JP2008040794A - 自動販売機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スターリング冷凍機で発生した高温排熱を効率よく外部に放出してスターリング冷凍機および冷却手段の性能の向上を図るとともに、修理等の作業を容易に行うことができる自動販売機の冷却装置を提供すること。
【解決手段】スターリング冷凍機２０と、該冷凍機で発生した冷熱を用いて断熱容器３５の内部空気を冷却する冷却機器３０と、該冷凍機で発生した高温排熱を周囲空気と熱交換して放出する空気熱交換器４２とを備えた冷却装置１０において、スターリング冷凍機２０、冷却機器３０、断熱容器３５および空気熱交換器４２をユニット化して、本体キャビネット１に対して着脱可能な装置本体１１に収容し、空気熱交換器４２は、これを通過した空気が断熱容器３５の側方を通過する態様で装置本体１１内に配置したものである。
【選択図】 図４

Description

本発明は、自動販売機の冷却装置に関し、より詳細には、自動販売機本体の複数の商品収容庫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６は、一般的な自動販売機の内部構造を正面から示した断面図であり、図７は、図６に示した自動販売機の断面側面図である。これら図６および図７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、その内部には例えば二つの断熱仕切板４によって仕切られた三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の商品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、冷却機器の構成機器である圧縮機７１、庫外送風ファン７２、凝縮器７３および膨張機構７４等が設けられている。商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部には、それぞれ同冷却機器の構成機器である蒸発器７５および庫内送風ファンＦが設けられているとともに、該蒸発器７５の背面側に背面ダクト７６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を冷却することができる。ヒータＨをオフした後、冷却機器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７５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７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の下部にある商品を冷却した後、背面ダクト７６を経て蒸発器７５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却機器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の商品の温度を販売適温（約５℃）に冷却することができる（例えば、特許文献１参照）。

また、上述したように冷却機器を構成する蒸発器が商品収容庫の内部に配設されるのではなく、商品収容庫とは異なる室（冷却室）に配設され、該室と商品収容庫の内部とを連通させることにより、蒸発器により冷却された空気を商品収容庫の内部に送出して商品を冷却するようにした自動販売機が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１７３４６７号公報 実開昭５５−１５４９８７号公報

ところが、上述したような特許文献１および特許文献２に提案されているような自動販売機では、圧縮機７１等の冷却装置の構成機器が本体キャビネット１の内部に直接配設されており、該冷却装置に不具合が生じて修理等が必要になった場合、配管を取り外す必要があり、修理等の作業が煩雑なものになる。

一方、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、低温部で冷熱を発生し、高温部で高温排熱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。このようなスターリング冷凍機は、高温排熱が限られた部分から発生するため、かかる高温排熱を効率よく外部に放出することが求められている。

本発明は、上記実情に鑑みて、スターリング冷凍機で発生した高温排熱を効率よく外部に放出してスターリング冷凍機および冷却手段の性能の向上を図るとともに、修理等の作業を容易に行うことができる自動販売機の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に係る自動販売機の冷却装置は、スターリング冷凍機と、前記スターリング冷凍機で発生した冷熱を用いて、該スターリング冷凍機から所定の距離だけ離隔した位置にある断熱容器の内部の空気を冷却する冷却手段と、前記スターリング冷凍機で発生した高温排熱を周囲空気と熱交換して放出する放熱器とを備え、前記断熱容器と自動販売機本体の商品収容庫との間で空気を循環させることにより、前記冷却手段により冷却された空気を利用して前記商品収容庫に収容された商品を冷却するようにした冷却装置において、前記スターリング冷凍機、冷却手段、断熱容器および放熱器をユニット化して、前記自動販売機本体に対して着脱可能な筐体に収容し、前記放熱器は、該放熱器を通過した空気が前記断熱容器の側方を通過する態様で前記筐体内に配置したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る自動販売機の冷却装置は、上述した請求項１において、前記スターリング冷凍機の運転を制御するための制御機器を前記放熱器の下方に配置したことを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係る自動販売機の冷却装置は、上述した請求項１または請求項２において、前記放熱器を通過した空気の通風路の所定域に、前記断熱容器内からのドレン水を貯留するための蒸発皿を配置したことを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係る自動販売機の冷却装置は、上述した請求項３において、前記蒸発皿に貯留したドレン水を吸収する蒸発シート体を前記通風路上に配置したことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係る自動販売機の冷却装置は、上述した請求項４において、前記蒸発シート体は、前記通風路の上流から下流に向けて上端部が漸次高くなる形状を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係る自動販売機の冷却装置は、上述した請求項４において、前記蒸発シート体は、前記通風路の上流から下流に向けて上端部が階段状に高くなる形状を有することを特徴とする。

