JP2007304760A - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】スターリング冷凍機で発生した冷熱、温熱を利用して環境にやさしく、各商品収納庫に収容された商品を効率的に冷却もしくは加熱することができる自動販売機を提供する。
【解決手段】複数の商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、各商品収納庫の内部に連通した容器７５と、容器７５の内部を通過する内部空気を冷却する冷却手段６０と、庫内ファン７８を駆動することにより各商品収納庫へ空気を吐出する送風ダクト７９と、その送風ダクト７７の内部を通過する内部空気を加熱する加熱手段７９と、各商品収納庫の背部に設けた背面ダクト７１と、容器７５または送風ダクト７７への流路を分岐する流路切替手段８０とを備えた自動販売機において、流路切替手段８０が、商品収納庫の空気の循環流量を調整するように背面ダクト７２の流体抵抗を変更させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、商品収納庫の内部に収容された商品を冷却加熱する自動販売機に関する。

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、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。
しかしながら、スターリング冷凍機は、ガスの圧縮及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、冷熱発生部の面積が僅かな部分に限られるという特質を有する。

そこで、スターリング冷凍機を自動販売機に適用するため、蒸発器を内蔵する容器を各商品収納庫の内部に連通した状態で機械室に配設し、各商品収納庫の内部の空気（内部雰囲気）を、商品収納庫と容器との間で循環させる。そして、スターリング冷凍機で発生した冷熱を容器の内部の蒸発器に移送し、該容器の内部を通過する空気を冷却することにより、各商品収納庫の内部に収容された商品を冷却する。
一方、自動販売機に収容してある商品を加温する場合、容器と商品収納庫との連通をシャッターによって遮断した状態で、加温した空気を商品収納庫の内部に循環することにより、各商品収納庫の内部に収容された商品を加温する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−３３５１号公報

ところで、各商品収納庫の内部に連通した容器を機械室に配設する自動販売機では、各商品収納庫が容器を通じて連通する。つまり、一の商品収納庫の内部空気は、他の商品収納庫の内部に進入する。そこで、そのような構造を有する自動販売機では、各商品収納庫の商品を効率的に冷却もしくは加熱することが求められている。
なお、ここでは、スターリング冷凍機を使用する場合において、各商品収納庫の内部に連通した容器を備え、容器の内部を通過する空気を冷却することで複数の商品収納庫の商品を冷却する自動販売機で説明した。しかし、スターリング冷凍機を使用せず、各商品収納庫の内部に連通した容器を備え、容器の内部を通過する空気を冷却することで複数の商品収納庫の商品を冷却する自動販売機についても同様のことが求められている。
そこで、本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、スターリング冷凍機で発生した冷熱、温熱を利用して環境にやさしく、各商品収納庫に収容された商品を効率的に冷却もしくは加熱することができる自動販売機を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、請求項１に係る発明は、複数の商品収納庫と、各商品収納庫の内部に連通した容器と、該容器の内部を通過する内部空気を冷却する冷却手段と、庫内ファンを駆動することにより各商品収納庫へ空気を吐出する送風ダクトと、当該送風ダクトの内部を通過する内部空気を加熱する加熱手段と、各商品収納庫の背部に設けた背面ダクトと、前記容器または前記送風ダクトへの流路を分岐する流路切替手段とを備えた自動販売機において、前記流路切替手段が、商品収納庫の空気の循環流量を調整するように前記背面ダクトの流体抵抗を変更させることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る自動販売機は、請求項１において、前記流路切替手段が、前記商品収納庫と前記容器との間に形成された開口部を開閉するシャッター板と、その周縁が前記送風ダクトと係合して前記流路の流路断面積を変更する案内板とを具備し、前記シャッター板が前記開口部の一部を開成状態にある時は、前記案内板の上縁が前記送風ダクトと当接し、前記シャッター板が前記開口部を閉成状態にある時は、前記案内板の上縁が前記送風ダクトと離間していること特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る自動販売機は、上記請求項１又は２において、各商品収納庫の内部温度を検知する検知手段と、該検知手段に基づいて前記流路切替手段を駆動させる制御手段とを備え、前記検知手段により検知された検知温度と予め設定された設定温度との温度差により前記流路切替手段を駆動させることで商品収納庫に収容させた商品を所望の温度状態に制御することを特徴とする。

