JP2008107959A - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】缶飲料などの商品を加温または冷却して販売する自動販売機に関し、ホット／コールド切替室の加温時に発生する蒸発器での結露を抑制すると共に、安定した蒸発温度で加温システムを運転でき、消費電力量が大幅に削減できる自動販売機を提供する。
【解決手段】少なくとも加温用圧縮機５４と、加温用凝縮器５５と、前段蒸発器として作用する庫外熱交換器５７と、加温用後段蒸発器５９と、加温用キャピラリチューブ５６を備えた加温システム６０を有し、本体ケース５８の天井面とコールド専用室５３の側面の筐体表面近傍に埋設された加温用後段蒸発器５９で太陽熱を吸熱することで、庫外熱交換器５７での結露を抑制することができると共に、安定した蒸発温度で加温システム６０を運転でき、消費電力量を大幅に削減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、缶飲料などの商品を加温または冷却して販売する自動販売機において、特にその加温システムに関するものである。

近年、環境保護が叫ばれる中、自動販売機業界においてもトップランナー制の導入に伴い、省エネルギー化が進んでいる。

自動販売機の省エネルギー化技術としては、特に加温による消費電力量の削減が有効であり、ヒータを使わず、加温効率がヒータの値である１以上の冷却の排熱を利用した冷却加温システムを用いることにより、省エネルギー化を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図３は、特許文献１に記載された従来の自動販売機の側面から見た概略構成図である。

また、図４は、同文献に記載された従来の自動販売機の冷媒回路図である。

図３および図４に示すように、従来の自動販売機は、コールド専用室１、ホット／コールド切替室２からなる商品収納庫を備え、圧縮機３、コールド専用室１に設置された蒸発器４、ホット／コールド切替室２内に設置された庫内熱交換器５、機械室６の底面に設置された底面熱交換器７、本体ケース８の天井面と左右の側面と背面とに設けられた壁面熱交換器９、電磁弁１０、１１、１２、１３、１４、１５、電動膨張弁１６、逆止弁１７、１８、１９、２０とからなる冷却加温システムを備えている。

ここで、逆止弁１７は庫内熱交換器５から電動膨張弁１６へ、逆止弁１８は電磁弁１５から庫内熱交換器５へ、逆止弁１９は壁面熱交換器９から電動膨張弁１６へ、逆止弁２０は電動膨張弁から壁面熱交換器９へ、それぞれ一方向にのみ流れる構成になっている。

また、蒸発器４、庫内熱交換器５にはそれぞれキャピラリ２１、２２が設けられている。

以上のように構成された自動販売機について、以下その動作を説明する。

まず、コールド専用室１とホット／コールド切替室２を冷却する場合には、圧縮機３を吐出された冷媒は開状態の電磁弁１０を経て底面熱交換器７、壁面熱交換器９へと順次供給される。このとき電磁弁１１および１２は閉状態になっている。そして、底面熱交換器７および壁面熱交換器９で凝縮液化した後、逆止弁１９を経て電動膨張弁１６へ供給され減圧される。減圧された冷媒は、コールド専用室１およびホット／コールド切替室２の冷却要求に応じてなされる電磁弁１４、１５の開閉により、キャピラリ２１、２２でさらに減圧されて、蒸発器４と庫内熱交換器５へ供給され蒸発気化する。そして、庫内熱交換器５を出た冷媒は開状態の電磁弁１３を経て、蒸発器４を出た冷媒と合流して圧縮機３へ還流する。

次に、ホット／コールド切替室２を加温する場合について説明する。

まず、コールド専用室１の冷却要求とホット／コールド切替室２の加温要求が同時にあった場合には、圧縮機３を吐出された冷媒は、開状態の電磁弁１１を経て、庫内熱交換器５へ供給され凝縮液化し、液冷媒は逆止弁１７を経て電動膨張弁１６で減圧される。減圧された冷媒は、開状態の電磁弁１４を経てキャピラリ２１でさらに減圧された後、蒸発器４へ供給され蒸発気化し、圧縮機３へ還流する。このとき、電磁弁１０、１２、１３、１５は閉状態となっている。

