方にあるものから順次搬出する搬出手段が設けられるとともに、前記第１ダクトにおける前記商品群の所定の高さに対応する位置に前記内部雰囲気が吹き出すための吹出口が設けられ、
   前記内部雰囲気循環手段は、前記吹出口からの内部雰囲気を、該吹出口よりも下方にある商品群を通過する態様で循環させることを特徴とする請求項２に記載の冷却装置。
4. 前記商品の冷却の度合に応じて、前記商品収容部の内部に移動する前記内部雰囲気の移動量を調整する調整手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の冷却装置。
5. 前記内部雰囲気循環手段は、前記商品収容部の内部と外部との間における前記内部雰囲気の移動を遮断するための遮断手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の冷却装置。
6. スターリング冷凍機を用いて商品収容部の内部に収容された商品を冷却するための冷却装置において、
   前記スターリング冷凍機から発生した高温排熱を、必要に応じて超臨界状態にした作動流体に熱伝達させて輸送することにより外部に放出する高温排熱放出手段を備えたことを特徴とする冷却装置。
7. 前記高温排熱放出手段は、
   前記スターリング冷凍機から発生した高温排熱を内部に封入した作動流体に熱伝達させて輸送する高温排熱輸送手段と、
   前記高温排熱を熱伝達させる際の作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持する超臨界状態保持手段と
   を備えてなることを特徴とする請求項６に記載の冷却装置。
8. 前記高温排熱輸送手段は、
   前記スターリング冷凍機の高温部に熱的に接続させた態様で配設され、かつ内部の作動流体に前記スターリング冷凍機からの高温排熱を受熱させる第１熱交換器と、
   前記第１熱交換器から離隔した位置に配設され、かつ内部の作動流体に放熱させる第２熱交換器と
   の間で前記作動流体を循環させて前記高温排熱を輸送するものであり、
   前記第２熱交換器から前記第１熱交換器までに至る所定個所にバッファタンクを設けたことを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
9. 前記超臨界状態保持手段は、前記高温排熱輸送手段における内部に封入した作動流体の封入量および前記スターリング冷凍機の高温部の温度の少なくとも一方を調整することにより、前記作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持するものであることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の冷却装置。
10. 前記スターリング冷凍機から発生した高温排熱を、必要に応じて超臨界状態にした作動流体に熱伝達させて輸送することにより外部に放出する高温排熱放出手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の冷却装置。
11. 前記高温排熱放出手段は、
    前記スターリング冷凍機から発生した高温排熱を内部に封入した作動流体に熱伝達させて輸送する高温排熱輸送手段と、
    前記高温排熱を熱伝達させる際の作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持する超臨界状態保持手段と
    を備えてなることを特徴とする請求項１０に記載の冷却装置。
12. 前記高温排熱輸送手段は、
    前記スターリング冷凍機の高温部に熱的に接続させた態様で配設され、かつ内部の作動流体に前記スターリング冷凍機からの高温排熱を受熱させる第１熱交換器と、
    前記第１熱交換器から離隔した位置に配設され、かつ内部の作動流体に放熱させる第２熱交換器と
    の間で前記作動流体を循環させて前記高温排熱を輸送するものであり、
    前記第２熱交換器から前記第１熱交換器までに至る所定個所にバッファタンクを設けたことを特徴とする請求項１１に記載の冷却装置。
13. 前記超臨界状態保持手段は、前記高温排熱輸送手段における内部に封入した作動流体の封入量および前記スターリング冷凍機の高温部の温度の少なくとも一方を調整することにより、前記作動流体を必要に応じて超臨界状態に保持するものであることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の冷却装置。
14. 前記作動流体は、二酸化炭素であることを特徴とする請求項６〜１３のいずれか一つに記載の冷却装置。

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