JP2006046811A - 冷却装置および自動販売機 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ＣＯ2（二酸化炭素）冷媒を採用してヒートポンプ運転をしても、蒸発器および配管系の耐圧性を比較的低く抑え、さらに、加熱ヒータを撤廃することができる冷却装置および自動販売機を提供する。
【解決手段】 二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された一段目冷媒を蒸発器６ｂに直接供給し、蒸発器６ｂを通過した一段目冷媒を直結または一段目熱交換器２をバイパスして二段目圧縮部１ｂに供給し、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された二段目冷媒を蒸発器６ｃに直接供給し、蒸発器６ｃを通過した二段目冷媒を直結または二段目熱交換器３をバイパスして電子膨張弁４に供給し、電子膨張弁４において膨張された低圧低温冷媒を蒸発器６ａに供給し、蒸発器６ａを通過した低温低圧冷媒を二段目圧縮機１の一段目圧縮部１ａに戻すことにより、加熱ヒータを不要としてＣＨＨ運転モードを実行する。
【選択図】 図４
【解決手段】 二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された一段目冷媒を蒸発器６ｂに直接供給し、蒸発器６ｂを通過した一段目冷媒を直結または一段目熱交換器２をバイパスして二段目圧縮部１ｂに供給し、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された二段目冷媒を蒸発器６ｃに直接供給し、蒸発器６ｃを通過した二段目冷媒を直結または二段目熱交換器３をバイパスして電子膨張弁４に供給し、電子膨張弁４において膨張された低圧低温冷媒を蒸発器６ａに供給し、蒸発器６ａを通過した低温低圧冷媒を二段目圧縮機１の一段目圧縮部１ａに戻すことにより、加熱ヒータを不要としてＣＨＨ運転モードを実行する。
【選択図】 図４
Description
本発明は、複数の冷却庫を同時に冷却する冷却装置、および、缶、ビン、パック、ペットボトル等の容器に入れた飲料等の商品を冷却または加熱して販売に供する自動販売機に関する。
例えば自動販売機の商品収納庫を冷却するための冷却手段は、冷媒を圧縮する圧縮機と、該圧縮機により圧縮された冷媒（高圧高温冷媒に同じ）を冷却する放熱器と、該放熱器により冷却された冷媒を膨張する電子膨張弁と、該電子膨張弁により膨張された冷媒（低圧低温冷媒に同じ）を蒸発させる複数の蒸発器と、該複数の蒸発器のうち所定の蒸発器に対して前記冷媒を供給する冷媒分配手段とを有する。
そして、蒸発器は各商品収納庫内に設置され、これに収納された商品を冷却している。なお、商品収納庫内は収納する商品の種類や季節に応じて加熱用として使用されることがあり、このとき、当該商品収納庫は別途設置されるヒータによって加熱されるものである。
そして、蒸発器は各商品収納庫内に設置され、これに収納された商品を冷却している。なお、商品収納庫内は収納する商品の種類や季節に応じて加熱用として使用されることがあり、このとき、当該商品収納庫は別途設置されるヒータによって加熱されるものである。
また、各商品収納庫内に設置されている蒸発器を放熱器（凝縮器に同じ）として機能させ、その蒸発器に高圧高温冷媒を流して高圧高温冷媒（ホットガスに同じ）の温熱を利用して各商品収納庫内を加熱する「ヒートポンプ運転」により、省電力効果を高めた自動販売機の庫内冷却、加熱装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、前記特許文献に開示された発明に環境にやさしいＣＯ2（二酸化炭素）冷媒を採用すると、該冷媒の特徴である圧縮後の高い吐出温度が有効に利用されることから、一層の省電力効果が得られることになる。
しかしながら、高圧高温の冷媒を蒸発器に供給するため、蒸発器および配管系の耐圧性を高める必要が生じることから、製造コストが上昇し、また、過酷な使用環境によって機器の保全性が悪化するという問題があった。
また、全商品収納庫をヒートポンプ運転によって加熱しようとしても、全ての蒸発器において冷媒が凝縮するため冷媒が蒸発する工程が無くなり、結果として冷凍サイクルが形成されないことから、これを実施することができないという問題があった。このため、加熱ヒータを撤廃することができないことから、製造コストの低減や消費電力の削減が困難であった。
しかしながら、高圧高温の冷媒を蒸発器に供給するため、蒸発器および配管系の耐圧性を高める必要が生じることから、製造コストが上昇し、また、過酷な使用環境によって機器の保全性が悪化するという問題があった。
また、全商品収納庫をヒートポンプ運転によって加熱しようとしても、全ての蒸発器において冷媒が凝縮するため冷媒が蒸発する工程が無くなり、結果として冷凍サイクルが形成されないことから、これを実施することができないという問題があった。このため、加熱ヒータを撤廃することができないことから、製造コストの低減や消費電力の削減が困難であった。
そこで、本発明は、ＣＯ2（二酸化炭素）冷媒を採用して省電力効果を図っても、製造コストが上昇しない冷却装置およびこれを装備した自動販売機を提供することを目的とする。
本発明に係る冷却装置（請求項１）は、冷媒を中間圧力にまで圧縮する一段目圧縮部と冷媒を所定圧力にまで圧縮する二段目圧縮部とを具備する二段式圧縮機と、冷媒を冷却する一段目熱交換器および二段目熱交換器と、圧縮された冷媒を膨張する電子膨張弁と、該電子膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、該蒸発器を通過した冷媒の保有する冷熱の一部を前記電子膨張弁に流入する前の冷媒に受け渡す冷熱回収手段とを有する冷却装置であって、
前記一段目圧縮部において圧縮された冷媒である一段目冷媒が前記一段目圧縮部から前記複数の蒸発器の一方の蒸発器に直接供給され、該一方の蒸発器を通過した前記一段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記一段目熱交換器を経由して前記二段目圧縮部に供給され、前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒である二段目冷媒が前記二段目熱交換器を経由して前記電子膨張弁に供給されて低圧低温冷媒になり、該低圧低温冷媒が前記複数の蒸発器の他方の蒸発器に供給されることにより、
前記一段目冷媒の保有する温熱によって前記一方の蒸発器が加熱され、前記低圧低温冷媒の保有する冷熱によって前記の他方の蒸発器が冷却されることを特徴とする。
前記一段目圧縮部において圧縮された冷媒である一段目冷媒が前記一段目圧縮部から前記複数の蒸発器の一方の蒸発器に直接供給され、該一方の蒸発器を通過した前記一段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記一段目熱交換器を経由して前記二段目圧縮部に供給され、前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒である二段目冷媒が前記二段目熱交換器を経由して前記電子膨張弁に供給されて低圧低温冷媒になり、該低圧低温冷媒が前記複数の蒸発器の他方の蒸発器に供給されることにより、
前記一段目冷媒の保有する温熱によって前記一方の蒸発器が加熱され、前記低圧低温冷媒の保有する冷熱によって前記の他方の蒸発器が冷却されることを特徴とする。
本発明に係る冷却装置（請求項２）は、冷媒を中間圧力にまで圧縮する一段目圧縮部と冷媒を所定圧力にまで圧縮する二段目圧縮部とを具備する二段式圧縮機と、冷媒を冷却する一段目熱交換器および二段目熱交換器と、圧縮された冷媒を膨張する電子膨張弁と、該電子膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、該蒸発器を通過した冷媒の保有する冷熱の一部を前記電子膨張弁に流入する前の冷媒に受け渡す冷熱回収手段とを有する冷却装置であって、
前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒である二段目冷媒が前記二段目圧縮部から前記複数の蒸発器の一方の蒸発器に直接供給され、該一方の蒸発器を通過した前記二段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記二段目熱交換器を経由して前記電子膨張弁に供給されて低圧低温冷媒になり、該低圧低温冷媒が前記複数の蒸発器の他方の蒸発器に供給されることにより、