また、ホット／コールド切替室２のみ加温要求があった場合には、圧縮機３を吐出された冷媒は、開状態の電磁弁１１を経て、庫内熱交換器５へ供給され凝縮液化し、液冷媒は逆止弁１７を経て電動膨張弁１６で減圧される。減圧された冷媒は、逆止弁２０を経て壁面熱交換器９、底面熱交換器７へと順次供給され蒸発気化する。そしてガス冷媒は、開状態の電磁弁１２を経て圧縮機３へ還流する。このとき、電磁弁１０、１３、１４、１５は閉状態となっている。

なお、コールド専用室１のみ冷却要求があった場合は、全収納庫を冷却する場合と同様の動作を行い、電磁弁１１、１２、１３、１５を閉状態とする。

このように、コールド専用室１を冷却する際に生じる冷媒の凝縮排熱を用いて、ホット／コールド切替室２を効率よく加温すると共に、ホット／コールド切替室２のみ加温要求があった場合でも、自動販売機の筐体を利用した壁面熱交換器９に冷媒を流して運転することができるので、電気ヒータなどの別の加熱手段を用いてホット／コールド１を加温する場合に比べて、消費電力量を削減することができる。

また、太陽熱を利用して空調や給湯を行う技術がある（例えば、特許文献２参照）。

図５は、特許文献２に記載された従来のソーラーヒートポンプ冷暖房給湯機の構成図である。

図５に示すように、従来のソーラーヒートポンプ冷暖房給湯機は、太陽電池パネルの裏面に直接膨張型熱交換器である太陽光熱集熱器を配置したハイブリッドパネル３１、圧縮機３２、冷媒水熱交換器３３、冷媒水熱交換器３３を介して温水や不凍液等に蓄熱する蓄熱槽３４、室内を冷暖房する室内熱交換器３５、大気との間で吸熱または放熱を行う室外熱交換器３６、第一の膨張弁３７、第二の膨張弁３８、四方切替弁３９、三方切替弁４０、電磁弁４１、４２で構成されている。

ここで、ハイブリッドパネル３１は、太陽光熱が照射されると太陽電池パネルで光電変換して電力として取り出すもので、電力として取り出せなかったエネルギーは熱として太陽光熱集熱器で集熱する。

以上のように構成された従来のソーラーヒートポンプ冷暖房給湯機は、電磁弁４１、４２の開閉により、太陽光熱のみを熱源とするモード、空気熱のみを熱源とするモード、太陽光熱と空気熱を併用するモードで運転することができる。

そして、暖房運転時または蓄熱槽への蓄熱時に、ハイブリッドパネル３１のみ、室外熱交換器３６のみ、あるいはハイブリッドパネル３１と室外熱交換器３６の両者を蒸発器として切り替えて作用させることができる。

その結果、例えば暖房運転時において、ハイブリッドパネル３１での蒸発熱量が室内熱交換器３５で要求される凝縮熱量に比較して不十分な場合においてもハイブリッドパネル３１を停止させることなく空気熱を補助的に用い、太陽光熱を有効に利用することができ、太陽電池パネルの温度を低くし、発電効率を高く保つことができる。
特開２００３−１７３６６７号公報 特開２０００−１７１１０５号公報

しかしながら、上記従来の自動販売機は、ホット／コールド切替室を加温する場合、コールド専用室の冷却に応じて、蒸発器と、壁面熱交換器および底面熱交換器を切り替えて冷却加温システムを運転するため、蒸発能力が変動し、システム効率が悪化するという課題を有していた。

また、上記従来の自動販売機は、ホット／コールド切替室を加温する場合において、外気温度が低くなると冷却加温システムの蒸発温度を低くする必要があり、特に、外気温度が５℃以下になると蒸発温度はマイナス温度にしなければならず、壁面熱交換器によって冷やされた本体ケースに着霜が発生する可能性がある。

また、特に天候の悪い時や屋内に設置した場合には太陽の輻射熱による壁面熱交換器での温度上昇効果が小さくなるため、外気温度よりも低温となり、壁面熱交換器によって冷やされた本体ケースが露点温度を下回った場合は結露が発生し、屋内にも設置される自動販売機においては結露水の処理が課題となる。