本発明に係る自動販売機によれば、複数の商品収納庫と、各商品収納庫の内部に連通した容器と、該容器の内部を通過する内部空気を冷却する冷却手段と、庫内ファンを駆動することにより各商品収納庫へ空気を吐出する送風ダクトと、当該送風ダクトの内部を通過する内部空気を加熱する加熱手段と、各商品収納庫の背部に設けた背面ダクトと、該背面ダクトと連通し、前記容器または前記送風ダクトへの流路を分岐する流路切替手段とを備えた自動販売機において、前記流路切替手段が商品収納庫の空気の循環流量を調整するように前記背面ダクトの流体抵抗を変更することにより、冷却運転においては、各商品収納庫の空気循環量を適正に配分でき、また、加熱運転においては商品収納庫の空気循環量を調整できるので、各商品収納庫の商品を効率的に冷却もしくは加熱することができる。
また、各商品収納庫の内部温度を検知する検知手段と、該検知手段に基づいて前記流路切替手段を駆動させる制御手段とを備え、前記検知手段により検知された検知温度と予め設定された設定温度との温度差により前記流路切替手段を商品収納庫に収容された商品を所望の温度状態に調整するように駆動させることで商品収納庫の空気の循環流量を制御するので、庫内温度をより早く所望の温度状態に到達する結果、各商品収納庫に収容された商品を効率的に冷却することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
図１〜図１７は、本発明に係る実施の形態を説明した図である。図１は本発明に係る実施の形態を示す自動販売機の全体図の斜視図であり、図２は図１に示した自動販売機の断面側面図である。図３は図２の部分拡大図あり、図４は図２における断面Ａ−Ａでの平面図であり、図５は図２における断面Ｂ−Ｂでの平面図である。また、図６，９，１２，１５は、それぞれシャッター機構の開成状態、半開成状態、閉成状態における説明図であり、図７，１０，１３は、それぞれ図６，９，１２の断面Ａ−Ａでの模式図であり、図８，１１，１４，１６は、空気の流れを示す模式図である。また、図１７はシャッター機構を制御する制御手段の説明図である。

これら図１〜図５において、自動販売機は、前面が開口した直方状の断熱体として形成された本体キャビネット１０と、その前面に設けられた外扉２０および内扉３０と、本体キャビネット１０の内部を上下2段に底板１１にて区画形成し、上部を例えば２つの断熱仕切板４１によって仕切られた３つの独立した商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃと、下部に商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃを冷却する冷却ユニット６０を収納する機械室５０と、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃと機械室５０を跨いで商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃ内の冷却もしくは加熱された空気を循環させる冷熱循環手段７０と、冷熱循環手段７０の内部でその通路の流体抵抗を変更する流路切替手段としてのシャッター機構８０と、外扉２０の内側に配設され、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃ内の温度センサＴにより冷却ユニット６０、冷熱循環手段７０、シャッター機構８０を制御する制御装置９０とを有して構成されている。
より詳細に説明すると、外扉２０は、本体キャビネット１０の前面開口を開閉するためのものであり、図には明示していないが、この外扉２０の前面には、販売する商品Ｗの見本を展示する商品展示室、販売する商品Ｗを選択するための選択ボタン、貨幣を投入するための貨幣投入口、払い出された商品Ｗを取り出すための商品取出口２１等々、商品Ｗの販売に必要となる構成が配置してある。

内扉３０は、商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃの前面を開閉し、内部の商品を保温するものであり、内部に断熱体を有する箱型形状の構造体である。
商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品Ｗ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り、その収納庫の容量は商品収納庫４０ｃが他の商品収納庫４０ａ、４０ｂより大きな態様で配分されている。その商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃには、それぞれ、商品Ｗを上下方向に沿って並ぶ態様で収納し、販売信号により1個ずつ商品Ｗを排出するための商品搬出機構を備えた商品収納ラック、排出された商品Ｗを外扉の販売口２１へ搬出する商品搬出シュート４２を有している。
商品搬出シュート４２は、商品搬出機構から搬出された商品Ｗを商品取出口２１に導くためのものであり、商品収納庫の奥方から手前側に向けて漸次下方に傾斜する態様で商品収納庫４０ａ，４０ｂ、４０ｃに固定してあるプレート状部材である。また、冷熱循環手段７０から吹出す冷却もしくは加熱された空気を通過させるようにその表面に多数の孔が穿設されている。
次に、冷却ユニット６０の構成とその冷却ユニット６０内の冷媒により冷却および排熱する動作を説明する。