前記二段目冷媒の保有する温熱によって前記一方の蒸発器が加熱され、前記低圧低温冷媒の保有する冷熱によって前記の他方の蒸発器が冷却されることを特徴とする。
前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒である二段目冷媒が前記二段目圧縮部から前記複数の蒸発器の一方の蒸発器に直接供給され、該一方の蒸発器を通過した前記二段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記二段目熱交換器を経由して前記電子膨張弁に供給されて低圧低温冷媒になり、該低圧低温冷媒が前記複数の蒸発器の他方の蒸発器に供給されることにより、
前記二段目冷媒の保有する温熱によって前記一方の蒸発器が加熱され、前記低圧低温冷媒の保有する冷熱によって前記の他方の蒸発器が冷却されることを特徴とする。
本発明に係る冷却装置（請求項３）は、冷媒を中間圧力にまで圧縮する一段目圧縮部と冷媒を所定圧力にまで圧縮する二段目圧縮部とを具備する二段式圧縮機と、冷媒を冷却する一段目熱交換器および二段目熱交換器と、圧縮された冷媒を膨張する電子膨張弁と、該電子膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる３以上の蒸発器と、該蒸発器を通過した冷媒の保有する冷熱の一部を前記電子膨張弁に流入する前の冷媒に受け渡す冷熱回収手段とを有する冷却装置であって、
前記一段目圧縮部において圧縮された冷媒である一段目冷媒が前記一段目圧縮部から前記３以上の蒸発器のうちの１または複数の第一の蒸発器に直接供給され、該第一の蒸発器を通過した前記一段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記一段目熱交換を経由して前記二段目圧縮部に供給され、前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒である二段目冷媒が前記二段目圧縮部から前記３以上の蒸発器の１または複数の第二の蒸発器に直接供給され、該第二の蒸発器を通過した前記二段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記二段目熱交換器を経由して前記電子膨張弁に供給されて低圧低温冷媒になり、該低圧低温冷媒が前記３以上の蒸発器のうちの１または複数の第三の蒸発器に供給されることにより、
前記一段目冷媒の保有する温熱によって前記第一の蒸発器が加熱され、前記二段目冷媒の保有する温熱によって前記第二の蒸発器が加熱され、前記低圧低温冷媒の保有する冷熱によって前記第二の蒸発器が冷却されることを特徴とする。
前記一段目圧縮部において圧縮された冷媒である一段目冷媒が前記一段目圧縮部から前記３以上の蒸発器のうちの１または複数の第一の蒸発器に直接供給され、該第一の蒸発器を通過した前記一段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記一段目熱交換を経由して前記二段目圧縮部に供給され、前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒である二段目冷媒が前記二段目圧縮部から前記３以上の蒸発器の１または複数の第二の蒸発器に直接供給され、該第二の蒸発器を通過した前記二段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記二段目熱交換器を経由して前記電子膨張弁に供給されて低圧低温冷媒になり、該低圧低温冷媒が前記３以上の蒸発器のうちの１または複数の第三の蒸発器に供給されることにより、
前記一段目冷媒の保有する温熱によって前記第一の蒸発器が加熱され、前記二段目冷媒の保有する温熱によって前記第二の蒸発器が加熱され、前記低圧低温冷媒の保有する冷熱によって前記第二の蒸発器が冷却されることを特徴とする。
本発明に係る冷却装置（請求項４）は、前記電子膨張弁を通過した冷媒が保有する冷熱を放出する排熱用熱交換手段を有することを特徴とする。
本発明に係る自動販売機（請求項５）は、断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体と、該筐体を複数の商品収納庫に分割する仕切り板と、前記商品収納庫のそれぞれに対応する商品搬出口を具備し、前記開口部を開閉する断熱扉と、前記商品収納庫のそれぞれに配置され、商品を収納して順次下方に搬出する機能を有する商品ラックと、前記商品ラックから落下した商品を前記商品搬出口に誘導するシュータと、該シュータの下方に配置されて前記商品収納庫内の空気を冷却または加熱する収納庫内熱交換手段と、該収納庫内熱交換手段を通過する空気の流れを形成する送風手段と、前記冷却手段によって冷却された空気を前記商品ラックの内部を経由して前記送風手段に循環させるための循環ダクトとを有する自動販売機であって、
前記収納庫内熱交換手段が、前記冷却装置の何れかにおける蒸発器であることを特徴とする。
前記収納庫内熱交換手段が、前記冷却装置の何れかにおける蒸発器であることを特徴とする。
本発明の請求項１に係る冷却装置は、一段目冷媒が保有する温熱によって一方の蒸発器を加熱するから、当該蒸発器およびこれに一段目冷媒を供給する配管系の耐圧性能を比較的低く抑えることができるから、製造コストの低減を図ることができ、故障や故障のおそれを抑えることができる。また、ＣＯ2（二酸化炭素）冷媒を採用することにより、環境保全に寄与すると共に、優れた省電力効果による運転コストの低減が可能になる。
本発明の請求項２に係る冷却装置は、二段目冷媒が保有する温熱によって一方の蒸発器を加熱するから、一方の蒸発器が大容量や多数であっても二段目冷媒が保有する大きな温熱によって確実に加熱することができる。
本発明の請求項３に係る冷却装置は、一段目冷媒が保有する温熱によって第一の蒸発器を加熱し、さらに、二段目冷媒が保有する温熱によって第二の蒸発器を加熱するから、製造コストを低く抑えることができるとともに、大容量や多数の蒸発器を確実に加熱することができる。また、一段目冷媒の保有する温熱または二段目冷媒が保有する温熱の利用を適宜選択または組み合わせることにより、製造コストおよび運転コストのさらなる低減が可能になる。
本発明の請求項４に係る冷却装置は、電子膨張弁を通過した冷媒が保有する冷熱を放出する排熱用熱交換手段を有するため、常に冷凍サイクルを形成することができるから、ヒートポンプ運転によって全蒸発器を加熱することが可能になる。よって、加熱ヒータを撤去することができ、製造コストおよび運転コストが低減する。
本発明の請求項５に係る自動販売機は、庫内の冷却手段として、前記何れかの冷却装置における蒸発器を有するから、製造コストおよび運転コストを低く抑えることができる。
以下、実施形態１〜３に冷却装置の実施形態を、実施形態４に自動販売機の実施形態を、それぞれ図を参照して説明する。なお、蒸発器が３台である場合を例に説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、２台以上の何れの台数であってもよい。また、各図において同一または共通する部材については同一の符号を付し、一部の説明を省略する。
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１に係る冷却装置を説明するものであって、図１の（ａ）は冷却装置の構成図、図１の（ｂ）は冷却装置の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ相関図である。