尚、上記従来のソーラーヒートポンプ冷暖房給湯機の構成においても、ハイブリッドパネルや室外熱交換器は屋外に設置されるため特に問題にはならないが、当然ながら結露は発生する。

また、上記従来の自動販売機やソーラーヒートポンプ冷暖房給湯機の構成では、圧縮機への吸入冷媒ガス温度が周囲温度近傍までしか上がらず、特に蒸発温度と外気温度との差が小さくなる低外気温時には、過熱度が十分に取れず、圧縮機への液戻りが発生する可能性があり、システム効率が悪化すると共に、圧縮機が故障する可能性も高くなるという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、ホット／コールド切替室の加温時に発生する蒸発器での結露を抑制すると共に、安定した蒸発温度で加温システムを運転でき、消費電力量が大幅に削減できる自動販売機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の自動販売機は、前段蒸発器と後段蒸発器の二段に分割された蒸発器を備えた加温システムを有し、後段蒸発器が太陽熱を吸熱することを特徴としたものである。

これによって、前段蒸発器で蒸発気化した冷媒を、後段蒸発器で太陽熱を吸熱し、さらに温度を上げることができるので、高くかつ安定した圧縮機への吸入冷媒ガス温度で加温システムを運転できる。

また、本発明の自動販売機は、加温システムとは独立した冷却専用システムを有すると共に、ホット／コールド切替室を冷却する場合は、圧縮機から吐出された冷媒を前段蒸発器に流して凝縮させ、凝縮した冷媒を凝縮器で蒸発させた後、圧縮機に還流させるように流路を切り替える流路切替バルブを備えたものである。

これによって、ホット／コールド切替室を加温する場合に、コールド専用室の冷却とは独立して冷却加温システムを稼動できるので、蒸発温度を−１０〜１０℃の高温条件に維持して圧縮比を低減することができる。

また、本発明の自動販売機は、加温システムの前段蒸発器と冷却専用システムの凝縮器を一体に構成したものである。

これによって、冷却専用システムと加温システムが同時に運転した場合に、冷却専用システムの凝縮排熱をフィンおよび空気を介して、加温システムの前段蒸発器で回収することができる。

本発明の自動販売機は、前段蒸発器と後段蒸発器の二段に分割された蒸発器を備えた加温システムを有し、後段蒸発器が太陽熱を吸熱することを特徴としたことで、高くかつ安定した圧縮機への吸入冷媒ガス温度で加温システムを運転でき、加温能力および効率の向上ができる。

また、本発明の自動販売機は、加温システムとは独立した冷却専用システムを有すると共に、ホット／コールド切替室を冷却する場合は、圧縮機から吐出された冷媒を前段蒸発器に流して凝縮させ、凝縮した冷媒を凝縮器で蒸発させた後、圧縮機に還流させるように流路を切り替える流路切替バルブを備えたことで、加温システムを単独で効率よく運転することができるので、自動販売機の消費電力量を大幅に削減することができる。

また、本発明の自動販売機は、加温システムの前段蒸発器と冷却専用システムの凝縮器を一体に構成したことで、加温システムの加温効率を向上させると共に、結露の発生を抑制することができる。

