JP2009146391A - 自動販売機 - Google Patents

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Abstract

【課題】 自動販売機の効率性を高める。
【解決手段】 自動販売機には熱交換システムが設けられる。熱交換システムは、温度センサ227、冷却されることが望ましいチャンバ225内に位置するように構成された蒸発器235、蒸発器235に空気を向けるように構成されたファン240、蒸発器235と流体連絡した圧縮機255、蒸発器235および圧縮機255と流体連絡した凝縮器260、凝縮器260および蒸発器235の間に位置し、それらと流体連絡した膨張弁265、および温度センサ227により提供された信号に応答して圧縮機255を反復動作させるように構成された制御モジュールであって、圧縮機255の反復動作に応答してファン240を反復動作させるように構成された制御モジュールを備える。この熱交換システムには、蒸発器235の霜取りを行うための加熱素子が設けられていない。
【選択図】図4

Description

本発明は、自動販売システムの分野に関し、より詳しくは、冷却物品を提供するように構成された自動販売機の分野に関する。
消費者は、自動販売機のお陰で、販売主に代わって人が店舗に立ち、取引きを行うような費用のかかる対面販売の必要なく、一日中、比較的安価な商品を購入することができる。それゆえ、自動販売機は、消費者への利便性を向上させる能力を備えており、取引費用のためにそうしなければ可能ではないであろう取引きを可能にするので、成功している。自動販売機は、様々な製品のために様々な形態で存在する。しかしながら、一般的な特徴の1つは、特定の製品に関して、その製品が、消費者に渡るときに、冷却されているという要望があることである。例えば、消費者にとって、水の冷たいボトルは、特に夏の暑い時期には、熱いボトルよりも一層望ましいと一般に考えられる。
特定の製品の望ましさが冷却により向上することが十分に受け入れられているが、適切に冷却された製品を手頃な費用でどのように提供するかという課題がある。例えば、倉庫内に設置された自動販売機は、夏期に著しい熱負荷を経験するであろう。一般に、このことは転じて、使用電力量が既にピーク近くにあるときに、運転費が増し、エネルギー必要量が多くなる。したがって、自動販売機内に貯蔵されている製品を適切な温度に維持するのに必要なエネルギーを減少させることが、自動販売機の経営者、並びに社会全般にとって有益であろう。
当然ながら、断熱および構成部品の設計を改良することにより、効率性をある程度は向上させることはできるが、空間の制約、材料費および材料の性質のために、そのような手段により可能な効率性が向上する程度は限られる。さらに、断熱および構成部品の効率が改善されるにつれて、追加の改善により、利益率が減少する。したがって、自動販売システムの効率を改善する他の方法が、高く評価されるであろう。
自動販売機システムおよび動作方法が開示されている。自動販売機システムはチャンバを備えている。このチャンバは、チャンバ内に配置された蒸発器と蒸発器ファンおよびチャンバ外に配置された圧縮機と凝縮器を備えた冷蔵システムにより冷却される。この冷蔵システムは、蒸発器の霜を取るための加熱素子を持たなくてもよい。蒸発器ファンを圧縮機および冷却材計量デバイスと共に反復動作(cycling)させるために制御モジュールが提供される。制御構成について、その制御モジュールが、チャンバと製品を所要の仕様に維持するために要求される設定温度に基づいて、圧縮機の始動と停止を制御する。ある実施の形態において、圧縮機と蒸発器ファンは、実質的に同時に、オン・オフされる。蒸発器ファンは、センサ信号に基づいて圧縮機が停止した後、短期間に亘りそれ自体の運動エネルギー下で作動してもよい。信号を制御モジュールに送るセンサは、正確な所要の冷却負荷を捕捉するために、蒸発器の表面に位置している。直接接続について、蒸発器ファンは、それと共に作動し、同時に停止するために、圧縮機に直接接続されている。制御モジュールの構成および直接の構成において、蒸発器に配置されているセンサは、所要の温度に基づいて、圧縮機を始動または停止させるために信号を送ってもよい。