図１の（ａ）において、冷却装置１００は、冷媒を圧縮する二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａにより圧縮された冷媒（以下「一段目冷媒」と称す）を冷却する一段目熱交換器２（以下「中間熱交換器」と称す）と、中間熱交換器２により冷却された一段目冷媒を圧縮する二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂと、二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂにより圧縮された冷媒（以下「二段目冷媒」と称す）を冷却する二段目熱交換器３（以下「ガスクーラ」と称す）と、ガスクーラ３により冷却された冷媒を膨張する膨張機構４（以下「電子膨張弁」と称す）と、電子膨張弁４により膨張された冷媒（以下「低圧低温冷媒」と称す）を蒸発させる蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃと、蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃの全部または一部に低圧低温冷媒を選択的に供給する冷媒分配手段５ａ、５ｂ、５ｃ（以下「電磁弁」と称す）と、蒸発器６ｂ、６ｃを通過した低温低圧冷媒を二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａに選択的に戻す冷媒分配手段７ｂ、７ｃ（以下「電磁弁」と称す）と、蒸発後の低圧低温冷媒が依然保有する冷熱を回収する冷熱回収手段８（以下「内部熱交換器」と称す）とを有している。
図１は本発明の実施形態１に係る冷却装置を説明するものであって、図１の（ａ）は冷却装置の構成図、図１の（ｂ）は冷却装置の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ相関図である。
図１の（ａ）において、冷却装置１００は、冷媒を圧縮する二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａにより圧縮された冷媒（以下「一段目冷媒」と称す）を冷却する一段目熱交換器２（以下「中間熱交換器」と称す）と、中間熱交換器２により冷却された一段目冷媒を圧縮する二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂと、二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂにより圧縮された冷媒（以下「二段目冷媒」と称す）を冷却する二段目熱交換器３（以下「ガスクーラ」と称す）と、ガスクーラ３により冷却された冷媒を膨張する膨張機構４（以下「電子膨張弁」と称す）と、電子膨張弁４により膨張された冷媒（以下「低圧低温冷媒」と称す）を蒸発させる蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃと、蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃの全部または一部に低圧低温冷媒を選択的に供給する冷媒分配手段５ａ、５ｂ、５ｃ（以下「電磁弁」と称す）と、蒸発器６ｂ、６ｃを通過した低温低圧冷媒を二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａに選択的に戻す冷媒分配手段７ｂ、７ｃ（以下「電磁弁」と称す）と、蒸発後の低圧低温冷媒が依然保有する冷熱を回収する冷熱回収手段８（以下「内部熱交換器」と称す）とを有している。
図１は、冷却装置１００が蒸発器６ａに低圧低温冷媒を、蒸発器６ｂ、６ｃに一段目冷媒（中圧高温冷媒に同じ）を供給している様子（ＣＨＨ運転モードに同じ）を示すものであって、冷媒は太い実線で示す配管を流れ、その流れ方向を矢印で示している。
すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された一段目冷媒は、一段目圧縮部１ａと蒸発器６ｂ、６ｃとを連結する配管１６ｂ、１６ｃを経由して蒸発器６ｂ、６ｃに供給される。そこで、一段目冷媒は蒸発器６ｂ、６ｃの周囲の空気と熱交換して凝縮または降温するから、周囲の空気は加熱されることになる（以下「蒸発器が加熱される」と記載する）。
すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された一段目冷媒は、一段目圧縮部１ａと蒸発器６ｂ、６ｃとを連結する配管１６ｂ、１６ｃを経由して蒸発器６ｂ、６ｃに供給される。そこで、一段目冷媒は蒸発器６ｂ、６ｃの周囲の空気と熱交換して凝縮または降温するから、周囲の空気は加熱されることになる（以下「蒸発器が加熱される」と記載する）。
そして、蒸発器６ｂ、６ｃと二段目圧縮部１ｂとを連結する配管６１ｂ、６１ｃを経由し二段目圧縮部１ｂに供給される。このとき、配管６１ｂ、６１ｃはバイパス配管６２によって中間熱交換器２に連結されているから、蒸発器６ｂ、６ｃを通過した一段目冷媒は、バルブ操作によってその全量または一部が中間熱交換器２を通過し、あるいは、その全量が中間熱交換器２を通過しないで直接、二段目圧縮部１ｂに供給されることになる。
さらに、二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された二段目冷媒は、二段目圧縮部１ｂとガスクーラ３とを連結する配管１３と、ガスクーラ３と、ガスクーラ３と電子膨張弁４とを連結する配管３４とを経由して電子膨張弁４に供給される。このとき、配管３４は内部熱交換器８の一部を形成しているから、二段目冷媒は内部熱交換器８において、冷熱を受け取り冷却される（これについては別途説明する）。
そして、電子膨張弁４において断熱膨張した低温低圧冷媒は、電子膨張弁４と蒸発器６ａとを連結する配管４６ａを経由して蒸発器６ａに供給される。そこで、低温低圧冷媒は蒸発器６ａの周囲の空気と熱交換して蒸発するから、周囲の空気は冷却されることになる（以下「蒸発器が冷却される」と記載する）。
そして、蒸発器６ａを通過した低温低圧冷媒は、蒸発器６ａと一段目圧縮部１ａとを連結する配管７１ａを経由して一段目圧縮部１ａに戻されている。このとき、配管７１ａは内部熱交換器８の一部を形成しているから、低圧低温冷媒が保有する冷熱は内部熱交換器８において二段目冷媒に受け渡されることになる。
なお、配管１６ｃ、１６ｂ等は適宜統合または分岐され、所定位置に電磁弁や逆流防止弁（逆止弁）あるいは、三方弁、流量調整弁（これらを「開閉バルブ」と総称している）が設置されている。
そして、電子膨張弁４において断熱膨張した低温低圧冷媒は、電子膨張弁４と蒸発器６ａとを連結する配管４６ａを経由して蒸発器６ａに供給される。そこで、低温低圧冷媒は蒸発器６ａの周囲の空気と熱交換して蒸発するから、周囲の空気は冷却されることになる（以下「蒸発器が冷却される」と記載する）。
そして、蒸発器６ａを通過した低温低圧冷媒は、蒸発器６ａと一段目圧縮部１ａとを連結する配管７１ａを経由して一段目圧縮部１ａに戻されている。このとき、配管７１ａは内部熱交換器８の一部を形成しているから、低圧低温冷媒が保有する冷熱は内部熱交換器８において二段目冷媒に受け渡されることになる。
なお、配管１６ｃ、１６ｂ等は適宜統合または分岐され、所定位置に電磁弁や逆流防止弁（逆止弁）あるいは、三方弁、流量調整弁（これらを「開閉バルブ」と総称している）が設置されている。
図１の（ｂ）において、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された（図中「イ」〜「ロ」）一段目冷媒は、蒸発器６ｂ、６ｃの周辺空気に温熱Ｑ６を受け渡し（図中「ロ」〜「ハ」）、バイパス配管６２に流れ込んだ場合、中間熱交換器２において外気に温熱ｑ２受け渡す（図中「ハ」〜「ニ」）。
そして、二段目圧縮部１ｂにおいて再度圧縮された（図中「二」〜「ホ」）二段目冷媒は、ガスクーラ３において外気に温熱ｑ３を受け渡し（図中「ホ」〜「ト」）、さらに、内部熱交換器８において温熱ｑ８を蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒に受け渡している（冷熱ｑ８を受け取りに同じ、図中「ト」〜「チ」）。
さらに、電子膨張弁４において断熱膨張した（図中「チ」〜「リ」）低圧低温冷媒は、蒸発器６ａの周辺空気に冷熱Ｑ４を受け渡し（図中「リ」〜「ヌ」）、さらに、内部熱交換器８において二段目冷媒に冷熱ｑ８を受け渡し（図中「ヌ」〜「イ」）、当初の一段目圧縮部１ａ（図中「イ」）に戻っている。
そして、二段目圧縮部１ｂにおいて再度圧縮された（図中「二」〜「ホ」）二段目冷媒は、ガスクーラ３において外気に温熱ｑ３を受け渡し（図中「ホ」〜「ト」）、さらに、内部熱交換器８において温熱ｑ８を蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒に受け渡している（冷熱ｑ８を受け取りに同じ、図中「ト」〜「チ」）。
