JP2009151418A

JP2009151418A - 自動販売機

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Publication number: JP2009151418A
Application number: JP2007326911A
Authority: JP
Inventors: Toshikazu Sakai; 寿和境; Tatsuya Seo; 達也瀬尾
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2007-12-19
Publication date: 2009-07-09
Anticipated expiration: 2027-12-19
Also published as: JP5157418B2

Abstract

【課題】缶飲料などの商品を冷却する際の廃熱を用いて加温する自動販売機に関し、貯蔵室全体に対して加温設定となるホット／コールド切替室の容積が小さい場合、室外熱交換器に比べて室内熱交換器の内容積が極めて小さくなり、ホット／コールド切替室を加温する際に冷媒量過多となる。そこで、必要な循環冷媒量を調整して、圧縮機の耐久性低下を防止する自動販売機を提供することを目的とする。
【解決手段】ホット／コールド切替室の加温温度が所定値以上になると、室外熱交換器７に余剰冷媒を貯留することによって、容積が小さいホット／コールド切替室１を加温する際に冷媒量過多を防止し、圧縮機８の耐久性低下を防止することができる。
【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、冷却によって生じる廃熱を利用して同時に加温を行う冷却加温システムを有した自動販売機に関するものである。

近年、自動販売機に対する消費電力量削減の要求が高まってきており、消費電力量削減手段として、冷却によって生じる廃熱を利用して商品が保管された貯蔵庫を加温するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら従来の自動販売機を説明する。

図６は従来の自動販売機の冷媒回路図である。

図において、第１熱交換器２００が設けられた冷却専用の第１収納庫２０１と、第２熱交換器２０２が設けられ、冷却と加温に切換える使用される冷却・加温用の第３収納庫２０３とを備えている。圧縮機２０４から吐出された冷媒を凝縮器２０５およびキャピラリチューブ２０６，２０７を経て両熱交換器２００，２０２に供給可能とする冷却専用回路２１０と、圧縮機２０４から吐出された冷媒を第２熱交換器２０２およびキャピラリチューブ２０６を経て第１熱交換器２００に供給可能とする冷却・加温用回路２１２とから冷凍装置を構成し、圧縮２０４から吐出された冷媒は冷却専用回路２１０に流すか、冷却・加温用回路２１２に流すか制御する。

これによって、従来、凝縮器によって捨てられていた高温高圧冷媒の熱量を有効に活用し、加熱に寄与させることができ省エネを図ることができる。
特開平５−１１８６９８号公報

しかしながら、上記従来の構成では、貯蔵室全体に対して、加温設定される収納庫の容積が小さい場合、凝縮器２０５に比べて第２熱交換器２０２の内容積が極めて小さくなり、収納庫を加温する場合に冷媒量過多となる。この結果、凝縮温度の異常な上昇、あるいは過剰な液冷媒の圧縮機２０４への流入などが生じて、圧縮機２０４の耐久性が低下する。そこで、収納庫を加温する際に凝縮器の内容積に合わせて必要な循環冷媒量を調整する機構が望まれている。

本発明は、従来の課題を解決するもので、収納庫を加温する際に必要な循環冷媒量を調整して、圧縮機の耐久性低下を防止する自動販売機を提供することを目的とする。

また、上記従来の構成では、貯蔵室全体に対して、容積が小さい蒸発器を備えた貯蔵室を冷却しながら同時に凝縮器を用いて収納庫を加温する際に、貯蔵室に設置された能力の小さい蒸発器で加温に必要な熱交換量を確保するため、蒸発温度を著しく低下させる必要が生じる。この結果、圧縮比の上昇に伴い吐出ガス温度の異常な上昇が生じて、圧縮機の耐久性が低下する。そこで、加温能力を確保しながら、圧縮機を安定して動作させる機構および制御方法が望まれている。

本発明は、従来の課題を解決するもので、ホット／コールド切替室を加温する際に蒸発温度の低下を抑制して、圧縮機の耐久性低下を防止す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、収納庫を室内熱交換器の放熱量によって加温する際に、必要な循環冷媒量を調整して、余剰冷媒を室外熱交換器に貯留するものである。