自動販売機は、取引きを完了するために人が存在する必要なく、配置に融通性があるために、有益なサービスを提供する。それゆえ、自動販売機は、取引きの効率性のために、有用な経済的利益を提供し、それにより、消費者にとってのコストが安くなる。例えば、飲料の自動販売機は、ユーザの迅速な支払いを可能にし、ユーザの選択した商品の受取り時に、冷えた飲料を提供する。この融通性には、潜在的な副作用がある。消費者の利便性を最大限に発揮する場所に自動販売機を設置できることには、自動販売機を著しい熱負荷に曝す可能性がある。熱負荷は転じて、飲料が充填された容器などの、自動販売機内に貯蔵された商品を所望の温度に維持するために、著しいエネルギーが使われることを要する。したがって、融通性のある都合の良い設置を提供しながら、所要のエネルギーを減少させることが望ましい。
本発明は、実例により説明されるものであり、同様の参照番号が同様の構成部材を示している添付の図面において制限されない。
図1〜4は、飲料充填容器の自動販売システムの実施の形態を示している。そのようなシステムは、消費者に、例えば、炭酸飲料や栄養補給飲料(これらに限定されない)を提供するのに適している。さらに、そのような自動販売システムは、プラスチックボトルおよびアルミニウム缶などの様々な異なる種類の飲料容器に使用できるように構成することができる。しかしながら、飲料充填容器以外の商品を送達させるために設計された自動販売システムも、ここに開示された様々な態様を利用してもよく、したがって、この開示は、この態様において、制限するものと意図されないことに留意すべきである。
自動販売システム10はハウジング50を備え、ハウジング50には、ユーザ・インターフェース100および飲料送出モジュール150が設けられているのが図示されている。ユーザ・インターフェース100は、ユーザが支払いを行い、次いで、好みの飲料を選択できるように、支払いモジュール110および選択モジュール120上の複数の選択要素122を備えている。送達モジュール170は、選択された飲料充填容器を、飲料送出モジュール150に送出する。飲料送出モジュール150は、ユーザが、飲料充填容器を、保持部分158内に置かれたときに取ることができるようにする開口部155を備えている。使用の合間に埃などが開口部155に入るのを防ぐために、カバー(図示せず)が設けられていてもよい。
飲料充填容器の送出を制御するために、制御モジュール200が設けられている。支払いを行う前に選択要素122を押しても、なんの効果もない傾向がある(ただし、自動販売機が、支払いを要求しないように設定されており、ユーザが選択することが予め認められてる場合を除く)。しかしながら、最初に、ユーザが支払いモジュール110に通貨または何らかの形態の電子支払いのいずれかを与えた場合、次いで、ユーザは、選択を行い、飲料充填容器を受け取ることができる。一旦、支払いが行われたことが確定したら(これは、完全に支払いモジュール110により、または支払いモジュール110と制御モジュール200により実行される処理工程の組合せを介して、行われてもよい)、制御モジュール200は、次のユーザの選択を承認されているものと承諾し、所望の飲料充填容器が飲料送出モジュール150に送出されるように、適切な対応信号を送達モジュール170に提供する。
制御モジュール200は、処理モジュール202およびメモリモジュール204を備えている。処理モジュール202は、従来型のマイクロプロセッサであってもよく、リアルタイム時刻装置などの時間記録素子(図示せず)を備えてもよい。メモリモジュール204は、異なるタイプのメモリの組合せであっても、読み出し専用、プログラム可能、またはそれらの組合せであってもよい。これらの特徴は別々に示されているが、それらは、処理能力およびメモリの両方を備えた単一モジュールに組み込まれてもよい。代わりの実施の形態において、様々な特徴が他の様式で多数のシステムに分割されてもよく、それゆえ、図2に示された実施の形態は、物理的設計を提示するよりもむしろ、理論構造に向けられている。随意的な通信モジュール206も示されている。ある実施の形態において、自動販売システム10の使用に関する統計を、メモリモジュール204内に格納でき、認証されたユーザに適時に提供できる。随意的な通信モジュール206は、システムの要求に応じて、無線通信を可能にしても、または有線接続であってもよい。