さらに、電子膨張弁４において断熱膨張した（図中「チ」〜「リ」）低圧低温冷媒は、蒸発器６ａの周辺空気に冷熱Ｑ４を受け渡し（図中「リ」〜「ヌ」）、さらに、内部熱交換器８において二段目冷媒に冷熱ｑ８を受け渡し（図中「ヌ」〜「イ」）、当初の一段目圧縮部１ａ（図中「イ」）に戻っている。
すなわち、一段目冷媒の保有する温熱Ｑ６が蒸発器６ｂ、６ｃの周辺空気の加熱に用いられている。なお、バイパス配管６２に流れ込む量を停止すれば、大気に放散される温熱ｑ２は無くなり（ｑ８＝０）、バイパス配管６２に流れ込む量を減少すれば、その分だけ温熱ｑ２の量は減少する。
このとき、蒸発器６ｂ、６ｃには、二段目冷媒に比較して低圧で低温である一段目冷媒が供給されるから、蒸発器６ｂ、６ｃに過酷な耐圧性が要求されることがなく、製造コストの上昇が抑えられ、且つ、故障や劣化のおそれが低減する。
このとき、蒸発器６ｂ、６ｃには、二段目冷媒に比較して低圧で低温である一段目冷媒が供給されるから、蒸発器６ｂ、６ｃに過酷な耐圧性が要求されることがなく、製造コストの上昇が抑えられ、且つ、故障や劣化のおそれが低減する。
さらに、図１の（ａ）はＣＨＨ運転モードを示しているが、配管１６ｂを閉鎖して蒸発器６ｂへの一段目冷媒の供給を停止し、一方、電子膨張弁４と蒸発器６ｂとを連結する配管４６ｂを開通して蒸発器６ｂに低圧低温冷媒を供給すればＣＣＨ運転モードに切り替えることができる。このとき、図１の（ｂ）における温熱Ｑ６の量が減少するから、その分、放熱量ｑ２を増加、すなわち、中間熱交換器２への流入量の増大や放熱能力の増大を図ることになる。
さらに、配管１６ｂ、１６ｃを閉鎖して蒸発器６ｂ、６ｃへの一段目冷媒の供給を停止し、電子膨張弁４と蒸発器６ｂ、６ｃとを連結する配管４６ｂ、４６ｃを開通して蒸発器６ｂ、６ｃに低圧低温冷媒を供給すればＣＣＣ運転モードに切り替えることができる。このとき、図１の（ｂ）における温熱Ｑ６の量が無くなる（Ｑ６＝０）から、その分、放熱量ｑ２が増加することになる。
さらに、配管１６ｂ、１６ｃを閉鎖して蒸発器６ｂ、６ｃへの一段目冷媒の供給を停止し、電子膨張弁４と蒸発器６ｂ、６ｃとを連結する配管４６ｂ、４６ｃを開通して蒸発器６ｂ、６ｃに低圧低温冷媒を供給すればＣＣＣ運転モードに切り替えることができる。このとき、図１の（ｂ）における温熱Ｑ６の量が無くなる（Ｑ６＝０）から、その分、放熱量ｑ２が増加することになる。
図２は、図１に示す冷却装置においてＨＨＨ運転モードを可能にしたものを示す構成図である。図２において、冷却装置２００は庫外排熱用熱交換器９を有し、庫外排熱用熱交換器９には電子膨張弁４とを連結する配管４９と、一段目圧縮部１ａとを連結する配管９１とが設置されている。また、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと蒸発器６ａとを連結する配管１６ａと、蒸発器６ａと二段目圧縮部１ｂとを連結する配管６１ａとが設置されている。
したがって、一段目冷媒は蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃに供給され、蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃを通過した後二段目圧縮部１ｂと供給されて二段目冷媒になり、二段目冷媒は電子膨張弁４を通過した後、庫外排熱用熱交換器９に流入して蒸発し、再度一段目圧縮部１ａに戻るから、冷凍サイクルが形成される。すなわち、冷却装置２００を装備した自動販売機では、加熱用のヒータを別途設置することなくＨＨＨ運転モードを実行することが可能になる。
なお、冷却装置２００は、冷却装置１００と同様にＣＨＨ運転モード、ＣＣＨ運転モードあるいはＣＣＣ運転モードが実施できるものであるが、ガスクーラ３を通過した二段目冷媒が電子膨張弁４に流入する前に庫外排熱用熱交換器９に流入するバイパス配管を設け、ガスクーラ３の冷却能力を庫外排熱用熱交換器９によって補完してもよい。
［実施形態２］
図３は本発明の実施形態２に係る冷却装置を説明するものであって、図３の（ａ）は冷却装置の構成図、図３の（ｂ）は冷却装置の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ相関図である。図３は、冷却装置３００が蒸発器６ａに低圧低温冷媒を、蒸発器６ｂ、６ｃに二段目冷媒（高圧高温冷媒に同じ）を供給している様子（ＣＨＨ運転モードに同じ）を示している。すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された一段目冷媒は、中間熱交換器２において冷却され、二段目圧縮部１ｂにおいて高圧高温の二段目冷媒に圧縮される。そして、二段目冷媒は、二段目圧縮部１ｂと蒸発器６ｂ、６ｃとを連結する配管１６０ｂ、１６０ｃを経由して蒸発器６ｂ、６ｃに供給される。
図３は本発明の実施形態２に係る冷却装置を説明するものであって、図３の（ａ）は冷却装置の構成図、図３の（ｂ）は冷却装置の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ相関図である。図３は、冷却装置３００が蒸発器６ａに低圧低温冷媒を、蒸発器６ｂ、６ｃに二段目冷媒（高圧高温冷媒に同じ）を供給している様子（ＣＨＨ運転モードに同じ）を示している。すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された一段目冷媒は、中間熱交換器２において冷却され、二段目圧縮部１ｂにおいて高圧高温の二段目冷媒に圧縮される。そして、二段目冷媒は、二段目圧縮部１ｂと蒸発器６ｂ、６ｃとを連結する配管１６０ｂ、１６０ｃを経由して蒸発器６ｂ、６ｃに供給される。
さらに、蒸発器６ｂ、６ｃを通過した二段目冷媒は、蒸発器６ｂ、６ｃと内部熱交換器８とを連結する配管６８ｂ、６８ｃを経由し内部熱交換器８に供給される。このとき、配管６８ｂ、６８ｃはバイパス配管６３によってガスクーラ３に連結しているから、蒸発器６ｂ、６ｃを通過した二段目冷媒は、バルブ操作によってその全量または一部がガスクーラ３を通過するように、あるいは、その全量がガスクーラ３を通過しないようにすることができる。
また、内部熱交換器８において、蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒の冷熱が蒸発器６ｂ、６ｃを通過した二段目冷媒に受け渡されることになる。
また、内部熱交換器８において、蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒の冷熱が蒸発器６ｂ、６ｃを通過した二段目冷媒に受け渡されることになる。
図３の（ｂ）において、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された（図中「イ」〜「ロ」）一段目冷媒は、中間熱交換器２において外気に温熱ｑ２を受け渡し（図中「ロ」〜「二」）、再度圧縮され（図中「二」〜「ホ」）、二段目冷媒は蒸発器６ｂ、６ｃの周辺空気に温熱Ｑ６（図中「ホ」〜「ヘ」）を受け渡して周辺の空気を加熱する。その後、ガスクーラ３において外気に温熱ｑ３（図中「ヘ」〜「ト」）を受け渡し、内部熱交換器８において温熱ｑ８を受け渡している（冷熱ｑ８を受け取りに同じ、図中「ト」〜「チ」）。
さらに、電子膨張弁４において断熱膨張した（図中「チ」〜「リ」）低圧低温冷媒は、蒸発器６ａの周辺空気に冷熱Ｑ４を受け渡し（図中「リ」〜「ヌ」）、内部熱交換器８において冷熱ｑ８を低圧低温冷媒に受け渡し（図中「ヌ」〜「イ」）、当初の一段目圧縮部１ａ（図中「イ」）に戻っている。
さらに、電子膨張弁４において断熱膨張した（図中「チ」〜「リ」）低圧低温冷媒は、蒸発器６ａの周辺空気に冷熱Ｑ４を受け渡し（図中「リ」〜「ヌ」）、内部熱交換器８において冷熱ｑ８を低圧低温冷媒に受け渡し（図中「ヌ」〜「イ」）、当初の一段目圧縮部１ａ（図中「イ」）に戻っている。
このとき、蒸発器６ｂ、６ｃには二段目冷媒が供給されるから、大きなエンタルピ降下を享受することができるため、蒸発器６ｂ、６ｃの加熱能力を高めことが容易になる。すなわち、冷却装置３００を装備した自動販売機では、加熱すべき商品収納庫の容積が大きい場合や、加熱すべき商品収納庫の庫数が多い場合であっも、十分な加熱が実行されることになる。
さらに、図３の（ａ）はＣＨＨ運転モードを示しているが、配管１６０ｂを閉鎖して蒸発器６ｂへの二段目冷媒の供給を停止し、一方、電子膨張弁４と蒸発器６ｂとを連結する配管４６ｂを開通して蒸発器６ｂに低圧低温冷媒を供給すればＣＣＨ運転モードに切り替えることができる。