請求項１に記載の発明は、商品を収納するホット／コールド切替室を有する自動販売機において、少なくとも圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、前段蒸発器と後段蒸発器の二段に分割された蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張機構と前記蒸発器とを環状に接続する加温システム配管とを備えた加温システムを有し、前記後段蒸発器が太陽熱を吸熱することを特徴としたことにより、前記前段蒸発器で蒸発気化した冷媒を、前記後段蒸発器で太陽熱を吸熱し、さらに温度を上げることができるので、高くかつ安定した前記圧縮機への吸入冷媒ガス温度で加温システムを運転でき、加温能力および効率を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、加温システムの後段蒸発器を本体ケースの天井面、またはコールド専用室の側面のいずれか一面、もしくは両方の筐体表面近傍に埋設したことにより、コールド専用室の外気からの吸熱を低減できると共に、ホット／コールド切替室加温時の上部の商品温度を下げることができるので、システム効率の向上と加温による販売商品の劣化を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、加温システムが、ホット／コールド切替室を冷却する場合、圧縮機から吐出された冷媒を前段蒸発器に流して凝縮させ、凝縮した冷媒を凝縮器で蒸発させた後、前記圧縮機に還流させるように流路を切り替える流路切替バルブを備えたことにより、前記ホット／コールド切替室を前記加温システムで冷却できると共に、凝縮器の内容積を低減することができるので、冷媒の過凝縮による冷媒不足を防止し、冷却システム効率の低下を防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、圧縮機を能力可変可能としたことにより、商品投入時には前記圧縮機を高能力で運転し、短時間で商品を所定温度に到達させることができると共に、安定時には前記圧縮機を低能力で運転し、省エネルギー化を図ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、冷媒としてＲ６００ａを用い、ホット／コールド切替室内を加温する場合の常用の蒸発温度を−１０〜１０℃とすると共に、凝縮温度を６０〜８０℃としたことにより、前記圧縮機の吐出冷媒ガス温度の上昇を抑制しながら、効率よく加温商品を所定の温度に保温することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、加温システムとは独立して、少なくとも商品を収納する室内に設置された冷却用蒸発器と、商品を収納する区画の外に設置された凝縮器と、圧縮機と、膨張機構と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張機構と前記冷却用蒸発器とを環状に接続する冷却システム配管とを備えた冷却専用システムを有したことにより、前記加温システムとは独立して、冷却能力が最適に設計された冷却専用システムを用いて商品収納庫を効率良く冷却することができるので、省エネルギー化を図ることができる。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、加温システムの前段蒸発器と冷却専用システムの凝縮器とを一体に構成したことにより、前記凝縮器の廃熱を利用して、前記加温システムの加温効率の向上が図れると共に、前記前段蒸発器に発生する結露を抑制することができ、さらには、省スペース化が図れる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明するが、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における自動販売機の冷媒回路図である。

図１において、本発明の自動販売機は、第一のホット／コールド切替室５１、第二のホット／コールド切替室５２、コールド専用室５３からなる商品収納庫を備え、加温用圧縮機５４、第一のホット／コールド切替室５１内に設置された加温用凝縮器５５、膨張機構としての加温用キャピラリチューブ５６、商品収納庫の外に設置された庫外熱交換器５７、本体ケース５８の天井面およびコールド専用室５３の側面の筐体表面近傍に埋設された加温用後段蒸発器５９とからなり第一のホット／コールド切替室５１の加温を行う加温システム６０を有すると共に、冷却用圧縮機６１、庫外熱交換器５７、商品収納庫にそれぞれ設置された冷却用蒸発器６２、６３、６４、それぞれの冷却用蒸発器６２、６３、６４に直列に接続される膨張機構としての冷却用キャピラリチューブ６５、６６、６７、それぞれの冷却用キャピラリチューブ６５、６６、６７に直列に接続される電磁弁６８、６９、７０とからなり商品収納庫５１、５２、５３の冷却を行う冷却専用システム７１を有する。

ここで、庫外熱交換器５７は、２パスのフィンチューブ熱交換器で構成され、それぞれの冷媒配管は、加温システム６０、冷却専用システム７１と連結している。加温システム６０と連結する冷媒配管は前段蒸発器として作用し、冷却専用システム７１と連結する冷媒配管は凝縮器として作用する。

また、冷却用蒸発器６２、６３、６４は、それぞれ並列に接続されている。

さらに、それぞれの商品収納庫内には、庫内の空気を循環させる送風ファン７２、７３、７４、庫外熱交換器５７の傍には、外気を庫外熱交換器５７に導く送風ファン７５が備えられている。