冷却ユニット６０は、図３および図５に図示するように、機械室５０内に配設されたスターリング冷凍機６１と、スターリング冷凍機６１の低温部６１ａより低温部熱交換器６２を介して気中配管６３ａ、液配管６３ｂと接続され、冷熱を移送し庫内を冷却する蒸発器６４と、スターリング冷凍機６１の高温部６１ｂより高温部熱交換器６５を介して 第１配管６６ａ、第２配管６６ｂと接続され、温熱をポンプ６９で放熱器６７まで移送し、その放熱器６７から自動販売機の外部に排熱するファン６８とを備えて構成されている。
スターリング冷凍機６１は、横置きに載置してあり、稼動することにより冷熱を発生する低温部６１ａと、高温排熱を発生する高温部６１ｂとを有している。また、スターリング冷凍機６１は、商品収納庫４０ａ，４０ｂ、４０ｃの内部に配設された温度センサＴなどにより検知した温度に基づいて制御手段９０により制御されるものである。
低温部熱交換器６２は、スターリング冷凍機６１の低温部６１ａから冷熱を移送するためのものであり、低温部６１ａに外周面に接した態様で接続している。この低温部熱交換器６２の内部には冷媒を封入してあり、冷媒の通過路となる複数の細管が一列に並ぶ態様で形成してあり、低温部６１ａで発生した冷熱により各細管を通過する冷媒が凝縮されて凝縮液になる。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６１の低温部６１ａ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。

蒸発器６４は、低温部熱交換器６２から所定の距離だけ下方に離隔した位置に取設され、対応する商品収納庫４０ａ、４０ｂ，４０ｃの下方に配設された冷熱容器７５（詳細は後述）の内部に収容されている。この蒸発器６４は、対応する商品収納庫４０ａ、４０ｂ，４０ｃの空気を冷却するためのものである。また、蒸発器６４は、いわゆるフィンアンドチューブ型の熱交換器の構造であり、チューブ内の冷媒が蒸発をすることによって熱が奪われ、その冷熱がフィン間を流れる空気により商品収納庫４０ａ、４０ｂ，４０ｃへ移送される。
気中配管６３ａは、低温部熱交換器６２と蒸発器６４とを繋ぐ管路であり、蒸発器６４で蒸発した冷媒を気体の状態で蒸発器６４から低温部熱交換器６２まで移動させるためのものである。

液配管６３ｂは、蒸発器６４と低温部熱交換器６２とを繋ぐ管路であり、低温部熱交換器６２で凝縮した冷媒を液体の状態で低温部熱交換器６２から蒸発器６４まで移動させるためのものである。
液配管６３ｂと気中配管６３ａとの配置関係は、図には明示していないが、気中配管６３ａが液配管６３ｂの上方に位置するようにしてある。これは、気中配管６３ａを通過する冷媒の密度が液配管６３ｂを通過する冷媒の密度よりも小さいためである。このような冷媒配管の構成では、冷媒が低温部熱交換器６２と蒸発器６４との間で相変化を繰り返しながら循環するものであり、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。
高温部熱交換器６５は、スターリング冷凍機６１の高温部６１ｂから温熱を移送するためのものであり、高温部６１ｂに外周面に接した態様で接続している。この高温部熱交換器６５の内部には冷媒を封入してあり、冷媒の通過路となる複数の細管が一列に並ぶ態様で形成してあり、高温部６１ｂで発生した温熱と各細管を通過する冷媒との間で熱交換が行われる。ここに、冷媒としては、種々のものを用いることができるが、一例としては、不凍液が用いられる。

放熱器６７の構造は蒸発器６４と同様のフィンアンドチューブ型であり、その配設位置は機械室５０の手前側上部である。ファン６８は、放熱器６７の近傍に配設され、放熱器６７により凝縮された冷媒の凝縮熱を自動販売機の外部に排気するためのものである。
第１配管６６ａは、放熱器６７と高温部熱交換器６５とをポンプ６９を介して繋ぐ管路であり、放熱器６７で吸熱された冷媒をポンプ６９により高温部熱交換器６５まで移動させるためのものである。
第２配管６６ｂは、高温部熱交換器６５と放熱器６７とを繋ぐ管路であり、高温部熱交換器６５で受熱した冷媒を放熱器６７まで移動させるためのものである。
放熱器６７と高温部熱交換器６５内では冷媒の相変化が起こらないために、第１配管６６ａと第２配管６６ｂとは、前述のループ型サーモサイフォン式ヒートパイプとは異なり位置的に制約をされることがない。