さらに、配管１６０ｂ、１６０ｃを閉鎖して蒸発器６ｂ、６ｃへの二段目冷媒の供給を停止し、一方、配管４６ｂ、４６ｃを開通して蒸発器６ｂ、６ｃに低圧低温冷媒を供給すればＣＣＣ運転モードに切り替えることができる。
さらに、前述の冷却装置２００に準じて、庫外排熱用熱交換器９を設置すれば、ＨＨＨ運転モードに切り替えることが可能になる。
さらに、配管１６０ｂ、１６０ｃを閉鎖して蒸発器６ｂ、６ｃへの二段目冷媒の供給を停止し、一方、配管４６ｂ、４６ｃを開通して蒸発器６ｂ、６ｃに低圧低温冷媒を供給すればＣＣＣ運転モードに切り替えることができる。
さらに、前述の冷却装置２００に準じて、庫外排熱用熱交換器９を設置すれば、ＨＨＨ運転モードに切り替えることが可能になる。
［実施形態３］
図４は本発明の実施形態３に係る冷却装置を説明するものであって、図４の（ａ）は冷却装置の構成図、図４の（ｂ）は冷却装置の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ相関図である。
図４は、冷却装置４００が蒸発器６ａに低圧低温冷媒を、蒸発器６ｂに一段目冷媒（中圧高温冷媒に同じ）を、蒸発器６ｃに二段目冷媒（高圧高温冷媒に同じ）を供給している様子（ＣＨＨ運転モードに同じ）を示している。
すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された一段目冷媒は、配管１６ｂを経由して蒸発器６ｂに供給される。そして、蒸発器６ｂを通過した一段目冷媒は、配管６１ｂを経由し二段目圧縮部１ｂに供給される。このとき、配管６１ｂはバイパス配管６２によって中間熱交換器２に連結しているから、蒸発器６ｂを通過した一段目冷媒は、バルブ操作によってその全量または一部が中間熱交換器２を通過し、あるいは、その全量が中間熱交換器２を通過しないで、二段目圧縮部１ｂに供給されることになる。
図４は本発明の実施形態３に係る冷却装置を説明するものであって、図４の（ａ）は冷却装置の構成図、図４の（ｂ）は冷却装置の冷凍サイクルの圧力−エンタルピ相関図である。
図４は、冷却装置４００が蒸発器６ａに低圧低温冷媒を、蒸発器６ｂに一段目冷媒（中圧高温冷媒に同じ）を、蒸発器６ｃに二段目冷媒（高圧高温冷媒に同じ）を供給している様子（ＣＨＨ運転モードに同じ）を示している。
すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された一段目冷媒は、配管１６ｂを経由して蒸発器６ｂに供給される。そして、蒸発器６ｂを通過した一段目冷媒は、配管６１ｂを経由し二段目圧縮部１ｂに供給される。このとき、配管６１ｂはバイパス配管６２によって中間熱交換器２に連結しているから、蒸発器６ｂを通過した一段目冷媒は、バルブ操作によってその全量または一部が中間熱交換器２を通過し、あるいは、その全量が中間熱交換器２を通過しないで、二段目圧縮部１ｂに供給されることになる。
さらに、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された二段目冷媒は、配管１６０ｃを経由して蒸発器６ｃに供給され、蒸発器６ｃを通過した二段目冷媒は配管６８ｃを経由し内部熱交換器８に流入する。このとき、配管６８ｃはバイパス配管６３によってガスクーラ３に連結しているから、蒸発器６ｃを通過した二段目冷媒は、バルブ操作によってその全量または一部がガスクーラ３を通過、あるいは、その全量がガスクーラ３を通過しないことになる。
また、内部熱交換器８において、蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒の冷熱が蒸発器６ｃを通過する二段目冷媒に受け渡されることになる。
また、内部熱交換器８において、蒸発器６ａを通過した低圧低温冷媒の冷熱が蒸発器６ｃを通過する二段目冷媒に受け渡されることになる。
図４の（ｂ）において、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された（図中「イ」〜「ロ」）一段目冷媒は、蒸発器６ｂの周辺空気に温熱Ｑ６ｂを受け渡し（図中「ロ」〜「ハ」）、バイパス配管６２に流れ込んだ場合、中間熱交換器２において外気に温熱ｑ２（図中「ハ」〜「ニ」）を受け渡す。
そして、再度圧縮された（図中「二」〜「ホ」）二段目冷媒は、蒸発器６ｃの周辺空気に温熱Ｑ６ｃ（図中「ホ」〜「ヘ」）を受け渡してその周辺空気を加熱する。その後、ガスクーラ３において外気に温熱ｑ３（図中「ヘ」〜「ト」）を受け渡し、内部熱交換器８において温熱ｑ８を低圧低温冷媒に受け渡している（冷熱ｑ８を受け取りに同じ、図中「ト」〜「チ」）。
さらに、電子膨張弁４において断熱膨張（図中「チ」〜「リ」）して低圧低温冷媒になり、蒸発器６ａの周辺空気に冷熱Ｑ４を受け渡し（図中「リ」〜「ヌ」）、さらに、内部熱交換器８において冷熱ｑ８を二段目冷媒に受け渡し（図中「ヌ」〜「イ」）、当初の一段目圧縮部１ａ（図中「イ」）に戻っている。
そして、再度圧縮された（図中「二」〜「ホ」）二段目冷媒は、蒸発器６ｃの周辺空気に温熱Ｑ６ｃ（図中「ホ」〜「ヘ」）を受け渡してその周辺空気を加熱する。その後、ガスクーラ３において外気に温熱ｑ３（図中「ヘ」〜「ト」）を受け渡し、内部熱交換器８において温熱ｑ８を低圧低温冷媒に受け渡している（冷熱ｑ８を受け取りに同じ、図中「ト」〜「チ」）。
さらに、電子膨張弁４において断熱膨張（図中「チ」〜「リ」）して低圧低温冷媒になり、蒸発器６ａの周辺空気に冷熱Ｑ４を受け渡し（図中「リ」〜「ヌ」）、さらに、内部熱交換器８において冷熱ｑ８を二段目冷媒に受け渡し（図中「ヌ」〜「イ」）、当初の一段目圧縮部１ａ（図中「イ」）に戻っている。
すなわち、一段目冷媒の保有する温熱Ｑ６ｂが蒸発器６ｂの周辺空気の加熱に用いられ、二段目冷媒の保有する温熱Ｑ６ｃが蒸発器６ｃの周辺空気の加熱に用いられる。なお、バイパス配管６２またはバイパス配管６３に流れ込む量を停止あるいは絞れば、大気に放散される温熱ｑ２またはｑ３は無くなり（ｑ２＝０またはｑ３＝０）あるいは減少するから、その分、蒸発器６ｂ、６ｃの加熱に供される量が増大することになる。
このとき、蒸発器６ｂに供給される一段目冷媒は、二段目冷媒に比較して低圧で低温であるから、蒸発器６ｂに過酷な耐圧性が要求されることはなく、製造コストの上昇が抑えられる。また、蒸発器６ｃには二段目冷媒が供給されるから、加熱能力を高めことが容易になる。すなわち、冷却装置４００を装備した自動販売機では、加熱すべき商品収納庫の容積が大きい場合や、加熱すべき商品収納庫の庫数が多い場合であっても、低い製造コストで製造され、十分な加熱が実行されることになる。
図５は、図４に示す冷却装置におけるＣＨＨ運転モードにおいて、一段目冷媒のみまたは二段目冷媒のみを蒸発器に供給可能にしたものを示す構成図である。
図５の（ａ）および（ｂ）において、冷却装置４００は、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと中間熱交換器２とを連結する配管１２と、二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂとガスクーラ３とを連結する配管１３と、配管１６ｂと配管１６０ｃとを連結する配管１６ｂｃと、配管６１ｂと配管６８ｃとを連結する配管１８ｂｃ（蒸発器６ｃと内部熱交換器８とを連結する配管に相当する）とを有している。なお、各配管には開閉バルブが設置されている。
図５の（ａ）および（ｂ）において、冷却装置４００は、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと中間熱交換器２とを連結する配管１２と、二段式圧縮機１の二段目圧縮部１ｂとガスクーラ３とを連結する配管１３と、配管１６ｂと配管１６０ｃとを連結する配管１６ｂｃと、配管６１ｂと配管６８ｃとを連結する配管１８ｂｃ（蒸発器６ｃと内部熱交換器８とを連結する配管に相当する）とを有している。なお、各配管には開閉バルブが設置されている。
図５の（ａ）は一段目冷媒のみを蒸発器６ｂ、６ｃに供給する様子を示している。すなわち、一段目圧縮部１ａにおいて圧縮された一段目冷媒は、配管１６ｂｃにおいて配管１６ｂおよび配管１６０ｃに分岐され、蒸発器６ｂおよび蒸発器６ｃに供給され、蒸発器６ｂを通過して配管６１ｂに流入し、また、蒸発器６ｃを通過して配管６８ｃに流入し、さらに、配管１８ｂｃにおいて合流して、直接または中間熱交換器２をバイパスして二段目圧縮部１ｂに戻っている。