本発明の自動販売機の冷却装置によれば、スターリング冷凍機、冷却手段、断熱容器および放熱器をユニット化して、自動販売機本体に対して着脱可能な筐体に収容しているため、冷却装置を構成する機器に故障等が生じた場合には、自動販売機本体から該筐体を取り外して機器の修理を行うことができ、修理等の作業を容易に行うことができる。また、放熱器は、該放熱器を通過した空気が断熱容器の側方を通過する態様で筐体内に配置したので、放熱器を通過した空気を断熱容器に衝突させることなく外部に放出することができ、これによりスターリング冷凍機で発生した高温排熱の排熱効率を向上させることができ、その結果、スターリング冷凍機および冷却手段の性能の向上を図ることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る自動販売機の冷却装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１〜図３は、それぞれ本発明の実施の形態における冷却装置が適用された自動販売機を概念的に示すものであり、図１は、自動販売機を模式的に示した斜視図であり、図２は、自動販売機の内部構成を正面から概略的に示す断面図であり、図３は、自動販売機の要部を示した断面側面図である。ここで例示する自動販売機は、図６および図７に示したものと同様に缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品を冷却、若しくは加熱した状態で販売するもので、本体キャビネット１および冷却装置１０を備えている。尚、図６および図７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説明する。

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および内扉３が設けてあり、その内部に例えば二つの断熱仕切板４によって仕切られた三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てある。外扉２は、本体キャビネット１の前面開口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、缶入り飲料やペットボトル入り飲料等の商品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。本実施の形態では、最も右側に位置する商品収容庫（以下、右側商品収容庫ともいう）５ａの内容積が最も大きく、中央側に位置する商品収容庫（以下、中央商品収容庫ともいう）５ｂおよび最も左側に位置する商品収容庫（以下、左側商品収容庫ともいう）５ｃは、同等の内容積を有するものとして説明する。尚、「右側」または「右方」とは、本体キャビネット１を正面から見た場合における右側を意味し、「左側」または「左方」とは、本体キャビネット１を正面から見た場合における左側を意味する。

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が設けてある。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７は、商品収納ラック６の下部に設けてあり、この商品収納ラック６に収納された商品群のうち最下位にある商品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、多数の通気孔を有した平板状部材であり、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの後方から前方に向けて低く傾斜する態様で配設してある。この商品搬出シュータ８は、搬出機構７から搬出された商品を外扉２に設けた商品取出口２ａに導くためのものである。

冷却装置１０は、装置本体１１を備えている。装置本体１１は、箱状の形態を成した筐体であり、本体キャビネット１の内部において商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの下部となる機械室９に装着可能な大きさを有している。この装置本体１１は、機械室９に着脱可能なものであり、スターリング冷凍機２０、冷却機器（冷却手段）３０および放熱機器４０等をユニット化して収容している。

スターリング冷凍機２０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円筒状の低温部２１と、高温排熱を発生する円筒状の高温部２２とを有している。

冷却機器３０は、スターリング冷凍機２０の低温部２１から発生した冷熱を、装置本体１１の内部に設けられ、かつスターリング冷凍機２０から所定の距離だけ離隔した位置にある断熱容器３５まで輸送して、該断熱容器３５の内部の空気を冷却するものである。この冷却機器３０についてより詳細に説明すると、内部に冷媒が封入してあり、凝縮熱交換器３１、蒸発熱交換器３２、液体配管３３および気体配管３４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２０の低温部２１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。