かかる配管の構成において、冷却ユニット６０の冷却および放熱の動作を説明する。
スターリング冷凍機６１の低温部６１ａからの冷熱を次のようにして蒸発器６４の内部に移送する。低温部６１ａに熱的に接続している低温部熱交換器６２において冷熱を移送された冷媒は、低温部熱交換器６２内で凝縮し液となって液配管６３ｂを通じて蒸発器６４まで移動する。移動した冷媒は、蒸発器６４の外部からの空気と熱交換をして蒸発をし、その蒸発熱はその空気に伝達される。蒸発した冷媒は気中配管６３ａを通じて低温部熱交換器６２に戻され、吸熱して液に戻るというサイクルを繰り返すことになる。
一方、スターリング冷凍機６１の高温部６１ｂからの高温排熱は、次のようにして自動販売機の外部に放出される。高温部６１ｂに熱的に接続している高温部熱交換器６５において高熱を移送された冷媒は、第２配管６６ｂを通じて放熱器６７まで移動し、放熱器６７にて放熱される。放熱された熱は、ファン６８によって自動販売機の外部に放出される。従って、スターリング冷凍機６１の高温部６１ｂからの高温排熱は、放熱器６７によって自動販売機の外部に放出される。また、放熱器６７で放熱した冷媒は、ポンプ６９を介して第１配管６６ａを通じて高温部熱交換器６５まで移動し、この高温部熱交換器６５で再び受熱することにより上記サイクルを繰り返すことになる。この冷媒回路においては、相変化が行われず配管内の冷媒は液相状態でポンプ６９の作用により循環することになる。

次に、収納庫内の冷却もしくは加熱された空気を循環させる冷熱循環手段７０の構成と空気循環の動作の説明をする。
冷熱循環手段７０は、図３に図示するように背面ダクト７１と、その内部に蒸発器６４を収納し、その蒸発器６４と仕切壁７６とで区画形成された第１室７３および第2室７４を有する容器７５（以下、冷却容器７５という）と、庫内ファン７８およびヒータ７９を有する送風ダクト７７と、シャッター機構８０とにて構成されている。
背面ダクト７１は、商品収納庫４０ａ，４０ｂ、４０ｃ内の商品Ｗを冷却または加熱した空気を蒸発器６４もしくはヒータ７９に戻すための通気流路であり、商品収納庫４０ａ，４０ｂ、４０ｃの背面にそれぞれ取設された断面コの字状の板状部材である。背面ダクト７１は、上部が前面に向けて開口する吸込口を有し、下部に位置する下部流路７２が前面を送風ダクト７７に連通し、下方を冷却容器７５へと連通する態様で形成されている。

冷却容器７５は、断熱材で構成した箱型構造体であり、底板１１の下側および機械室５０の背面側に配置している。冷却容器７５の内部には、蒸発器６４の吸込側と吐出側とを仕切るよう断熱性の仕切板７６を設けることで、吸込側に面する部分に第１室７３を吐出側に面する部分に第２室７４を形成している。
なお、底板１１には、図３および図4に図示するように商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃに対応して開口部に吸込口１２ａ、吐出口１３ｂを有する吸込通路１２、吐出通路１３が形成されている。また、第１室７３は、吸込通路１２を介して背面ダクト７１の下部流路７２に接続してあり、第２室７４は、吐出通路１３を介して送風ダクト７７に接続してある。
送風ダクト７７は、上面と側面とで断面をコの字型に形成した板金部材であり、冷却もしくは加熱された空気を収納庫内の商品Ｗへ吐出するための流路である。送風ダクト７７は、冷却もしくは加熱に応じて流入する流路が切替わり、冷却時には送風ダクト７７の下方と吸入通路１３を介して冷却容器７５と連通し、加熱時には送風ダクト７７の後部と背面ダクト７１とが直接連通する。

庫内ファン７８は、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部の空気を循環させるためのものであり、商品シュート４２の下方であって商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃごとに送風ダクト７７の手前側に配置している。
ヒータ７９は、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部の空気を加温するためのものであって、加温した空気を商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部に循環できるよう庫内ファン７８の近傍に配置してある。
シャッター機構８０は、図６に図示すように商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの底板１１の上にそれぞれ配置してあり、シャッター板８１,案内板８２、モータ８４，ピニオンギア８５，ラックギア８６とを備えている。
シャッター板８１は、底板１１と平行に配設された平板状部材であり、吸入口１２ａおよび吐出口１３ａを開閉するためのものである。シャッター板８１には、図７に図示するように矩形状の貫通孔８１ａを形成してあり、その大きさは上述した吐出口１３ａと同一である。また、貫通孔８１ａよりも奥側にあるシャッター板８１の長さは、吸込口１２ａと吐出口１３ａとの配置間隔に対応する長さと同一である。