そして、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された二段目冷媒は、配管１３を経由してガスクーラ３に供給され、さらに、内部熱交換器８および電子膨張弁４を経由して蒸発器６ａに供給される。
そして、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された二段目冷媒は、配管１３を経由してガスクーラ３に供給され、さらに、内部熱交換器８および電子膨張弁４を経由して蒸発器６ａに供給される。
図５の（ｂ）は二段目冷媒のみを蒸発器６ｂ、６ｃに供給する様子を示している。すなわち、配管１２を経由して中間熱交換器２に供給された一段目冷媒は、そのまま二段目圧縮部１ｂに戻る。二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された二段目冷媒は、配管１６ｂｃにおいて配管１６ｂおよび配管１６０ｃに分岐され、蒸発器６ｂおよび蒸発器６ｃに供給され、蒸発器６ｃを通過して配管６８ｃに流入し、また、蒸発器６ｂを通過して配管６１ｂに流入し、配管１８ｂｃにおいて配管６８ｃに合流する。そして、直接またはガスクーラ３をバイパスして内部熱交換器８に流れ込み、電子膨張弁４を経由して蒸発器６ａに供給される。
なお、図示する配管の分岐位置や開閉バルブの設置位置は一例であってこれに限定するものではなく、逆止弁や流量調整弁等を適宜設置してもよいし、開閉バルブに替えて三方弁を設置してもよい。
なお、図示する配管の分岐位置や開閉バルブの設置位置は一例であってこれに限定するものではなく、逆止弁や流量調整弁等を適宜設置してもよいし、開閉バルブに替えて三方弁を設置してもよい。
さらに、図５の（ａ）においてＣＣＨ運転モードを実行する場合には、配管１６ｂｃを閉鎖（配管１６０ｃを閉鎖に同じ）して蒸発器６ｃへの一段目冷媒の供給を停止し、一方、配管４６ｃを開通して蒸発器６ｃに低圧低温冷媒を供給する。このとき、配管１８ｂｃは閉鎖され、蒸発器６ｃを通過した低圧低温冷媒は配管７１ａに流入する。
また、図５の（ｂ）においてＣＣＨ運転モードを実行する場合には、配管１６ｂｃを閉鎖（配管１６ｂを閉鎖に同じ）して蒸発器６ｂへの一段目冷媒の供給を停止し、一方、配管４６ｂを開通して蒸発器６ｂに低圧低温冷媒を供給する。このとき、配管１８ｂｃは閉鎖され、蒸発器６ｂを通過した低圧低温冷媒は配管７１ａに流入する。
また、図５の（ｂ）においてＣＣＨ運転モードを実行する場合には、配管１６ｂｃを閉鎖（配管１６ｂを閉鎖に同じ）して蒸発器６ｂへの一段目冷媒の供給を停止し、一方、配管４６ｂを開通して蒸発器６ｂに低圧低温冷媒を供給する。このとき、配管１８ｂｃは閉鎖され、蒸発器６ｂを通過した低圧低温冷媒は配管７１ａに流入する。
さらに、図５の（ａ）および（ｂ）においてＣＣＣ運転モードを実行する場合には、配管１６ｂ、１６０ｃを閉鎖して蒸発器６ｂ、６ｃへの一段目冷媒の供給を停止し、一方、一段目冷媒は配管１２を経由して中間熱交換器２に流入され、中間熱交換器２を通過した一段目冷媒は二段目圧縮部１ｂに直接戻り、二段目冷媒の全量が配管１３を経由してガスクーラ３に流入し、さらに、内部熱交換器８、電子膨張弁４を経由して蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃに供給される（図示しない）。そして、蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃを通過した低圧低温冷媒の全量が配管７１ａに流入する。
図６は、図４に示す冷却装置においてＨＨＨ運転モードを可能にしたものを示す構成図である。
図６において、冷却装置５００は庫外排熱用熱交換器９を有し、庫外排熱用熱交換器９には電子膨張弁４とを連結する配管４９と、一段目圧縮部１ａとを連結する配管９１とが設置されている。また、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと蒸発器６ａとを連結する配管１６ａと、蒸発器６ａと二段目圧縮部１ｂとを連結する配管６１ａと、蒸発器６ａと内部熱交換器８とを連結する配管６８ａと、低圧低温冷媒の配管７１ａへの流入を阻止する電磁弁７ａとが設置されている。
図６において、冷却装置５００は庫外排熱用熱交換器９を有し、庫外排熱用熱交換器９には電子膨張弁４とを連結する配管４９と、一段目圧縮部１ａとを連結する配管９１とが設置されている。また、二段式圧縮機１の一段目圧縮部１ａと蒸発器６ａとを連結する配管１６ａと、蒸発器６ａと二段目圧縮部１ｂとを連結する配管６１ａと、蒸発器６ａと内部熱交換器８とを連結する配管６８ａと、低圧低温冷媒の配管７１ａへの流入を阻止する電磁弁７ａとが設置されている。
したがって、一段目冷媒は、配管１６ａ、１６ｂを経由して蒸発器６ａ、６ｂに供給され、蒸発器６ａ、６ｂを通過した後は、配管６１ａ、６１ｂを経由して、直接または中間熱交換器２をバイパスして二段目圧縮部１ｂに戻っている。そして、二段目圧縮部１ｂにおいて圧縮された二段目冷媒は、配管１６０ｃを経由して蒸発器６ｃに供給され、蒸発器６ｃを通過した後は、配管６８ｃを経由して、直接またはガスクーラ３をバイパスして内部熱交換器８に流れ込んでいる。
さらに、内部熱交換器８を通過した二段目冷媒は電子膨張弁４を通過して低圧低温冷媒となり、配管４９を経由して庫外排熱用熱交換器９に供給されて蒸発し、再度、配管９１を経由して一段目圧縮部１ａに戻るから、冷凍サイクルが形成され、ＨＨＨ運転モードが実行される。よって、冷却装置５００を装備した自動販売機では、加熱用のヒータを別途設置する必要がない。
さらに、内部熱交換器８を通過した二段目冷媒は電子膨張弁４を通過して低圧低温冷媒となり、配管４９を経由して庫外排熱用熱交換器９に供給されて蒸発し、再度、配管９１を経由して一段目圧縮部１ａに戻るから、冷凍サイクルが形成され、ＨＨＨ運転モードが実行される。よって、冷却装置５００を装備した自動販売機では、加熱用のヒータを別途設置する必要がない。
なお、本発明は、図６の（ａ）に示す配管系に限定するものではなく、適宜分岐または統合することができるものであるから、前述の実施形態１に準じてＣＨＨ運転モード、ＣＣＣ運転モードさらにＣＣＣ運転モードに切り替えることが可能である。このとき、庫外排熱用熱交換器９を中間熱交換器２またはガスクーラ３の冷却能力を補完するものにしてもよい。
図７および図８は、本発明の実施形態１〜３に係る冷却装置におけるバイパス配管を説明する構成図である。
図７の（ａ）は、配管６１ａのバイパス配管６２、および配管６８ｃのバイパス配管６３の分岐部に、三方弁２ａおよび三方弁３ａを設置したものである。これにより、電磁弁の数を減らすことができ、製造コスト化の低廉化を図ることができる。
図７の（ａ）は、配管６１ａのバイパス配管６２、および配管６８ｃのバイパス配管６３の分岐部に、三方弁２ａおよび三方弁３ａを設置したものである。これにより、電磁弁の数を減らすことができ、製造コスト化の低廉化を図ることができる。
図７の（ｂ）は、配管６１ａおよび配管６８ｃにそれぞれ流量調整器２ｂおよび流量調整器３ｂを設置し、バイパス量を任意に調整可能にしたものである。これにより、中間熱交換器２およびガスクーラ３において、大気中に放散する温熱量を調整することができるから、二段式圧縮機１に流入する一段目冷媒の温度や内部熱交換器８に流入する二段目冷媒の温度を調整することが可能になる。なお、流量調整器２ｂおよび流量調整器３ｂを、バイパス配管６２およびバイパス配管６３にそれぞれ設置しても同様の作用効果が得られる。
図７の（ｃ）は、配管６１ａに流量調整器２ｂおよび電磁弁２ｃ（開閉バルブに同じ）を、バイパス配管６２に電磁弁２ｄを、配管６８ｃに流量調整器３ｂおよび電磁弁３ｃを、バイパス配管６３に電磁弁３ｄを設置したものである。このとき、電磁弁２ｃ、３ｃの下流側に流量調整器２ｂ、３ｂを設置しているから、バイパス量を調整することができると共に、流量調整器２ｂ、３ｂにおいて冷媒の流れを完全に止めることができない場合であっても、電磁弁２ｃ、３ｃによる全閉によって冷媒の全量をバイパスさせることが可能になる。
図８の（ａ）は、配管６１ａと中間熱交換器２とを切り離し、および配管６８ｃとガスクーラ３とを切り離したものである。したがって、配管６１ａおよび配管６８ｃを流れる冷媒は大気中に温熱を放散することなく次工程に流入することになる。