凝縮熱交換器３１は、スターリング冷凍機２０の低温部２１に熱的に接続してある。より詳細には、スターリング冷凍機２０の低温部２１の外周面に熱的に接続してある。この凝縮熱交換器３１では、低温部２１から得た冷熱、すなわち低温部２１から発生した冷熱により冷媒が凝縮される。

蒸発熱交換器３２は、凝縮熱交換器３１から所定の距離だけ後方側に離隔した位置で、かつ凝縮熱交換器３１よりも相対的に低い位置に配設してある。このような蒸発熱交換器３２は、後述する断熱容器３５の内部に収容してある。また、図には明示しないが、蒸発熱交換器３２は、蛇行状通路と、複数のフィンとを有している。蛇行状通路は、例えばアルミニウムや銅等の金属材料から形成され、内径が数ミリ以下となる細管を蛇行状に曲げ加工して構成したものである。この蛇行状通路は、細管内に冷媒を通過させるものである。複数のフィンは、蛇行状通路と同様に、例えばアルミニウム等の金属材料からなる板状体である。これら複数のフィンは、所定の間隔ごとに蛇行状通路にろう付けされて配設してある。

上記蒸発熱交換器３２では、蛇行状通路を通過する冷媒が断熱容器３５の内部空気から得た熱により蒸発する。換言すると、蒸発熱交換器３２の周辺領域である断熱容器３５の内部空気は、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。

液体配管３３は、凝縮熱交換器３１と、蒸発熱交換器３２とを繋ぐ管路である。この液体配管３３は、凝縮熱交換器３１で凝縮した冷媒を蒸発熱交換器３２まで移動させるためのものである。

気体配管３４は、上記液体配管３３とは別個に、凝縮熱交換器３１と、蒸発熱交換器３２とを繋ぐ管路である。この気体配管３４は、蒸発熱交換器３２で蒸発した冷媒を凝縮熱交換器３１まで移動させるためのものである。

液体配管３３と気体配管３４との配置関係は、気体配管３４が液体配管３３の上方に位置するようになっている。これは、気体配管３４を通る冷媒の密度の方が、液体配管３３を通る冷媒の密度よりも小さいためである。このような構成は、上述のように液体配管３３と気体配管３４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。

断熱容器３５は、上述したように、装置本体１１の内部においてスターリング冷凍機２０から所定の距離だけ後方側に離隔した位置に配設してあり、上記蒸発熱交換器３２を収容している。このような断熱容器３５は、送気管路３６および吸気管路３７を有している。ここで、装置本体１１の上面には、送気管路３６および吸気管路３７のそれぞれに対応する部位に、矩形状の上端開口３６ａ，３７ａ（図４参照）が形成してある。上端開口３６ａ，３７ａのそれぞれの開口側縁には、例えば発泡ウレタンやシリコーンゴム等から形成されるゴム部材（図示せず）が配設してある。ゴム部材は、詳細は後述するが、装置本体１１を自動販売機の機械室９に挿入した後、断熱容器３５の送気管路３６および吸気管路３７と、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部とを断熱した状態で保持して密着させるものである。

ここで、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部構造について説明する。それぞれの商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃには、背面ダクト５１、庫内送風ファン５２、送気切換シャッタ５３および吸気切換シャッタ５４が配設してある。

背面ダクト５１は、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の背面側に配設してあり、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。この背面ダクト５１との下部の前方には、ヒータ５５を内蔵したヒータルーム５５ａが設けてある。背面ダクト５１は、ヒータルーム５５ａと吸入口５６を通じて連通している。また、背面ダクト５１の底部には、吸気口５７が設けてある。吸気口５７は、装置本体１１が機械室９に装着された場合に、断熱容器３５を構成する吸気管路３７と連通するための開口となるものである。つまり、断熱容器３５の吸気管路３７は、吸気口５７を通じて各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの背面ダクト５１と連通することになる。