飲料充填容器を所望の温度に維持するために、自動販売機内に貯蔵されている飲料充填容器の少なくとも一部が、冷蔵モジュール220内に配置されている。送達モジュール170は、冷蔵モジュール220から飲料充填容器を選択し、その容器を所望の様式で飲料送出モジュール150に送出するように構成されている。この点に関して、飲料充填容器が第1の位置から第2の位置までどのように動かされるかには様々なバリエーションが存在し、それゆえ、この開示は、その点に関して、制限的であることを意図していないことに留意すべきである。さらに、図3および4に示された表記は、単に、例示の実例を示したものであり、様々な構成部品の他の構成部品に対する位置におけるバリエーションが考えられる。
飲料充填容器を冷たく維持するために、冷却モジュール230が、冷蔵モジュール220内に位置するのが示されている。冷却モジュール230は、冷蔵モジュール220から熱を除去し、その熱を熱排除モジュール250に送達する。次いで、熱排除モジュール250は、その熱を自動販売システム10から放出する。
様々なバリエーションが可能であるが、図4は、冷蔵モジュール220および熱排除モジュール250の実施の形態の様々な構成部品のレイアウト図を示している。冷蔵モジュール220は、チャンバ225を備えており、チャンバ225の内部229に配置された温度センサ227を備えてもよい。ある実施の形態において、温度センサ227は、チャンバ225の内部温度に対応する信号を提供する。
冷却モジュール230が、チャンバ225内に配置されており、蒸発器(または第1の熱交換器)235、蒸発器235上またはそれに隣接して位置してよい随意的なセンサ237、蒸発器ファン240および蒸発器ファン240を駆動するファンモータ245を備えているのが示されている。センサ237は、従来の温度センサなどの、蒸発器が凍結しているか否かを判定するために使用できるいずれのタイプのセンサであってもよい。しかしながら、蒸発器235の霜を取るための加熱素子が図示されていないことに留意すべきである。何故ならば、これは、少なくともいくつかの実施の形態において、システムの費用を減らすために、加熱素子が含まれていないからである。この省略については以下により多くが述べられる。
動作において、冷液(一般に、あるタイプの従来の冷却剤から形成される)が蒸発器中に向けられる。蒸発器ファン240は、空気を蒸発器235に向け、そこを横切らせ、空気からの熱は、吸収され、蒸発器内の液体をガスに転化させるのに用いられる。この相変化は、相当な量の熱を吸収し、それゆえ、蒸発器上を流れる空気を冷却するように働く。よって、その効果は、蒸発器ファン240により、冷気が蒸発器235から放出されて、チャンバ225中に向けられ、そこで、その内部が所望の温度に維持される。冷蔵システムのタイプに応じて、蒸発器235から出る冷却剤の相はほとんどまたは完全にガス状であろう。
これにより、熱をチャンバ225から除去することができ、それゆえ、チャンバ225内にある飲料を所望の冷温に維持するように働くのが分かる。しかしながら、冷蔵システムを効果的にするために、次いで、熱は、チャンバからの余分な熱を吸収できるように、システムから排除しなければならない。
熱を排除するために、熱排除モジュール250が設けられている。冷たいガス状冷却剤が圧縮機255に向けられる。圧縮機255は、冷却剤を高圧ガスに圧縮し、この過程でその温度を上昇させ、次いで、熱気を凝縮器(または第2の熱交換器)260に向ける。凝縮器260により、高温ガスが熱を雰囲気中(例えば、システムの外部)に放出させ、この過程で冷却剤を液体に凝縮させる。次いで、この温/熱高圧液体は、膨張弁265に向けられる。圧力の降下により、液体が冷却される。次いで、冷液は蒸発器235に入り、これまでの過程が繰り返される。
熱排除モジュール250は、モータ275により駆動される随意的なファン270を備えているのが示されている。ファン270を使用することにより、凝縮器260のサイズを減少させることができる。そうでなければ、凝縮器のサイズは、受動的な熱排除技法のみしか用いられなかった場合には、十分な熱を放射するために、より大きい必要があるであろう。その上、ファンを使用することは、熱気をハウジング50から放出するのに役立つ。このことは、凝縮器260がハウジング50内に収容される場合に、特に役立つであろう。凝縮器260の温度などの、動作の所望のパラメータを検出するために、凝縮器260にセンサ262が設けられていてもよい。