案内板８２は、送風ダクト７７の天板７７ａおよび側面と係合してスライド移動し、背面ダクト７１より流入した空気を冷却容器７５もしくは直接送風ダクト７７に導入するためのものであり、シャッター板８１の奥側終端縁より垂直方向に延在する平板状部材である。案内板８２は、吸込口１２ａの最前方より本体キャビネット１０の背面までの全奥行き距離をスライド移動するものである。
モータ８４は、稼動することで正回転又は逆回転する駆動軸８４ａを備えている。駆動軸８４ａの先端には、ラックギア８６に噛合するピニオンギア８５を設けてある。このようなモータ８４には、ピニオンギア８５の回転量を制御することができる例えばステッピングモータを使用している。
ラックギア８６は、一端をシャッター板８１に取り付けてあり、駆動軸８４ａの正回転又は逆回転によってシャッター板８１、案内板８２を手前側又は奥側にスライド移動するものである。

シャッター機構８０のスライド位置により冷熱循環手段７０内の循環空気は次のように流れる。
まず、冷却運転においては、シャッター板８１が最も手前側に位置する状態では、図６，７に図示するように吐出口１３ａと貫通孔８１ａとが合致して、案内板８２によって背面ダクト７１と送風ダクト７７との直接の連通を遮断する。
従って、この状態において、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部の空気は、図８に図示すように庫内ファン７８によって背面ダクト７１、吸込通路１２、第１室７３、蒸発器６４、第２室７４、吐出通路１３、送風ダクト７７で構成される冷却通路を通過して商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部に戻る。
吐出口１３ａと貫通孔８１ａとが合致するようシャッター板８１、案内板８２を配置したとき、シャッター板８１、案内板８２による吐出口１３ａ及び吸込口１２ａの開口面積（空気が通過する通過面積）は最大であり、且つ開口率は１００％である。また、背面ダクト７１の下部流路７２を通過する通過面積も最大であり、流路抵抗が最も小さい。

この状態から、モータ８４を駆動し、ピニオンギア８５を正回転することでラックギア８６を介してシャッター板８１、案内板８２を奥側へスライド移動した場合には、吐出口１３ａに対して貫通孔８１ａがずれ、吐出口１３ａの一部がシャッター板８１で塞がれ、吐出口１３ａの開口面積が減少し、吸込通路１２の一部も、シャッター板８１で塞がれ、吸込口１２ａの一部もシャッター板８１で塞がれる。しかも、背面ダクト７１の下部流路７２内の通路断面積も減少する。例えば、図９に図示すように、貫通孔８１ａの左半分と吐出口１３ａの右半分とが重なるようシャッター板８１、案内板８２を移動した場合、シャッター板８１、案内板８２による吐出口１３ａ及び吸込口１２の開口率は５０％である。また、背面ダクト７１の下部流路７２の通路断面積が２／３となり、流速が３／２倍になるので、背面ダクト７１の下部流路７２の流路抵抗は９／４倍となる。

また、案内板８２の上縁と側縁は送風ダクト７７の内面に当接しているので、背面ダクト７１と送風ダクト７７との連通を遮断し続けている。よって、この状態でも、図１１に図示するように商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部の空気は、庫内ファン７８によって冷却容器７５を通過しながら、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部に戻る。
その後、さらに、モータ８４を駆動し、ピニオンギア８５を正回転することでラックギア８６を介してシャッター板８１、案内板８２を奥側へスライド移動した場合、シャッター板８１、案内板８２による吐出口１３ａ及び吸込口１２ａの開口率は一層減少する。やがて、貫通孔８１ａの左端と吐出口１３ａの右端とが重なるようシャッター板８１、案内板８２を移動した場合、吐出口１３ａがシャッター板８１で塞がれ、シャッター板８１、案内板８２による吐出口１３ａの開口面積が０になり、吸込口１２ａもシャッター板８１で塞がれ、シャッター板８１、案内板８２による吸込口１２ａの開口面積も０になる。しかも、案内板８２の上縁と側縁は送風ダクト７７の内面に当接しているので、背面ダクト７１と送風ダクト７７との連通を遮断し続けている。よって、この状態での商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部の空気は循環をしないことになる。すなわち、冷却運転時においては、シャッター板８１が吸込口１２ａ、吐出口１３ａの開口面積を最大開口面積から零まで移動をする。

一方、加熱運転においては、さらに、モータ８４を駆動し、ピニオンギア８５を正回転することでラックギア８６を介してシャッター板８１、案内板８２を奥側へスライド移動した場合、図１２，１３に図示するようにシャッター板８１により吐出口１３ａおよび吸入口１２ａが遮蔽されているので、背面ダクト７１から冷却容器７５に空気が流れることはない。また、案内板８２の上縁が送風ダクト７７の天板７７ａと離間をして背面ダクト７１から送風ダクト７７にバイパスの通路口７１ａが形成される。この通路口７１ａの開口面積により循環する空気量が調整される。
従って、この状態において、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部の空気は、図１４に図示すように庫内ファン７８によって背面ダクト７１より通路口７１ａを通過し、通電されたヒータ７９を内部に有する送風ダクト７７で構成される加熱通路を通過して商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部に戻る。