庫内送風ファン５２は、商品搬出シュータ８の下方部であって、ヒータルーム５５ａの前方に設けたファンルーム５２ａに内蔵されている。この庫内送風ファン５２は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気（内部雰囲気）を循環させるためのものである。ファンルーム５２ａは、ヒータルーム５５ａと吹出口５８を通じて連通している。また、ファンルーム５２ａの底部には、送気口５９が設けてある。送気口５９は、装置本体１１が機械室９に装着された場合に、断熱容器３５を構成する送気管路３６と連通するための開口となるものである。つまり、断熱容器３５の送気管路３６は、送気口５９を通じて各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのファンルーム５２ａと連通することになる。

送気切換シャッタ５３は、送気口５９および吹出口５８を開閉するものである。具体的には、送気口５９を開成する場合には、吹出口５８を閉成し、逆に吹出口５８を開成する場合には、送気口５９を閉成するものである。

吸気切換シャッタ５４は、吸気口５７および吸入口５６を開閉するものである。具体的には、吸気口５７を開成する場合には、吸入口５６を閉成し、逆に吸入口５６を開成する場合には、吸気口５７を閉成するものである。

そのような送気切換シャッタ５３および吸気切換シャッタ５４の開閉動作は、互いに連係している。具体的には、送気切換シャッタ５３が送気口５９を開成する場合には、吸気切換シャッタ５４が吸気口５７を開成し、送気切換シャッタ５３が吸入口５６を開成する場合には、吸気切換シャッタ５４が吸入口５６を開成するようになっている。

以上のような商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部構造から明らかなように、断熱容器３５は、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれと送気口５９および吸気口５７を介して連通した状態になるため、これら商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃを跨ぐ態様で配設してある。

放熱機器４０は、スターリング冷凍機２０の高温部２２から得た高温排熱を装置本体１１の外部に放出するためのものである。この放熱機器４０は、内部に冷媒が封入してあり、放熱熱交換器４１、空気熱交換器（放熱器）４２、第１輸送ライン４３および第２輸送ライン４４を備えて構成してある。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、本実施の形態では二酸化炭素が用いられたものとして説明する。

放熱熱交換器４１は、スターリング冷凍機２０の高温部２２に熱的に接続してある。より詳細には、放熱熱交換器４１は、例えば銅等の金属材料から構成されたものであり、スターリング冷凍機２０の高温部２２の外周面に熱的に接続してある。この放熱熱交換器４１は、内部の冷媒に高温部２２からの高温排熱を受熱させるものである。

空気熱交換器４２は、スターリング冷凍機２０（放熱熱交換器４１）から所定の距離だけ離隔した位置で、かつ放熱熱交換器４１よりも相対的に高い位置に配設してある。この空気熱交換器４２は、内部の冷媒に放熱させるものである。このような空気熱交換器４２は、図には明示しないが、蛇行状通路と、複数のフィンとを有している。蛇行状通路は、例えばアルミニウムや銅等の金属材料から形成され、内径が数ミリ以下となる細管を蛇行状に曲げ加工して構成したものである。この蛇行状通路は、細管内に冷媒を通過させるものである。複数のフィンは、蛇行状通路と同様に、例えばアルミニウム等の金属材料からなる板状体である。これら複数のフィンは、所定の間隔ごとに蛇行状通路にろう付けされて配設してある。

上記空気熱交換器４２では、蛇行状通路を通過する冷媒が放熱熱交換器４１で受熱した高温排熱を周囲空気へ放熱することになる。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４２の後方側近傍には、庫外送風ファン４５が設けてある。庫外送風ファン４５は、空気熱交換器４２で冷媒が放熱することによって加熱された空気を後方側に送風して、本体キャビネット１の外部に放出するためのものである。