図5は、冷却された飲料を消費者に提供するために用いられる方法を示している。最初に、工程510において、チャンバ225内に追加の冷却が要求されると判定される。これは、チャンバ225内に配置されたセンサ227から受信した信号に基づくであろうと認識できる。あるいは、外部温度と組み合わされた時間に基づくアルゴリズムを用いることまたはチャンバの外部であるが密接に近接して配置されたセンサを使用することなどの、冷却の必要性を判定する他の方法を実施してもよい。
次いで、工程515において、圧縮機255および蒸発器ファン240がオンにされる。これが反復動作の第1部分である。それゆえ、ここに用いたように、反復動作は、圧縮機および/または蒸発器ファンを作動させまたはオンにし、次いで、それをオフにすることを称する。それゆえ、ある構成部品の反復動作は、その構成部品をオン状態に切り換え、次いで、この構成部品をオフ状態に切り換えることを含む。オン状態は、いくつかの断続的な停止と始動を含むが、一般に、一時期に亘り連続的であることに留意されたい。したがって、工程515において、圧縮機255および蒸発器ファン240の両方がオン状態に切り換えられる。
ある実施の形態において、オン状態とオフ状態の間の切換えは、圧縮機255および蒸発器ファン240の両方について、実質的に同時である。代わりの実施の形態において、蒸発器ファン240は、オンにされる前に、所定の遅延を有する。別の実施の形態において、蒸発器ファン240は、圧縮機255がオンにされた後にオンにされるが、蒸発器235の温度を示す温度センサ(または他のタイプのセンサ)に蒸発器ファン240が関連付けられるオン状態への切換えの実際のタイミングは、状態変化が生じるべきようなものである。例えば、ある実施の形態において、蒸発器ファン240は、蒸発器235がチャンバの内部229の温度より低くなるまで、オンにされるのが遅延されるであろう。
次に、工程520において、圧縮機255および蒸発器ファン240がオフに切り換えられる。これが反復動作の第2部分である。ある実施の形態において、蒸発器ファン240のオフへの切換えは、圧縮機255のオフへの切換えと実質的に同時である。代わりの実施の形態において、蒸発器ファン240は、圧縮機255がオフにされた後にオフにされてもよい。その遅延は、所定の遅延であっても、またはセンサから受信された信号に基づいてもよい。例えば、蒸発器ファン240は、蒸発器235の温度がチャンバの内部229の温度に近くなるか等しくなったら、一旦、停止されてもよい。
それゆえ、蒸発器ファン240の反復動作は、圧縮機255の反復動作と同時である(例えば、直接基づく)。蒸発器ファン240が絶えず運転したままにならないので、この手法により、エネルギー消費が最小になることが認識されよう。この点に関して、蒸発器235の霜を取るための加熱素子がないことは、ある実施の形態にとって重要である。何故ならば、一般に、蒸発器ファン240を圧縮機255とともに反復動作させる試みには、蒸発器235の霜を取るための加熱素子を使用する必要があると考えられるからである。ここで、システムの温度により、蒸発器235の霜取りを必要とせずに、システムが適切に機能することが可能になることが発見された。その上、蒸発器ファン240を定期的に反復動作させることによって、必要とされる霜取りに対処できる。それゆえ、最小の熱しかシステムに加えられず、蒸発器ファン240を連続的に運転させるのに要するエネルギーが避けられる。これには、著しい効率利得を提供するという利点がある。例えば、選択された自動販売システム10の構成に応じて、約30パーセントの範囲のエネルギー消費の減少が可能である。
次に、工程525において、商品の要求が受理される。一般に、これには、ある種類の通貨で直接的に、またはユーザに属する口座に関連するクレジットカードまたは他の機構により電子的に、ユーザが支払いを行うことを含む。ユーザ・インターフェース100は、支払いが受理されたことを示し、さらに、ユーザに、ユーザが選択を行うべきであることを示すスクリーンを備えてよい。一旦、ユーザが支払いを行ったら、次いで、ユーザは選択を行う。一般に、選択工程は、ユーザが、ハウジングに表示された絵や写真に関連する、ボタンなどの選択要素122を作動させることを含む。