また、加温用圧縮機５４はインバータ圧縮機であり、運転回転数を変化させることにより能力可変可能となっている。

ここで、加温システム６０と冷却専用システム７１には、冷媒として自然冷媒の一種である炭化水素系のＲ６００ａ（イソブタン）が封入されている。

また、第二のホット／コールド切替室５２内には加温ヒータ７６が備えられ、第二のホット／コールド切替室５２を加温する場合には、加温ヒータ７６が用いられる。

なお、本実施の形態においては、第一のホット／コールド切替室５１のみを加温システム６０により加温する構成としたが、当然ながら、第二のホット／コールド切替室５２も加温システム６０により加温する構成としても良い。その場合、第二のホット／コールド切替室５２内にも、加温システム６０に接続する凝縮器等が設置されることとなる。

以上のように構成された自動販売機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、第一のホット／コールド切替室５１を冷却する場合について説明する。

第一のホット／コールド切替室５１内を冷却する場合は、加温システム６０は稼動させず、冷却専用システム７１により冷却を行う。

冷却用圧縮機６１より吐出された冷媒は、庫外熱交換器５７に流入し、送風ファン７５によって導かれた外気と熱交換して凝縮液化する。その後、庫外熱交換器５７から出た液冷媒は、冷却用キャピラリチューブ６５によって減圧され、冷却用蒸発器６２に流入する。そして、送風ファン７２によって導かれた第一のホット／コールド切替室５１内の空気と熱交換して蒸発気化した後、冷却用圧縮機６１に還流する。

第二のホット／コールド切替室５２、コールド専用室５３をそれぞれ冷却する場合についても、同様の動作を行う。なお、それぞれの冷却用蒸発器６２、６３、６４には、商品収納庫内の温度に応じて、電磁弁６８、６９、７０の開閉により、選択的に冷媒が流される。

ここで、冷却用キャピラリチューブ６５、６６、６７はそれぞれ蒸発温度が−２０〜−１５℃程度となるように設計されている。

次に、第一のホット／コールド切替室５１内を加温する場合は、冷却専用システム７１の電磁弁６８を閉じ、冷却用蒸発器６２には冷媒が流れないようにし、加温システム６０を稼動する。

加温用圧縮機５４より吐出された冷媒は、加温用凝縮器５５に流入し、送風ファン７２によって導かれた第一のホット／コールド切替室５１内の空気と熱交換して凝縮液化する。そして、加温用キャピラリチューブ５６によって減圧された後、庫外熱交換器５７に流入する。そして、送風ファン７５によって導かれた外気と熱交換し蒸発気化する。その後、加温用後段蒸発器５９に流入して、本体ケース５８の外表面を介して太陽熱を吸熱し、さらに温度を上げ、加温用圧縮機５４に還流する。

なお、本実施の形態においては加温用後段蒸発器５９を本体ケース５８に埋設させたが、集熱パネルと一体に形成した蒸発器を本体ケース５８の天井面に設置するなど、さまざまな形態が考えられ、いずれの形態の熱交換器を加温用後段蒸発器としてもよい。

ここで、加温用キャピラリチューブ５６は、常用の蒸発温度が−１０〜１０℃、凝縮温度が６０〜８０℃となるように設計されている。

また、加温システム６０の加温と冷却専用システム７１が同時に運転した場合には、庫外熱交換器５７では、加温システム６０の前段蒸発器として作用する冷媒配管と冷却専用システム７１の凝縮器の冷媒配管との間において、フィンおよび空気を介して熱交換が行われる。それによって、加温システム６０の蒸発温度を上げ、冷却専用システム７１の凝縮温度を下げることができるので、互いにシステム効率を向上させることができる。さらに、加温システム６０の冷媒配管近傍のフィンを高温にすることができるので、結露を抑制することができる。

以上のように本実施の形態においては、加温用蒸発器を二段に分割し、前段蒸発器としての庫外熱交換器５７を冷却専用システム７１の凝縮器と一体に構成することにより、冷却専用システム７１の凝縮廃熱を利用して、加温システム６０の加温効率を向上させ、消費電力量を削減することができると共に、庫外熱交換器５７に発生する結露を抑制することができ、さらには、省スペース化が図れる。

また、加温用後段蒸発器５９を、本体ケース５８の天井面およびコールド専用室５３の側面の筐体表面近傍に埋設し、太陽熱を吸熱することにより、高くかつ安定した加温用圧縮機５４への吸入ガス温度で加温システム６０を運転することができるので、加温能力および効率を向上させることができ、消費電力量をさらに削減することができると共に、加温用圧縮機５４の信頼性を確保することができる。