これによって、容積が小さいホット／コールド切替室を加温する際に冷媒量過多を回避して圧縮機の耐久性低下を防止するものである。

また、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、ホット／コールド切替室を加温する際に複数の貯蔵室を同時に冷却するものである。

これによって、ホット／コールド切替室を加温する際に加温能力を確保しながら、蒸発温度の低下を抑制して圧縮機の耐久性低下を防止するものである。

本発明の自動販売機は、室外熱交換器に余剰冷媒を貯留することによって、内容積が小さいホット／コールド切替室を加温する際に冷媒量過多を回避し圧縮機の耐久性低下を防止することができるとともに、収納室の大きさにかかわらず加温能力を確保することができ、商品の適温加熱を行うことができる。

請求項１に記載の発明は、複数の商品収納室を有し、前記商品収納室としてコールド専用室とホット／コールド切替室を備え、前記コールド専用室内に室内を冷却する蒸発器、前記ホット／コールド切替室内に室内を冷却する切替室蒸発器と室内を加温する切替室熱交換器とを配置し、前記商品収納室外に前記蒸発器、前記切替室蒸発器および前記切替室熱交換器と接続される圧縮機および室外熱交換器を配置した自動販売機であって、前記ホット／コールド切替室を冷却する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記室外熱交換器を通って前記切替室蒸発器と前記蒸発器に供給され、前記ホット／コールド切替室を加温する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記切替室熱交換器を通った後、前記蒸発器に供給されるように冷媒流路を切替えるものであって、前記ホット／コールド切替室の加温温度が所定温度以上の場合、前記圧縮機から前記室外熱交換器へ直接冷媒を流す冷媒流路を構成したので、余剰冷媒を室外熱交換器に貯留することによって、内容積が小さいホット／コールド切替室を切替室熱交換器によって加温する際に、冷媒量過多による放熱温度の異常な上昇を防止することで商品の異常過熱を防止し、さらに圧縮機の耐久性低下を防止することができる。

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、室外熱交換器の出口側に蒸発器に接続される冷媒流路と分岐して、圧縮機の吸入配管に直接接続される還流配管を備えたので、設定した温度に商品を維持するように室外熱交換器に貯留する余剰冷媒量を調整することができ、容積が小さいホット／コールド切替室を加温する際に、冷媒量過多による放熱温度の異常な上昇を防止して、圧縮機の耐久性低下を防止することができるとともに、外気温度や負荷の変動などによって循環冷媒量が不足して所定の放熱温度が得られずに効率低下を招くことがなく、必要な循環冷媒量を調整することができる。

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、３室以上の商品収納室を、区画壁を隔てて左右横並びに備え、ホット／コールド切替室の切替室熱交換器に冷媒を流して加温する場合に、少なくとも２室以上の他の前記商品収納室を冷却設定とし、複数の蒸発器に冷媒を流して圧縮機を運転するので、高い蒸発温度を維持しながら加温に必要な熱交換量を確保することができ、圧縮比の上昇を抑制して圧縮機の耐久性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３に記載の発明において、複数の蒸発器を直列に接続する自動販売機であるので、高い蒸発温度を維持しながら加温に必要な熱交換量を確保することができ、圧縮比の上昇を抑制して圧縮機の耐久性低下を防止することができるとともに、直列に接続した蒸発器の負荷の割合が変化して特定の蒸発器が能力不足となっても自動的に他の蒸発器が補うことで常に安定した加温能力が得られる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、ホット／コールド切替室の切替室熱交換器に冷媒を流して加温する場合、前記ホット／コールド切替室に隣合う商品収納室内に配置された蒸発器が上流となるように直列接続するので、外気温度の変化に係わらず常に加温設定にあるホット／コールド切替室からの伝熱による負荷が発生しやすい隣合う貯蔵室を優先して冷却するので、蒸発器は効率よく排熱を回収することができ、常に安定した加温能力が得られる。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、より上流側にある蒸発器を設置した冷却設定の貯蔵室を優先して冷却する自動販売機であるので、下流側にある蒸発器を設置した貯蔵室が過冷になることがない。