ここで、空気熱交換器４２の配置について説明する。空気熱交換器４２は、スターリング冷凍機２０よりも前方側であって、図４に示すように空気熱交換器４２を通過した空気が断熱容器３５の側方（右方）を通過する位置に配置してある。上述したように断熱容器３５は各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃを跨ぐ態様で配設してあることから、本実施の形態のように右側商品収容庫５ａの内容積が最大となる場合には、空気熱交換器４２は、右側商品収容庫５ａの下方に配置してある。そして、このような空気熱交換器４２は、上述したように装置本体１１の内部において放熱熱交換器４１よりも相対的に高い位置に配置してあることから、該放熱熱交換器４１の下方にはスペースが生じている。かかるスペースには、制御ボックス５０が着脱可能に配設してある。この制御ボックス５０は、スターリング冷凍機２０の運転制御を行う制御機器をはじめ、種々の機器の制御機器を内蔵するものである。

第１輸送ライン４３は、放熱熱交換器４１と空気熱交換器４２とを繋ぐ管路である。この第１輸送ライン４３は、放熱熱交換器４１で高温排熱を受熱した冷媒を空気熱交換器４２に移動させるためのものである。

第２輸送ライン４４は、上記第１輸送ライン４３とは別個に、放熱熱交換器４１と空気熱交換器４２とを繋ぐ管路である。この第２輸送ライン４４は、空気熱交換器４２で放熱した冷媒を放熱熱交換器４１に移動させるためのものである。

第１輸送ライン４３と第２輸送ライン４４との配置関係は、第１輸送ライン４３が第２輸送ライン４４の上方に位置するようになっている。これは、第１輸送ライン４３を通る冷媒の密度の方が、第２輸送ライン４４を通る冷媒の密度よりも小さいためである。

一方、装置本体１１の内部において、空気熱交換器４２を通過した空気が通る通風路Ｌの所定域、具体的には、断熱容器３５の側方域には、蒸発皿６０が配設してある。蒸発皿６０は、機内で生じたドレン水、すなわち商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の商品を冷却する結果生じた結露水や、断熱容器３５で生じた結露水等のドレン水を貯留するためのものである。ここに、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の商品を冷却する結果生じた結露水は、断熱容器３５を通じて蒸発皿６０に導かれることになる。

そして、このような蒸発皿６０の底部には、蒸発シート６１が立設してある。蒸発シート６１は、例えばフェルト、ポリエチレン（ＰＥ）焼結体、ポリウレタンフォーム、紙等の内部に中空構造を有し、水分が付着すると毛細管力を利用して該水分を吸引するものであり、本実施の形態では、紙が用いられている。蒸発シート６１は、図４および図５−１に示すように、上端部が通風路Ｌを通過する空気に接触するのに十分な大きさを有しており、通風路Ｌの上流から下流に向けて延在する態様で波線状に屈曲されて設けてある。そして、蒸発シート６１の上端部は、図５−２に示すように、通風路Ｌの上流から下流に向けて漸次高くなる形状を有している。

以上のような構成を有する冷却装置１０は、適用対象となる自動販売機に次のようにして装着されて、該自動販売機の商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品を冷却する。ここでは、すべての商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品を冷却する場合について説明する。

図１に示すように、装置本体１１を本体キャビネット１の機械室９に前方側から挿入する。そして、断熱容器３５の送気管路３６に対応する上端開口３６ａ（図４参照）、および吸気管路３７に対応する上端開口３７ａ（図４参照）が、それぞれ送気口５９および吸気口５７に対向する位置に装置本体１１を配置して、送気管路３６および吸気管路３７が送気口５９および吸気口５７にそれぞれ連通した状態にする。その際、断熱容器３５は、ゴム部材の作用により機械室９の上面に密着した状態になり、送気管路３６および吸気管路３７は、それぞれ断熱された状態で送気口５９および吸気口５７に連通することになる。これにより、装置本体１１が本体キャビネット１に装着されたことになる。