なお、吸入冷媒ガス温度を上げると、加温用圧縮機５４からの吐出冷媒ガス温度は上昇するが、本実施の形態では、冷媒として効率の良いＲ６００ａを使用しているので、吐出冷媒ガス温度の上昇を比較的小さく抑制することができる。

さらに、コールド専用室５３を加温用後段蒸発器５９で覆う構成とすることにより、コールド専用室５３が外気から吸熱することを低減できるので、冷却専用システム７１の冷却効率を向上させることができる。

また、ホット／コールド切替室５１を加温する場合に庫内上部の商品温度を下げることができるので、加温による販売商品の劣化を防止することができる。

なお、前段蒸発器としての庫外熱交換器５７は冷媒を蒸発させるために用いられ、加温用後段蒸発器５９は主として過熱度を大きく取るために用いられるが、加温用後段蒸発器５９の能力が不足している場合には、庫外熱交換器５７で冷媒を蒸発させてもよい。ただし、この場合、加温能力が低下し、効率は悪化するので、加温用後段蒸発器５９で十分に蒸発気化できるように設計することが望ましい。

さらに、加温用圧縮機５４をインバータ圧縮機としたことにより、商品投入時には加温用圧縮機５４を高能力で運転し、短時間で商品を所定温度に到達させることができると共に、安定時には加温用圧縮機５４を低能力で運転し、省エネルギー化を図ることができる。

また、本実施の形態では、コールド専用室５３や第二のホット／コールド切替室５２の冷却時の排熱を利用して第一のホット／コールド切替室５１を加温するのではなく、加温システム６０とは独立した冷却専用システム７１を備えたことによって、加温システム６０と冷却専用システム７１をそれぞれ単独で稼動することができるので、効率よく冷却および加温を行うことができる。

（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における自動販売機の冷媒回路図である。

図２において、本発明の自動販売機は、第一のホット／コールド切替室５１、第二のホット／コールド切替室５２、コールド専用室５３からなる商品収納庫を備え、加温用圧縮機５４、第一のホット／コールド切替室５１内に設置された庫内熱交換器７８、膨張機構としての加温用キャピラリチューブ５６、冷却用キャピラリチューブ７９、商品収納庫の外に設置された庫外熱交換器５７、本体ケース５８の天井面およびコールド専用室５３の側面の筐体表面近傍に埋設された加温用後段蒸発器５９、冷却時と加温時に冷媒流路を切り替える四方切替弁８０とからなり、第一のホット／コールド切替室５１の加温と冷却を専用に行う加温システム８１を有すると共に、冷却用圧縮機６１、第二のホット／コールド切替室５２内に設置された冷却用蒸発器６３、コールド専用室５３内に設置された冷却用蒸発器６４、冷却用蒸発器６３、６４のそれぞれに直列に接続される膨張機構としての冷却用キャピラリチューブ６６、６７、冷媒を流す冷却用蒸発器を切り替える三方切替弁８２とからなり、第二のホット／コールド切替室５２とコールド専用室５３を専用に冷却する冷却専用システム８３を有する。

ここで、庫外熱交換器５７は、２パスのフィンチューブ熱交換器で構成され、それぞれの冷媒配管は、加温システム８１、冷却専用システム８３と連結している。加温システム８１と連結する冷媒配管は、加温時は前段蒸発器として、冷却時は凝縮器として作用し、冷却専用システム８３と連結する冷媒配管は、凝縮器として作用する。

また、庫内熱交換器７８と庫外熱交換器５７は２本の並列する配管で結ばれており、一方は加温用キャピラリチューブ５６と加温用逆止弁８４が直列に接続され、他方は冷却用キャピラリチューブ７９と冷却用逆止弁８５が直列に接続されている。

ここで、加温用逆止弁８４は加温用キャピラリチューブ５６から庫外熱交換器５７に冷媒が流れる方向を正方向とし、加温用キャピラリチューブ５６から庫外熱交換器５７へ向かう逆方向には流れないように設置される。また、冷却用逆止弁８４は庫外熱交換器５７から冷却用キャピラリチューブ７９へ冷媒が流れる方向を正方向とし、冷却用キャピラリチューブ７９から庫外熱交換器５７へ向かう逆方向には流れないように設置される。