図８の（ｂ）は、配管６１ａの途中に中間熱交換器２が設置され、および配管６８ｃの途中にガスクーラ３が設置されている。したがって、配管６１ａを流れる冷媒の全量が中間熱交換器２に確実に流入し、および配管６８ｃを流れる冷媒の全量がガスクーラ３に確実に流入し、それぞれ、所定の温熱が大気中に放散されることになる。なお、かかる放熱量は中間熱交換器２およびガスクーラ３に吹き付ける風量によって調整することができるものである。
図８の（ｃ）は、電子膨張弁４に代えて、蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃの上流側にキヤビラリーチューブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃを設置したものである。このとき、キャビラリーチューブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの通路抵抗を、蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃの容量または負荷の大きさに対応して決定することができるから、蒸発器６ａ、６ｂ、６ｃに好適な量の冷媒を分配することが可能になる。
なお、電子膨張弁４とキヤビラリーチューブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの両方を設置してもよい。また、図中、４１ａ、４１ｂ、４１ｃは電磁弁、４２ｂ、４２ｃは逆止弁を示している。
なお、電子膨張弁４とキヤビラリーチューブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの両方を設置してもよい。また、図中、４１ａ、４１ｂ、４１ｃは電磁弁、４２ｂ、４２ｃは逆止弁を示している。
［実施形態４］
（自動販売機）
図９および図１０は本発明の実施形態４に係る自動販売機を示す、図９は側面視の断面図、図１０は正面視の断面図である。図９、１０において、自動販売機６００は、断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体６０１（以下「キャビネット」と称す）と、キャビネット６０１を商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃに分割する仕切り板６０３ａｂ、６０３ｂｃと、商品Ｓを補充する際に開閉する断熱扉６０４（以下「商品補充用扉」と称す）と、キャビネット６０１と外気とを遮断するための断熱扉６０５（以下「内扉」と称す）と、収納した各種商品Ｓの表示や販売する商品を選択する選択ボタン等が配置された前扉６０６とを有している。
なお、符号に付した添え字「ａ、ｂ、ｃ」は、それぞれ商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃに設置されることを示し、商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃにおいて共通する内容については添え字「ａ、ｂ、ｃ」を省略する。
（自動販売機）
図９および図１０は本発明の実施形態４に係る自動販売機を示す、図９は側面視の断面図、図１０は正面視の断面図である。図９、１０において、自動販売機６００は、断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体６０１（以下「キャビネット」と称す）と、キャビネット６０１を商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃに分割する仕切り板６０３ａｂ、６０３ｂｃと、商品Ｓを補充する際に開閉する断熱扉６０４（以下「商品補充用扉」と称す）と、キャビネット６０１と外気とを遮断するための断熱扉６０５（以下「内扉」と称す）と、収納した各種商品Ｓの表示や販売する商品を選択する選択ボタン等が配置された前扉６０６とを有している。
なお、符号に付した添え字「ａ、ｂ、ｃ」は、それぞれ商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃに設置されることを示し、商品収納庫６０２ａ、６０２ｂ、６０２ｃにおいて共通する内容については添え字「ａ、ｂ、ｃ」を省略する。
各商品収納庫６０２には、商品Ｓを収納するための商品ラック６０８と、商品ラック６０８から落下した商品Ｓを取出すための商品取出し口６０９と、商品ラック６０８から落下した商品Ｓを商品取出し口６０９まで誘導する商品誘導手段６１０（以下「シュータ」と称す）が設置されている。
そして、商品収納庫６０２はシュータ６１０によって上下に区分され、その下方部分に庫内部品収納室６１２が形成されている。庫内部品収納室６１２には冷却装置１００の蒸発器６（図１参照）と、蒸発器６を通過する風流れを形成して庫内空気を循環するための送風手段６１４（以下「庫内ファン」と称す）が設置されている。
そして、商品収納庫６０２はシュータ６１０によって上下に区分され、その下方部分に庫内部品収納室６１２が形成されている。庫内部品収納室６１２には冷却装置１００の蒸発器６（図１参照）と、蒸発器６を通過する風流れを形成して庫内空気を循環するための送風手段６１４（以下「庫内ファン」と称す）が設置されている。
また、商品収納庫６０２の背面側には、庫内空気を商品ラック６０８の内部を経由して庫内ファン６１４に循環させるための循環ダクト６１７が設けられ、循環ダクト６１７の下方位置に設けられた空気吹出口６１６が蒸発器６を収容する熱交換室６６０に連通し、熱交換室６６０が庫内ファン６１４を収容するファンカバー６１５に連通し、シュータ６１０には空気が通過する多数の通気孔６１１が設けられている。
さらに、庫内部品収納室６１２の下方には、機械室６１９と電装品収納室６２０が形成され、機械室６１９には冷却装置１００の圧縮機１やガスクーラ３に送風する庫外ファン３０等が、電装品収納室６２０には自動販売機６００を制御する各電装品および冷却装置１００の制御手段の一部が収容されている（図示しない）。
さらに、庫内部品収納室６１２の下方には、機械室６１９と電装品収納室６２０が形成され、機械室６１９には冷却装置１００の圧縮機１やガスクーラ３に送風する庫外ファン３０等が、電装品収納室６２０には自動販売機６００を制御する各電装品および冷却装置１００の制御手段の一部が収容されている（図示しない）。
したがって、自動販売機６００において、商品収納庫６０２が冷却装置１００の蒸発器６によって冷却または加熱されるから、冷凍サイクルにおける温熱が商品収納室の加熱に利用され、温熱の有効利用が図られるため消費電力が低減し、運転コストの低減が可能になる。また、加熱用のヒータを設置する必要がないため製造コストが安価になる。
さらに、冷却装置１００が二段式圧縮機を具備し一段目冷媒（中圧高温冷媒に同じ）を蒸発器に供給するとき、蒸発器や配管系を比較的耐圧性の低い部材で構成することができるから、冷却装置の製造コストを安価に抑えることが可能になり、また、故障や劣化を抑えることが可能になる。
さらに、冷却装置１００が二段式圧縮機を具備し一段目冷媒（中圧高温冷媒に同じ）を蒸発器に供給するとき、蒸発器や配管系を比較的耐圧性の低い部材で構成することができるから、冷却装置の製造コストを安価に抑えることが可能になり、また、故障や劣化を抑えることが可能になる。
本発明によれば、冷凍サイクルの温熱が比較的簡素な装置によって有効利用されるから、簡素な部材によって製造コストが安価に抑えられ、且つ、消費電力の低減により運転コストの低減が図られた冷却装置および自動販売機が得られる。
１ 二段式圧縮機
１ａ 一段目圧縮部
１ｂ 二段目圧縮部
２ 中間熱交換器
２ａ 三方弁
２ｂ 流量調整器
２ｃ 電磁弁
２ｄ 電磁弁
３ ガスクーラ
３ａ 三方弁
３ｂ 流量調整器
３ｃ 電磁弁
３ｄ 電磁弁
４ 電子膨張弁
５ａ 電磁弁
５ｂ 電磁弁
５ｃ 電磁弁
６ａ 蒸発器
６ｂ 蒸発器
６ｃ 蒸発器
７ａ 電磁弁
７ｂ 電磁弁
７ｃ 電磁弁
８ 内部熱交換器
９ 庫外排熱用熱交換器
１２ 配管
１３ 配管
１６ａ 配管
１６ｂ 配管
１６ｂｃ 配管
１６０ｃ 配管
１６０ｂ 配管
１６０ｃ 配管
１６０ｃ 配管
１８ｂｃ 配管
４０ａ キャビラリーチューブ
４０ｂ キヤビラリーチューブ
４０ｃ キヤビラリーチューブ
４６ａ 配管
４６ｂ 配管
４９ 配管
６１ａ 配管
６１ｂ 配管
６１ｂｃ 配管
６２ バイパス配管
６３ バイパス配管
９１ 配管