その後、さらに、モータ８４を駆動し、ピニオンギア８５を正回転することでラックギア８６を介してシャッター板８１、案内板８２がキャビネット１０の背面にまで移動すると、図１５に図示すように背面ダクト７１と送風ダクト７７との間に形成されたバイパスの通路口７１ａが背面ダクト７１の断面積と略同一となる。一方、シャッター板８１によって吐出口１３ａ及び吸込口１２ａが塞がれている状態を維持している。この時、通路口７１ａの開口面積が最大となり、加熱運転時の循環する空気量が最大となる。
この状態では、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部の空気は、図１６に図示すように庫内ファン７８によって背面ダクト７１、通路口７２ｂ、送風ダクト７７で構成される加熱通路を最大の流量で商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部に戻る。
このようにシャッター機構８０は、冷却運転において、シャッター板８１、案内板８２をスライド移動することにより、背面ダクト７１の下部流路７２の流体抵抗、および冷却容器７５と連通する吸入口１２ａ、吐出口１３ａの通過面積が変わるので、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部の循環空気量を適宜調整することが出来る。その結果、商品収納庫に対応したファンの選択、回転数の制御など高コストに繋がる調整を行うことなく、各商品収納庫の商品を効率的に冷却することが出来る。また、加熱運転において、シャッター板８１により冷却容器７５と連通する吸入口１２ａ、吐出口１３ａへの流入出を遮断しながら、背面ダクト７１の下部流路７２への通路口７１ａの通過断面積が変わるので、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部の循環空気量を適宜調整することが出来る。その結果、各商品収納庫の商品を効率的に冷却、加熱することが出来る。

なお、このようなシャッター板８１、案内板８２は、シャッター板８１及び案内板８２に不図示の断熱部材を貼り付けてある。シャッター板８１に断熱部材を貼り付けることで、空気が加熱通路を通過する場合に加熱された空気と冷却容器７５の内部の空気との間で熱が移動することを抑制する。案内板８２に断熱部材を貼り付けることで、空気が冷却通路を通過する場合、背面ダクト７１を通過する空気と送風ダクト７７を通過する空気との間で熱が移動することを抑制する。
このようにシャッター機構８０が商品収納庫の空気の循環流量を調整するように背面ダクト７１の流体抵抗を変更することにより、冷却運転においては、冷却容器７５内部で各商品収納庫４０ａ、４０ｂ、４０ｃへ分配される空気循環量を適正に調整できる。また、加熱運転においては商品収納庫の空気循環量を調整できるので、各商品収納庫の商品を効率的に冷却もしくは加熱することができる。

また、上述したシャッター機構８０によるシャッター板８１、案内板８２の移動は、次のような制御手段９０によって制御している。
制御手段９０は、図１７に図示すようにメモリ９５と主制御部９６と庫内温度取得部９７と移動距離設定部９８と運転指令部９９とを備えている。
主制御部９６は、例えばＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ９５に予め格納してあるプログラム又はデータに基づいて、庫内温度取得部９７、移動距離設定部９８及び運転指令部９９を統括的に制御するものである。
庫内温度取得部９７は、各商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部にそれぞれ設けた温度検知センサ（温度検知手段）Ｔに接続してあり、温度検知センサＴが検知した各商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃ内の空気温度を信号に変換して主制御部９６へ送信するものである。

上記のような自動販売機は、次のようにして制御手段９０を用いて商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃに収容してある商品を所望の温度に調節する。ここでは、制御手段９０によるシャッター機構８０の制御を中心に説明する。また、以下の説明において、すべての商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃに収容してある商品を冷却する場合について説明するものとし、その前提として、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部において、庫内ファン７８が駆動しているものとして説明する。また、この説明における初期状態では、全ての吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口率を１００％としている。
制御手段９０の主制御部９６は、庫内温度取得部９７を通じて商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの庫内温度をそれぞれ取得する。
商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの庫内温度を取得した主制御部９６は、移動距離設定部９８を通じて、各庫内温度と、メモリ９５に予め格納してある商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの設定温度とを比較する。