次いで、工程530において、商品が送達される。上述したように、特に、飲料充填容器の送出がどのように行われるかについて、バリエーションが存在する。例えば、重力に基づく送達システムおよびコンベヤに基づく送達システムが、飲料充填容器を送達する例示の方法である。しかしながら、飲料充填容器以外の商品が送達される場合、送達システムは、適切に構成すべきである。それゆえ、商品を冷蔵チャンバから、ユーザがその商品を取ることのできる位置まで移送するのに使用される技法は、重要ではなく、この開示は、この点に関して、制限することを意図していない。
図6は、蒸発器ファン602が圧縮機604と同調して運転されている自動販売機配線図を示している。従来技術のシステムは、点606と608の間の接続を含み、点612と614の間の導線610は含まない。従来技術のシステムについて、蒸発器ファン602の制御は、圧縮機604の制御から独立している。点606と608の間の接続を除去し、点612と614の間に導線610を提供することにより、電力が蒸発器ファン602および圧縮機604に同時に印加される。蒸発器ファン602を圧縮機604と同調して運転することによって、蒸発器に結氷を蓄積させずに、エネルギーを節約することができる。ある実施の形態において、冷却チャンバと冷却チャンバ内の製品を暖めずに、また製品の仕様内に維持して、エネルギーが節約されるであろう。
本発明を、その好ましい例示の実施の形態に関して記載してきた。この開示を検討すれば、当業者には、添付の特許請求の範囲の精神内で数多くの他の実施の形態、改変およびバリエーションが想起されるであろう。
自動販売機の実施の形態の等角図 自動販売機システムの実施の形態の概略図 自動販売機の制御システムの実施の形態の部分概略図 自動販売機の冷却システムの実施の形態のレイアウト図 本発明の1つ以上の態様による、冷却飲料を提供する方法を示す流れ図 本発明の実施の形態による、蒸発器ファンが圧縮機と同時に運転される自動販売機の配線図
符号の説明
10 自動販売システム
50 ハウジング
100 スクリーン
122 選択要素
150 飲料送出モジュール
170 送達モジュール
200 制御モジュール
202 処理モジュール
220 冷蔵モジュール
230 冷却モジュール
225 チャンバ
235 蒸発器
240,602 蒸発器ファン
250 熱排除モジュール
255,604 圧縮機
260 凝縮器

Claims (21)

  1. 冷却された飲料を消費者に提供する方法において、
    (a) チャンバの内部が冷却を必要としていることを判定する工程、
    (b) 圧縮機の反復動作と共に蒸発器ファンを反復動作させる工程であって、オン状態に切り換え、次いで、オフ状態に切り換えることを含む反復動作工程、
    (c) 前記チャンバ内に収容された商品の承認された選択を受理する工程、および
    (d) 選択された前記商品を冷たい状態で自動的に提供する工程、
    を有してなる方法。
  2. 前記蒸発器ファンの反復動作工程が、ファンをオン状態に切り換え、次いで、ファンをオフ状態に切り換える各工程を含み、前記圧縮機の反復動作工程が、圧縮機をオン状態に切り換え、次いで、圧縮機をオフ状態に切り換える各工程を含み、前記ファンのオン状態が前記圧縮機のオン状態と実質的に同時に始まることを特徴とする請求項1記載の方法。
  3. 前記ファンのオフ状態が、前記圧縮機のオフ状態と実質的に同時に始まることを特徴とする請求項2記載の方法。
  4. 前記ファンのオフ状態が、前記圧縮機のオフ状態が始まった後に始まることを特徴とする請求項2記載の方法。
  5. 前記ファンのオフ状態が、温度センサから受信した信号に応答して始まることを特徴とする請求項4記載の方法。
  6. 前記蒸発器ファンの反復動作工程が、ファンをオン状態に切り換え、次いで、ファンをオフ状態に切り換える各工程を含み、前記圧縮機の反復動作工程が、圧縮機をオン状態に切り換え、次いで、圧縮機をオフ状態に切り換える各工程を含み、前記ファンのオン状態が、前記圧縮機のオン状態が始まった後に始まり、前記ファンのオフ状態が、前記圧縮機のオフ状態が始まった後に始まることを特徴とする請求項1記載の方法。
  7. (c)の受理工程が、
    (i) 支払いが行われたことを判定する工程、および
    (ii) 支払いが行われたことの判定に応答して、前記商品の選択に関連するユーザの入力を受諾する工程、