さらに、庫外熱交換器５７と加温用後段蒸発器５９は、四方切替弁８０に対して並列に接続されると共に、四方切替弁８０から庫外熱交換器５７および加温用後段蒸発器５９に分岐する途中には逆止弁８６、分岐から加温用後段蒸発器５９に繋がる冷媒配管には電磁弁８７が設けられている。

また、冷却用蒸発器６３、６４はそれぞれ並列に接続されている。

さらに、商品収納庫内には、それぞれ庫内の空気を循環させる送風ファン７２、７３、７４、庫外熱交換器５７の傍には、外気を庫外熱交換器５７に送る送風ファン７５が備えられている。

また、加温用圧縮機５４はインバータ圧縮機であり、運転回転数を変化させることにより能力可変可能となっている。

ここで、加温システム８１と冷却専用システム８３には、冷媒として自然冷媒の一種である炭化水素系のＲ６００ａ（イソブタン）が封入されている。

また、第二のホット／コールド切替室５２内には加温ヒータ７６が備えられ、第二のホット／コールド切替室５２を加温する場合には、加温ヒータ７６が用いられる。

なお、本実施の形態においては、第一のホット／コールド切替室５１のみを加温システム８１により加温する構成としたが、当然ながら、第二のホット／コールド切替室５２も加温システム８１により加温する構成としても良い。その場合、第二のホット／コールド切替室５２内にも、加温システム８１に接続する庫内熱交換器等が設置されることとなる。

以上のように構成された自動販売機について、以下その動作、作用を説明する。

なお、第二のホット／コールド切替室５２およびコールド専用室５３を冷却する場合の動作、作用は実施の形態１と同様なので省略する。また、実施の形態１において、冷媒を流す冷却用蒸発器を切り替えるのに電磁弁を使用したが、本実施の形態においては、消費電力量が小さくできることから三方切替弁８２を使用した。

まず、第一のホット／コールド切替室５１を加温する場合は、加温用圧縮機５４から吐出された冷媒は四方切替弁８０で流路を切り替えられ、庫内熱交換器７８へ流入し、送風ファン７２によって導かれた庫内の空気と熱交換して凝縮液化する。そして、庫内熱交換器７８から出た液冷媒は、加温用キャピラリチューブ５６によって減圧される。ここで、加温用キャピラリチューブ５６は常用の蒸発温度が−１０〜１０℃、凝縮温度が６０〜８０℃となるように設計されている。そして、減圧された冷媒は、庫外熱交換器５７に流入し、送風ファン５５によって導かれた外気と熱交換して蒸発気化して、外気温度近傍まで昇温される。その後、開放された電磁弁８７を通過し、加温用後段蒸発器５９に流入する。加温用後段蒸発器５９では、本体ケース５８の外表面を介して太陽熱を吸熱し、さらに温度が上昇した状態で圧縮機１４へ還流する。

なお、庫外熱交換器５７から四方切替弁８０を経て加温用圧縮機５４へ還流する流路には、逆止弁８６が設けられ、庫外熱交換器５７から加温用圧縮機５４へは冷媒が流れないようになっている。

次に、第一のホット／コールド切替室５１を冷却する場合は、加温用圧縮機５４から吐出された冷媒は四方切替弁８０で流路を切り替えられ、逆止弁８６を正方向に流れ、庫外熱交換器５７に流入する。この時、電磁弁８７は閉じられ、加温用後段蒸発器５９には冷媒が流れないようになっている。庫外熱交換器５７に流入した冷媒は、送風ファン７５によって導かれた外気と熱交換して凝縮液化した後、冷却用キャピラリチューブ７９により減圧される。ここで、冷却用キャピラリチューブ７９は常用の蒸発温度が−２０〜−１５℃となるように設計されている。そして、減圧された冷媒は、庫内熱交換器７８に流入し、送風ファン７２によって導かれた庫内の空気と熱交換して蒸発気化した後、四方切替弁８０を経て圧縮機５４へ還流する。