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本体の正面から見た内部構成を示す構成図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は同実施の形態の自動販売機の冷媒回路図、図４は同実施の形態の自動販売機のホット／コールド切替室内の模式図、図５は同実施の形態の自動販売機の圧縮機と加温ヒータの動作を示すタイミングチャートである。

図１、図２において、自動販売機１００は缶飲料商品を冷却あるいは加温販売するものであり、前面を開口した断熱箱体からなる本体１０１と、この本体１０１に片側を回動自在に枢支された開閉自在の外扉１０２が構成されている。外扉１０２の下部には販売口１０３が配置されている。

この外扉１０２の後方には、前面開口部を開閉自在の断熱扉１０４で閉塞し、商品収納庫１０５が本体１０１内に形成されている。この商品収納庫１０５内は、図１のように、内部に真空断熱材が充填された区画壁１０６，１０７により左右３室に区画されており、区画壁１０７の右側部には冷却と加温のいずれかを選択して切り替え可能な第１商品収納室１（ホット／コールド切替室１ともいう）が形成され、区画壁１０６と区画壁１０７間に位置した中央部には冷却と加温のいずれかを選択して切り替え可能な第２商品収納室２（ホット／コールド切替室２ともいう）が形成され、区画壁１０６の左側部には第３商品収納室３（コールド専用室３ともいう）が形成されている。

また、それぞれの収納室１，２，３内には、商品を横倒し姿勢で上下方向に収納する収納棚１０８が商品収納庫１０５の上部に吊り下げられており、商品が内部に収納されている。そして収納棚１０８の下部には選択された商品を搬出する搬出装置１０９が配置され、商品を１個ずつ下方に落下させる。搬出装置１０９の下方には販売口１０３に向かって傾斜したシュート１１０が配置されており、各収納棚１０８から排出された商品は、このシュート１１０上に落下し、転動して販売口１０３に導かれるものである。

シュート１１０の下側には、商品収納室１，２，３にそれぞれ対応して第１冷却加温室１１１，第２冷却加温室１１２，冷却専用室１１３が備えられている。第１冷却加温室１１１内には第１商品収納室１を冷却するときに冷媒を流す第１蒸発器４（切替室蒸発器ともいう）と、加温するときに冷媒を流す第１室内熱交換器２０（あるいは切替室熱交換器２０ともいう）を備えている。

また図２より、第１冷却加温室１１１内は、冷却時に冷却された空気あるいは加温時に加温された空気を収納棚１０８へ強制送風する室内ファン２７が備えられ、また加温時において低外気温時や設定された加温温度に加温安定するまでの負荷が大きい過渡期状態時に通電する加温ヒータ（電気ヒータ）３４を備えている。

そして図２のように、第１蒸発器４と第１室内熱交換器２０は室内ファン２７に対して吸込み側に、加温ヒータ３４は吐出側に配置されている。第１蒸発器４と第１室内熱交換器２０とは共にフィンチューブ熱交換器で構成され、フィンを介してカスケード熱交換することができる構成で、自動販売機本体１０１の奥行方向に並べて配置されている。

実施の形態の場合、加温ヒータ３４から第１室内熱交換器２０までの距離が遠くなるようにして加温ヒータ３４の熱影響を第１室内熱交換器２０が受けないように、吸込み側から吐出側に向かって、第１室内熱交換器２０、第１蒸発器４、室内ファン２７そして加温ヒータ３４の順にほぼ直線状に並べて配置している。

また第２冷却加温室１１２内には第２蒸発器５、第２商品収納室２を加温する場合は加温時に通電する加温ヒータ（電気ヒータ）２６を備えている。また、冷却専用室１１３内には、第３蒸発器６を備えている。また各室２，３には商品収納室１と同様に、それぞれ庫内ファン２７があり、強制送風して庫内を強制的に循環させ、各室１，２，３それぞれの収納棚１０８の下方に備えた庫内センサー１１９によって庫内を適温に制御する。また、外扉１０２の内側下方で、機械室１１７の前方に外気温度センサ１２０が備えられている。