装置本体１１が本体キャビネット１に装着された後、スターリング冷凍機２０を稼働させるとともに、送気切換シャッタ５３が送気口５９を開成し、吸気切換シャッタ５４が吸気口５７を開成する。

装置本体１１にユニット化されて収容された冷却機器３０では、スターリング冷凍機２０の低温部２１からの冷熱を次のようにして蒸発熱交換器３２まで移動して、断熱容器３５の内部空気を冷却する。低温部２１に熱的に接続している凝縮熱交換器３１において急激に冷却されて凝縮された冷媒が、その重力により液体配管３３を通じて蒸発熱交換器３２まで移動する。この蒸発熱交換器３２において、冷媒は、該蒸発熱交換器３２を収容する断熱容器３５の内部空気の熱により蒸発する。つまり、断熱容器３５の内部空気は熱が奪われることになり、これにより、断熱容器３５の内部空気は冷却される。ところで、蒸発熱交換器３２において蒸発した冷媒は、気体配管３４を通じて凝縮熱交換器３１まで移動し、該凝縮熱交換器３１で再び凝縮されて上記サイクルを繰り返す。

上述したように送気切換シャッタ５３が送気口５９を開成し、かつ吸気切換シャッタ５４が吸気口５７を開成しているので、断熱容器３５と商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃとが連通状態になっている。よって、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの空気は、庫内送風ファン５２の作用により、背面ダクト５１、断熱容器３５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、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気は、庫内送風ファン５２の作用により、背面ダクト５１に進入し、開成状態の吸気口５７を通じて断熱容器３５の内部に至る。つまり、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれの内部の空気は、断熱容器３５で一元化される。

断熱容器３５の内部に至った空気は、該断熱容器３５の内部を通過中に蒸発熱交換器３２により冷却される。冷却された空気は、開成状態の送気口５９を通じて商品収納ラック６に収納された商品群のうち下方にある商品群に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収納ラック６の下方にある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との間で熱交換が行われ、該商品が冷却される。

商品との間で熱交換が行われて温められた空気は、再び背面ダクト５１に進入して、開成状態の吸気口５７を通じて断熱容器３５に至る。そして、該断熱容器３５で再び冷却され、上述した循環を繰り返す。

このように断熱容器３５と商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃとの間で空気を循環させることにより、該商品収容庫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、商品を販売適温となる例えば５℃にすることができる。つまり、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品を良好に冷却することができる。

ここで例えば左側商品収容庫５ｃに収容された商品のみを加熱する場合には、次のようにして該商品の加熱に供することができる。

まず、左側商品収容庫５ｃの内部にある送気切換シャッタ５３を動作させて該左側商品収容庫５ｃの送気口５９を閉成するとともに、吸気切換シャッタ５４を動作させて左側商品収容庫５ｃの吸気口５７を閉成する。これにより、該左側商品収容庫５ｃと断熱容器３５との連通状態は遮断されることになる。また、その際、吸入口５６および吹出口５８がともに開成する。従って、断熱容器３５の内部で冷却された空気は、左側商品収容庫５ｃに移動することがない。

そして、左側商品収容庫５ｃのヒータルーム５５ａの内部にあるヒータ５５を稼働させることにより、ヒータ５５に加熱された空気は、庫内送風ファン５２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、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との間で熱交換が行われ、該商品が加熱されることになる。商品との間で熱交換が行われた空気は、再び背面ダクト５１に進入して、開成状態である吸入口５６を通じてヒータルーム５５ａに至る。そして、該ヒータルーム５５ａにおいてヒータ５５に再び加熱され、上述した移動を繰り返して循環する。

このように加熱された空気が上記左側商品収容庫５ｃ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。

一方、装置本体１１にユニット化された収容された放熱機器４０では、スターリング冷凍機２０の高温部２２からの高温排熱を次のようにして本体キャビネット１の外部に放出する。