以上のように本実施の形態においては、加温システム８１により第一のホット／コールド切替室５１の冷却および加温が行えるようにしたことで、冷却専用システム８３の冷却用圧縮機６１をランクダウンできると共に、第一のホット／コールド切替室５１とは独立して、第二のホット／コールド切替室５２とコールド専用室５３を効率よく冷却することできる。

さらに、第一のホット／コールド切替室５１を冷却する場合に、加温用後段蒸発器５９を冷媒が通過しない構成としたことにより、凝縮器としての内容積が低減され、冷媒の過凝縮による冷媒不足を防止すると共に、加温用後段蒸発器５９が凝縮器として作用して商品収納庫内を加温することを防止できるので、冷却効率の低下を防止することができる。

以上のように、本発明にかかる自動販売機は、加温システムの蒸発器を二段に分割し、前段蒸発器を冷却システムの凝縮器と一体に構成すると共に、後段蒸発器により太陽熱を吸熱することで結露を抑制することができると共に、高くかつ安定した圧縮機への吸入冷媒ガス温度でシステムを運転することができるので、庫外に蒸発器を持つヒートポンプ機器ならあらゆる機器に適用できる。

本発明の実施の形態１における自動販売機の冷媒回路図 本発明の実施の形態２における自動販売機の冷媒回路図 従来の自動販売機の側面から見た概略構成図 従来の自動販売機の冷媒回路図 従来のソーラーヒートポンプ冷暖房給湯機の構成図

符号の説明

５１ 第一のホット／コールド切替室
５２ 第二のホット／コールド切替室
５３ コールド専用室
５４ 加温用圧縮機
５５ 加温用凝縮器
５６ 加温用キャピラリチューブ
５７ 庫外熱交換器
５８ 本体ケース
５９ 加温用後段蒸発器
６０ 加温システム
６１ 冷却用圧縮機
６２、６３、６４ 冷却用蒸発器
６５、６６、６７ 冷却用キャピラリチューブ
７１ 冷却専用システム
７８ 庫内熱交換器
７９ 冷却用キャピラリチューブ
８０ 四方切替弁
８１ 加温システム
８３ 冷却専用システム

Claims (7)

1. 商品を収納するホット／コールド切替室を有する自動販売機において、少なくとも圧縮機と、凝縮器と、膨張機構と、前段蒸発器と後段蒸発器の二段に分割された蒸発器と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張機構と前記蒸発器とを環状に接続する加温システム配管とを備えた加温システムを有し、前記後段蒸発器が太陽熱を吸熱することを特徴とする自動販売機。
2. 加温システムの後段蒸発器を本体ケースの天井面、またはコールド専用室の側面のいずれか一面、もしくは両方の筐体表面近傍に埋設した請求項１に記載の自動販売機。
3. ホット／コールド切替室を冷却する場合、圧縮機から吐出された冷媒を前段蒸発器に流して凝縮させ、凝縮した冷媒を凝縮器で蒸発させた後、前記圧縮機に還流させるように流路を切り替える流路切替バルブを備えた加温システムを有した請求項１または２に記載の自動販売機。
4. 能力可変可能な圧縮機を用いた請求項１から３のいずれか一項に記載の自動販売機。
5. 冷媒としてＲ６００ａを用い、ホット／コールド切替室内を加温する場合の常用の蒸発温度を−１０〜１０℃とすると共に、凝縮温度を６０〜８０℃とした請求項１から４のいずれか一項に記載の自動販売機。
6. 加温システムとは独立して、少なくとも商品を収納する室内に設置された冷却用蒸発器と、商品を収納する区画の外に設置された凝縮器と、圧縮機と、膨張機構と、前記圧縮機と前記凝縮器と前記膨張機構と前記蒸発器とを環状に接続する冷却システム配管とを備えた冷却専用システムを有した請求項１から５のいずれか一項に記載の自動販売機。
7. 加温システムの前段蒸発器と冷却専用システムの凝縮器とを一体に構成した請求項６に記載の自動販売機。

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