    を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  8. 前記商品が、炭酸飲料が充填された飲料容器であることを特徴とする請求項1記載の方法。
  9. (e) 所定の期間後にある間隔で前記蒸発器ファンを反復動作させる工程であって、前記蒸発器上の結氷の蓄積を防ぐ工程、
    をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
  10. 飲料自動販売システムにおいて、
    ハウジング、
    前記ハウジングに搭載されたユーザ・インターフェースであって、ユーザからの飲料の承認された飲料の選択を受諾するように構成されたユーザ・インターフェース、
    前記ハウジングに関する飲料送出モジュールであって、送達された飲料へのアクセスを提供するように構成された飲料送出モジュール、
    前記ハウジング内の少なくとも部分的に位置し、一連の飲料を冷却状態で保持するように構成された冷蔵モジュールであって、第1のファンと蒸発器を備え、該第1のファンが該蒸発器に渡り空気を向けるように構成されている冷蔵モジュール、
    承認されたユーザの選択に応答して、飲料を前記冷蔵モジュールから前記飲料送出モジュールに送出するように構成された送達モジュール、
    前記蒸発器と流体連絡した圧縮機および凝縮器を備えた熱排除モジュール、および
    前記圧縮機の反復動作と共に前記第1のファンを反復動作させるように構成された制御モジュール、
    を備えたシステム。
  11. 前記冷蔵モジュールが、前記蒸発器を暖めるように構成された加熱素子を備えていないことを特徴とする請求項10記載のシステム。
  12. 前記反復動作がオン状態およびオフ状態を含み、前記制御モジュールが、前記第1のファンおよび前記圧縮機のオン状態を実質的に同時に始めさせるように構成されたことを特徴とする請求項10記載のシステム。
  13. 前記制御モジュールが、前記第1のファンのオフ状態を、前記圧縮機のオフ状態と実質的に同時に始めさせるように構成されたことを特徴とする請求項12記載のシステム。
  14. 前記制御モジュールが、前記第1のファンのオフ状態を、前記圧縮機のオフ状態の後に始めさせるように構成されたことを特徴とする請求項12記載のシステム。
  15. 前記第1のファンのオフ状態が、前記圧縮機のオフ状態から所定の期間後に始まることを特徴とする請求項14記載のシステム。
  16. 前記第1のファンのオフ状態が、センサから受信した信号に応答して始まることを特徴とする請求項14記載のシステム。
  17. 前記熱排除モジュールが、前記凝縮器に渡り空気を向けるように構成された第2のファンをさらに備えることを特徴とする請求項10記載のシステム。
  18. 前記反復動作がオン状態およびオフ状態を含み、前記制御モジュールが、前記第1のファンのオン状態を前記圧縮機のオン状態の後に始めさせるように構成されたことを特徴とする請求項10記載のシステム。
  19. 自動販売機のための熱交換システムにおいて、
    温度センサ、
    冷却されることが望ましいチャンバ内に位置するように構成された蒸発器、
    前記蒸発器に空気を向けるように構成されたファン、
    前記蒸発器と流体連絡した圧縮機、
    前記蒸発器および前記圧縮機と流体連絡した凝縮器、
    前記凝縮器および前記蒸発器の間に位置し、それらと流体連絡した膨張弁、および
    前記温度センサにより提供された信号に応答して前記圧縮機を反復動作させるように構成された制御モジュールであって、前記圧縮機を反復動作に応答して前記ファンを反復動作させるように構成された制御モジュール、
    を備え、前記蒸発器の霜取りを行うための加熱素子が設けられていないことを特徴とするシステム。
  20. 前記制御モジュールが、前記圧縮機の始動および停止と実質的に同時に前記ファンを始動し停止させるように構成されたことを特徴とする請求項18記載のシステム。
  21. 前記制御モジュールが、前記圧縮機が停止してから所定の期間後に前記ファンを停止させるように構成されたことを特徴とする請求項18記載のシステム。
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