高温部２２に熱的に接続している放熱熱交換器４１において受熱した冷媒が、第１輸送ライン４３を通じて空気熱交換器４２まで移動し、該空気熱交換器４２で周囲空気と熱交換して放熱する。つまり、空気熱交換器４２の周囲の空気は加熱される。加熱された空気は、庫外送風ファン４５の作用により後方側に向けて送風されて装置本体１１の内部の通風路Ｌを通過し、その後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２０の高温部２２からの高温排熱は、放熱機器４０によって自動販売機の外部に放出される。ところで、空気熱交換器４２で放熱した冷媒は、第２輸送ライン４４を通じて放熱熱交換器４１まで移動し、該放熱熱交換器４１で再び受熱することにより上記サイクルを繰り返す。

蒸発皿６０にドレン水が貯留している場合には、ドレン水が該蒸発皿６０の底部に立設する蒸発シート６１に毛細管力により吸引されることになる。つまり、蒸発シート６１は、ドレン水を吸引している。蒸発シート６１は、上端部が通風路Ｌを通過する空気に接触するのに十分な大きさを有しており、通風路Ｌの上流から下流に向けて延在する態様で波線状に屈曲されて設けてある。従って、上記空気熱交換器４２を通過した空気、すなわち該空気熱交換器４２で加熱された空気の一部が通風路Ｌを通過する際に、蒸発皿６０に立設された蒸発シート６１の一部に衝突することになる。特に、蒸発シート６１の上端部は、通風路Ｌの上流から下流に向けて漸次高くなる形状を有しているために、通風路Ｌを通過する空気は、蒸発シート６１の上端部に衝突した後、下方に向けて流れ、蒸発シート６１の側面に接する。これにより、蒸発シート６１に吸引されたドレン水と、空気との間で熱交換が行われ、ドレン水は蒸発する。一方、ドレン水と熱交換した空気は、その後庫内送風ファン５２の作用により、断熱容器３５の側方を通過して外部に放出される。

以上説明したような本実施の形態における冷却装置１０においては、スターリング冷凍機２０、冷却機器３０および放熱機器４０等をユニット化して本体キャビネット１の機械室９に着脱可能な装置本体１１に収容したので、冷却装置１０を構成する機器に故障等が生じた場合には、適用対象となる自動販売機（本体キャビネット１）から該装置本体１１を取り外して機器の修理を行うことができ、修理等の作業を容易に行うことができる。しかも、空気熱交換器４２を、該空気熱交換器４２を通過した空気が断熱容器３５の側方を通過する態様で装置本体１１の内部に配置したので、空気熱交換器４２で加熱された空気を断熱容器３５に衝突させることなく外部に放出することができ、これによりスターリング冷凍機２０で発生した高温排熱の排熱効率を向上させることができ、その結果、スターリング冷凍機２０および冷却機器３０の性能の向上を図ることができる。

上記冷却装置１０によれば、空気熱交換器４２の下方に形成されたスペースに制御ボックス５０を着脱可能に配設したので、デッドスペースを有効に活用してスペース効率を向上させることができるとともに、制御機器に故障が生じた場合に、制御ボックス５０のみを取り外すことができ、制御機器の修理等の作業を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れたものになる。

また、冷却装置１０によれば、空気熱交換器４２を通過した空気の所定域に蒸発皿６０を配置したので、機内に生じたドレン水を該空気と熱交換させて蒸発させることができる。特に、蒸発皿６０にドレン水を吸引する蒸発シート６１を立設させ、この蒸発シート６１を通風路Ｌの上流から下流に向けて延在する態様で波線状に屈曲させ、かつ上端部を通風路Ｌの上流から下流に向けて漸次高くなる形状としたので、加熱された空気とドレン水との接触面積を拡大することができ、ドレン水の蒸発を促進させることができる。

更に、冷却装置１０によれば、装置本体１１の内部にスターリング冷凍機２０等を収容してなるだけなので、適用対象となる自動販売機等に直接配設することに比して、量産性に優れたものになる。