庫内温度と設定温度とをそれぞれ比較した結果、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの庫内温度が設定温度に達していないものを特定し、主制御部９６は、その中から温度差が最も小さい商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおける吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を最も小さくするよう設定する。
その後、主制御部９６は、運転指令部９９を通じて対応するシャッター機構８０に対して指令を送信し、モータ８４を運転することで、シャッター板８１、案内板８２による吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を設定されたものに変更する。所定時間経過後、上記動作を繰り返す。
ここで、主制御部９６によるシャッター機構８０の制御の具体的な一例について説明する。主制御部９６は、庫内温度取得部９７を通じて商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの庫内温度をそれぞれ取得する。

庫内温度取得部９７を通じて取得した庫内温度が、図１中、左側に配置してある商品収納庫４０ａ（以下、左側商品収納庫４０ａと称する）が４℃、図１中、中央に配置してある商品収納庫４０ｂ（以下、中央商品収納庫４０ｂと称する）が３℃、図１中、右側に配置してある商品収納庫４０ｃ（以下、右側商品収納庫４０ｃと称する）が６℃であったとする。また、メモリ９５に格納してある設定温度が、全ての商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃで２℃であったとする。
主制御部９６は、移動距離設定部９８を通じて、温度差が最も小さい中央商品収納庫４０ｂの吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を最も小さく設定する。これにより、主制御部９６は、運転指令部９９を通じて対応するシャッター機構８０に対して運転指令を送信し、モータ８４を運転することで、吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を最も小さくする。

中央商品収納庫４０ｂの吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を小さくすると、冷却容器７５から中央商品収納庫４０ｂへ流れる空気の空気抵抗が大きくなる。それにより、冷却容器７５から左側商品収納庫４０ａへ流れる空気の量が増加するとともに、冷却容器７５から右側商品収納庫４０ｃへ流れる空気の量が増加する。従って、左側商品収納庫４０ａ及び右側商品収納庫４０ｃへ流れる空気の量を増加することができるから、庫内温度をより早く低下させて設定温度に近づけることができる。
所定時間経過後、主制御部９６は、庫内温度取得部９７を通じて、再び各商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの庫内温度を取得する。このときも同様に、庫内温度と設定温度とをそれぞれ比較し、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの庫内温度が設定温度に達していないものを特定する。そして、主制御部９６は、その中から温度差が最も小さい商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおける吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を最も小さくするよう設定する。以下、所定時間経過後、上記動作を繰り返す。

以上のように、吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を適宜変更して空気の量を調整して循環させることにより、商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃの内部における空気の温度を効率的に低下させて例えば２℃に保持することができ、これにより、商品を効率よく販売適温となる例えば５℃にすることができる。
一方、上記自動販売機において、例えば右側商品収納庫４０ｃに収容された商品のみを加温する場合には、背面ダクト７１の内部に案内板８２を移動する旨の指令を主制御部９６から運転指令部９９を介してシャッター機構８０に送信する。
そして、案内板８２を背面ダクト７１の内部に移動し、背面ダクト７１と送風ダクト７７とを連通させる。これにより、右側商品収納庫４０ｃと冷却容器７５との連通状態が遮断されることになる。このとき、吸込口１２ａ及び吐出口１３ａはシャッター板８１で塞がれるので、冷却容器７５の内部で冷却された空気は、右側商品収納庫４０ｃに移動することがない。そして、右側商品収納庫４０ｃのヒータ７９を稼働させることにより、ヒータ７９で加温された空気は、庫内ファン７８の作用により商品シュート４２の下側から吹き出されて、右側商品収納庫４０ｃの内部を循環する。

加温された空気が商品を通過する際、空気と商品との間で熱交換が行われ、商品が加温されることになる。商品との間で熱交換が行われた空気は、再び背面ダクト７１に進入し、加熱通路を通過してヒータ７９に至る。そして、ヒータ７９で再び加温される。
このように加温された空気が右側商品収納庫４０ｃの内部で循環することにより、商品の温度を販売適温（例えば５５℃）にすることができる。
この実施の形態による自動販売機によれば、温度検知センサＴにより検知された検知温度と、メモリ９５に予め格納してある設定温度とを比較して、温度差が相対的に小さい商品収納庫（例えば中央商品収納庫４０ｂ）における吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を小さくすることで空気の循環流量を制御する制御手段９０を設けたので、中央商品収納庫４０ｂ以外の商品収納庫４０ａ，４０ｃへ流れる空気の量を相対的に増加させることができ、これらの商品収納庫４０ａ，４０ｃの庫内温度をより早く低下させて設定温度に近づけることができる。従って、各商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃに収容された商品を効率的に冷却することができる。また、これにより、自動販売機２０の運転に要するコストの低減化を図ることができ、省エネルギー化を図ることができる。