１００ 冷却装置
２００ 冷却装置
３００ 冷却装置
３００ 冷却装置
４００ 冷却装置
５００ 冷却装置
５００ 冷却装置
６００ 自動販売機
６０１ キャビネット
６０１ 筐体
６０２ａ 各商品収納庫
６０２ｂ 商品収納庫
６０２ｃ 商品収納庫
６０３ａｂ 仕切り板
６０３ｂｃ 仕切り板
６０４ 断熱扉
６０５ 断熱扉
６０８ 商品ラック
６０９ 商品取出し口
６１０ シュータ
６１１ 通気孔
６１２ａ 庫内部品収納室
６１２ｂ 庫内部品収納室
６１２ｃ 庫内部品収納室
６１４ 庫内ファン
６１５ ファンカバー
６１６ 空気吹出口
６１７ 循環ダクト
６１９ 機械室
６２０ 電装品収納室
６６０ 熱交換室
１ａ 一段目圧縮部
１ｂ 二段目圧縮部
２ 中間熱交換器
２ａ 三方弁
２ｂ 流量調整器
２ｃ 電磁弁
２ｄ 電磁弁
３ ガスクーラ
３ａ 三方弁
３ｂ 流量調整器
３ｃ 電磁弁
３ｄ 電磁弁
４ 電子膨張弁
５ａ 電磁弁
５ｂ 電磁弁
５ｃ 電磁弁
６ａ 蒸発器
６ｂ 蒸発器
６ｃ 蒸発器
７ａ 電磁弁
７ｂ 電磁弁
７ｃ 電磁弁
８ 内部熱交換器
９ 庫外排熱用熱交換器
１２ 配管
１３ 配管
１６ａ 配管
１６ｂ 配管
１６ｂｃ 配管
１６０ｃ 配管
１６０ｂ 配管
１６０ｃ 配管
１６０ｃ 配管
１８ｂｃ 配管
４０ａ キャビラリーチューブ
４０ｂ キヤビラリーチューブ
４０ｃ キヤビラリーチューブ
４６ａ 配管
４６ｂ 配管
４９ 配管
６１ａ 配管
６１ｂ 配管
６１ｂｃ 配管
６２ バイパス配管
６３ バイパス配管
９１ 配管
１００ 冷却装置
２００ 冷却装置
３００ 冷却装置
３００ 冷却装置
４００ 冷却装置
５００ 冷却装置
５００ 冷却装置
６００ 自動販売機
６０１ キャビネット
６０１ 筐体
６０２ａ 各商品収納庫
６０２ｂ 商品収納庫
６０２ｃ 商品収納庫
６０３ａｂ 仕切り板
６０３ｂｃ 仕切り板
６０４ 断熱扉
６０５ 断熱扉
６０８ 商品ラック
６０９ 商品取出し口
６１０ シュータ
６１１ 通気孔
６１２ａ 庫内部品収納室
６１２ｂ 庫内部品収納室
６１２ｃ 庫内部品収納室
６１４ 庫内ファン
６１５ ファンカバー
６１６ 空気吹出口
６１７ 循環ダクト
６１９ 機械室
６２０ 電装品収納室
６６０ 熱交換室
Claims (5)
- 冷媒を中間圧力にまで圧縮する一段目圧縮部と冷媒を所定圧力にまで圧縮する二段目圧縮部とを具備する二段式圧縮機と、冷媒を冷却する一段目熱交換器および二段目熱交換器と、圧縮された冷媒を膨張する電子膨張弁と、該電子膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、該蒸発器を通過した冷媒の保有する冷熱の一部を前記電子膨張弁に流入する前の冷媒に受け渡す冷熱回収手段とを有する冷却装置であって、
前記一段目圧縮部において圧縮された冷媒である一段目冷媒が前記一段目圧縮部から前記複数の蒸発器の一方の蒸発器に直接供給され、該一方の蒸発器を通過した前記一段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記一段目熱交換器を経由して前記二段目圧縮部に供給され、前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒である二段目冷媒が前記二段目熱交換器を経由して前記電子膨張弁に供給されて低圧低温冷媒になり、該低圧低温冷媒が前記複数の蒸発器の他方の蒸発器に供給されることにより、
前記一段目冷媒の保有する温熱によって前記一方の蒸発器が加熱され、前記低圧低温冷媒の保有する冷熱によって前記の他方の蒸発器が冷却されることを特徴とする冷却装置。 - 冷媒を中間圧力にまで圧縮する一段目圧縮部と冷媒を所定圧力にまで圧縮する二段目圧縮部とを具備する二段式圧縮機と、冷媒を冷却する一段目熱交換器および二段目熱交換器と、圧縮された冷媒を膨張する電子膨張弁と、該電子膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる複数の蒸発器と、該蒸発器を通過した冷媒の保有する冷熱の一部を前記電子膨張弁に流入する前の冷媒に受け渡す冷熱回収手段とを有する冷却装置であって、
前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒である二段目冷媒が前記二段目圧縮部から前記複数の蒸発器の一方の蒸発器に直接供給され、該一方の蒸発器を通過した前記二段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記二段目熱交換器を経由して前記電子膨張弁に供給されて低圧低温冷媒になり、該低圧低温冷媒が前記複数の蒸発器の他方の蒸発器に供給されることにより、
前記二段目冷媒の保有する温熱によって前記一方の蒸発器が加熱され、前記低圧低温冷媒の保有する冷熱によって前記の他方の蒸発器が冷却されることを特徴とする冷却装置。 - 冷媒を中間圧力にまで圧縮する一段目圧縮部と冷媒を所定圧力にまで圧縮する二段目圧縮部とを具備する二段式圧縮機と、冷媒を冷却する一段目熱交換器および二段目熱交換器と、圧縮された冷媒を膨張する電子膨張弁と、該電子膨張弁により膨張された冷媒を蒸発させる３以上の蒸発器と、該蒸発器を通過した冷媒の保有する冷熱の一部を前記電子膨張弁に流入する前の冷媒に受け渡す冷熱回収手段とを有する冷却装置であって、
前記一段目圧縮部において圧縮された冷媒である一段目冷媒が前記一段目圧縮部から前記３以上の蒸発器のうちの１または複数の第一の蒸発器に直接供給され、該第一の蒸発器を通過した前記一段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記一段目熱交換器を経由して前記二段目圧縮部に供給され、前記二段目圧縮部において圧縮された冷媒である二段目冷媒が前記二段目圧縮部から前記３以上の蒸発器収容室の１または複数の第二の蒸発器に直接供給され、該第二の蒸発器を通過した前記二段目冷媒は、直接または全部若しくは一部が前記二段目熱交換器を経由して前記電子膨張弁に供給されて低圧低温冷媒になり、該低圧低温冷媒が前記３以上の蒸発器のうちの１または複数の第三の蒸発器に供給されることにより、
前記一段目冷媒の保有する温熱によって前記第一の蒸発器が加熱され、前記二段目冷媒の保有する温熱によって前記第二の蒸発器が加熱され、前記低圧低温冷媒の保有する冷熱によって前記第二の蒸発器が冷却されることを特徴とする冷却装置。 - 前記電子膨張弁を通過した冷媒が保有する冷熱を放出する排熱用熱交換器手段を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の冷却装置。
- 断熱材によって囲まれ一面に開口部を具備する筐体と、該筐体を複数の商品収納庫に分割する仕切板と、前記商品収納庫のそれぞれに対応する商品搬出口を具備し、前記開口部を開閉する断熱扉と、前記商品収納庫のそれぞれに配置され、商品を収納して順次下方に搬出する機能を有する商品ラックと、前記商品ラックから落下した商品を前記商品搬出口に誘導するシュータと、該シュータの下方に配置されて前記商品収納庫内の空気を冷却または加熱する収納庫内熱交換手段と、該収納庫内熱交換手段を通過する空気の流れを形成する送風手段と、前記冷却手段によって冷却された空気を前記商品ラックの内部を経由して前記送風手段に循環させるための循環ダクトとを有する自動販売機であって、
前記収納庫内熱交換手段が、請求項１乃至４の何れかに記載の冷却装置における蒸発器であることを特徴とする自動販売機。
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2007327711A (ja) * | 2006-06-09 | 2007-12-20 | Fuji Electric Retail Systems Co Ltd | 自動販売機 |
| JP2008040731A (ja) * | 2006-08-04 | 2008-02-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷却加温システム及びそれを用いた自動販売機 |
| JP2010117088A (ja) * | 2008-11-13 | 2010-05-27 | Sanden Corp | 加熱装置 |
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