また更に、冷却装置１０によれば、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部の空気を、断熱容器３５の内部で一元化させながら該商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの内部と外部との間で循環させ、スターリング冷凍機２０で発生した冷熱を利用して一元化された状態の空気を冷却するので、冷却された空気の温度を均一化することができる。これにより、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに送出される空気の温度が略等しくなり、商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃごとの冷却時間や各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃの冷却温度にばらつきを生ずる虞れがない。従って、各商品収容庫５ａ，５ｂ，５ｃに収容された商品を良好に冷却することができる。

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ず種々の変更を行うことができる。上述した実施の形態では、蒸発シート６１の上端部は、通風路Ｌの上流から下流に向けて漸次高くなる形状としたが、本発明では、通風路Ｌの上流から下流に向けて上端部が階段状に高くなる形状の蒸発シートであっても構わない。このような形状であっても上述した実施の形態における蒸発シート６１と同様の作用効果を奏する。

以上のように、本発明に係る自動販売機の冷却装置は、自動販売機本体の複数の商品収容庫に収容された商品を冷却するのに有用である。

本発明の実施の形態における冷却装置が適用された自動販売機を概念的に示した斜視図である。 本発明の実施の形態における冷却装置が適用された自動販売機の内部構成を正面から概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態における冷却装置が適用された自動販売機の要部を示した断面側面図である。 本発明の実施の形態における冷却装置の内部構造を示す断面平面図である。 本発明の実施の形態における冷却装置を構成する蒸発皿および蒸発シートを模式的に示した模式図である。 本発明の実施の形態における冷却装置を構成する蒸発シートの形状を模式的に示す側面図である。 一般的な自動販売機の内部構造を正面から示した断面図である。 図６に示した自動販売機の断面側面図である。

符号の説明

１０ 冷却装置
１１ 装置本体
２０ スターリング冷凍機
２１ 低温部
２２ 高温部
３０ 冷却機器
３１ 凝縮熱交換器
３２ 蒸発熱交換器
３３ 液体配管
３４ 気体配管
４０ 放熱機器
４１ 放熱熱交換器
４２ 空気熱交換器
４３ 第１輸送ライン
４４ 第２輸送ライン
４５ 庫外送風ファン
５０ 制御ボックス
６０ 蒸発皿
６１ 蒸発シート
Ｌ 通風路

Claims (6)

1. スターリング冷凍機と、
   前記スターリング冷凍機で発生した冷熱を用いて、該スターリング冷凍機から所定の距離だけ離隔した位置にある断熱容器の内部の空気を冷却する冷却手段と、
   前記スターリング冷凍機で発生した高温排熱を周囲空気と熱交換して放出する放熱器と
   を備え、前記断熱容器と自動販売機本体の商品収容庫との間で空気を循環させることにより、前記冷却手段により冷却された空気を利用して前記商品収容庫に収容された商品を冷却するようにした冷却装置において、
   前記スターリング冷凍機、冷却手段、断熱容器および放熱器をユニット化して、前記自動販売機本体に対して着脱可能な筐体に収容し、
   前記放熱器は、該放熱器を通過した空気が前記断熱容器の側方を通過する態様で前記筐体内に配置したことを特徴とする自動販売機の冷却装置。
2. 前記スターリング冷凍機の運転を制御するための制御機器を前記放熱器の下方に配置したことを特徴とする請求項１に記載の自動販売機の冷却装置。
3. 前記放熱器を通過した空気の通風路の所定域に、前記断熱容器内からのドレン水を貯留するための蒸発皿を配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自動販売機の冷却装置。
4. 前記蒸発皿に貯留したドレン水を吸収する蒸発シート体を前記通風路を通過する空気に接触する態様で配置したことを特徴とする請求項３に記載の自動販売機の冷却装置。
5. 前記蒸発シート体は、前記通風路の上流から下流に向けて上端部が漸次高くなる形状を有することを特徴とする請求項４に記載の自動販売機の冷却装置。
6. 前記蒸発シート体は、前記通風路の上流から下流に向けて上端部が階段状に高くなる形状を有することを特徴とする請求項４に記載の自動販売機の冷却装置。

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