なお、上述した実施の形態では、初期状態として、全ての吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口率を１００％とし、温度差が最も小さい商品収納庫４０ａ，４０ｂ，４０ｃにおける吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を最も小さくすることで空気の循環流量を制御する制御手段９０を設けるもので説明した。しかしこの発明はそれに限られず、初期状態として、全ての吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口率を例えば５０％とし、温度差が最も大きい商品収納庫における吸込口１２ａ及び吐出口１３ａの開口面積および背面ダクト７１の下部流路７２の通過面積を最も大きくすることで空気の循環流量を制御する制御手段を設けても、同様の作用・効果を奏することができる。
また、上述した実施の形態では、スターリング冷凍機６１を用いるもので説明した。しかし、この発明はそれに限られず、外部に設けた１つの蒸発器で複数の商品収納庫の商品を冷却する自動販売機にも適用することができる。

以上のように、本発明に係る冷却装置は、スターリング冷凍機で発生した冷熱を利用して、例えば自動販売機等における複数の商品収納庫に収容された商品を冷却させるのに有用である。

図１は実施の形態に係る自動販売機の全体図の斜視図である。 図２は図１に示した自動販売機の断面側面図である。 図３は図２の部分拡大図ある。 図４は図２における断面Ａ−Ａでの平面図である。 図５は図２における断面Ｂ−Ｂでの平面図である。 図６はシャッター機構の初期状態のおける説明図である。 図７は図６の断面Ａ−Ａでの模式図である。 図８は図６の空気の流れを示す模式図である。 図９はシャッター機構の移動状態のおける説明図である。 図１０は図９の断面Ａ−Ａでの模式図である。 図１１は図９の空気の流れを示す模式図である。 図１２はシャッター機構の閉成状態のおける説明図である。 図１３は図１２の断面Ａ−Ａでの模式図である。 図１４は図１２の空気の流れを示す模式図である。 図１５はシャッター機構の最終状態のおける説明図である。 図１６は図１５の空気の流れを示す模式図である。 図１７はシャッター機構を制御する制御手段の説明図である。

符号の説明

１０ 本体キャビネット
４０ａ 商品収納庫
４０ｂ 商品収納庫
４０ｃ 商品収納庫
４２ シュート
５０ 機械室
６０ 冷却ユニット
６１ スターリング冷凍機
６２ 低温部熱交換器
６３ａ 気中配管
６３ｂ 液配管
６４ 蒸発器
６５ 高温部熱交換器
６６ａ 第１配管
６６ｂ 第２配管
６７ 放熱器
６８ ファン
６９ ポンプ
７０ 冷熱循環手段
７１ 背面ダクト
７２ 下部流路
７２ｃ 通路口
７３ 第１室
７４ 第２室
７５ 容器（冷熱容器）
７６ 仕切板
７７ 送風ダクト
７７ａ 天板
７８ 庫内ファン
７９ ヒータ
８０ シャッター機構
８１ シャッター板
８２ 案内板
８４ モータ
８５ ラックギア
８６ ピニオンギア
９０ 制御装置

Claims (3)

1. 複数の商品収納庫と、各商品収納庫の内部に連通した容器と、該容器の内部を通過する内部空気を冷却する冷却手段と、庫内ファンを駆動することにより各商品収納庫へ空気を吐出する送風ダクトと、当該送風ダクトの内部を通過する内部空気を加熱する加熱手段と、各商品収納庫の背部に設けた背面ダクトと、前記容器または前記送風ダクトへの流路を分岐する流路切替手段とを備えた自動販売機において、前記流路切替手段が、商品収納庫の空気の循環流量を調整するように前記背面ダクトの流体抵抗を変更させることを特徴とする自動販売機。
2. 前記流路切替手段が、前記商品収納庫と前記容器との間に形成された開口部を開閉するシャッター板と、その周縁が前記送風ダクトと係合して前記流路の流路断面積を変更する案内板とを具備し、前記シャッター板が前記開口部の一部を開成状態にある時は、前記案内板の上縁が前記送風ダクトと当接し、前記シャッター板が前記開口部を閉成状態にある時は、前記案内板の上縁が前記送風ダクトと離間していること特徴とする請求項１に記載の自動販売機。
3. 各商品収納庫の内部温度を検知する検知手段と、該検知手段に基づいて前記流路切替手段を駆動させる制御手段とを備え、前記検知手段により検知された検知温度と予め設定された設定温度との温度差により前記流路切替手段を駆動させることで商品収納庫に収容させた商品を所望の温度状態に制御することを特徴とする請求項１，２のいずれかに記載の自動販売機。
   
   

Images