本体１０１の下方には、商品収納庫１０５の下部に備えた区画壁１１６によって区画された機械室１１７を形成している。

次に機械室１１７内の構成について説明する。

図１、図２に示すように、本実施の形態の自動販売機は、各商品収納室に設けた蒸発器４，５，６と、商品収納室１内に備えた第１室内熱交換器２０と、蒸発器４、５、６の膨張機構９，１０，１１と、機械室１１７に配置された圧縮機８そして室外熱交換器７とは配管で接続された冷却加温サイクルを形成している。また機械室１１７の前面側に配置した室外熱交換器７の後方に庫外ファンである第１冷却ファン３０と第２冷却ファン３１とを左右に並べて配置し、第１冷却ファン３０と第２冷却ファン３１は、室外熱交換器７で放熱された空気を吸い込んで、圧縮機８に吐出して、圧縮機８が高温になるのを阻止して信頼性を確保し、あるいは第１蒸発器４、第２蒸発器５および第３蒸発器６の除霜水を貯める蒸発皿５９に吐出して除霜水の蒸発促進を図る。

また第１冷却ファン３０と第２冷却ファン３１とは、印加電圧により回転数が可変できるＤＣモータを採用したＤＣファンである。

また、図１のように第１商品収納室１と第２商品収納室２は第３商品収納室よりも横幅スペースが狭く、図のように第１商品収納室１と第２商品収納室２は内部に収納棚１０８を１列配置するのに対して第３商品収納室３は収納棚を２列配置している。このため第１商品収納室１を冷却する第１蒸発器４と第２商品収納室２を冷却する第２蒸発器５は第３商品収納室３を冷却する第３蒸発器６の内容積の半分程度であり、外形寸法もこれに応じて半分程度となっている。

したがって、第３蒸発器６に比べて第１蒸発器４と第２蒸発器５の熱交換能力は半分程度となる。また、同様に第１商品収納室１内に収納された第１室内熱交換器２０は第１蒸発器４とほぼ同内容積であり、室外熱交換器７の内容積は蒸発器４，５，６の総和とほぼ同内容積であるため、室外熱交換器７に比べて第１室内熱交換器２０は外形寸法および内容積が１／４程度と小さく、熱交換能力も１／４程度と小さくなる。

図３より冷媒回路構成を具体的に説明すると、圧縮機８から吐出した配管は第１室内熱交換器２０と室外熱交換器７とを並列接続するように第１分岐配管５０と第２分岐配管５１とに分岐し、第１分岐配管５０に第１室内熱交換器２０が接続され、第２分岐配管５１に室外熱交換器７が接続されている。

また、圧縮機８の吐出冷媒の流路を切換える開閉弁２１、２２を有し、開閉弁２１は第２分岐配管５１の室外熱交換器７の入口側に配置され、開閉弁２２は第１分岐配管５０の第１室内熱交換器２０の入口側に配置されている。第１室内熱交換器２０の出口側に接続された第１接続配管５２には開閉弁２４が、室外熱交換器７の出口側に接続された第２接続配管５３には開閉弁２３が配置され、その後、合流して１つの配管となって接続されており、開閉弁２１，２２と同期して開閉動作する。

また図３のように、第１接続配管５２と第２接続配管５３は合流した後、蒸発器４，５，６は膨張機構９，１０，１１を介して並列接続されている。膨張機構９，１０，１１はそれぞれ通過する冷媒の圧力を低下するとともに閉塞機能を有した膨張弁である。そして蒸発器５の出口配管は蒸発器６の入口配管に直列接続される直列配管３３を構成している。

また第１室内熱交換器２０の出口側に第１接続配管５２から分岐接続される第１還流配管５５を備え、蒸発器４，６の出口配管である圧縮機８の吸入配管５４に接続されている。また第１還流配管５５には流路を開閉する開閉弁２５が備えられている。

そして室外熱交換器７の出口側で第２接続配管５３から分岐配管接続した第２還流配管５６を備え、第２還流配管５６は圧縮機８の吸入配管５４に接続される。また第２還流配管５６の流路を開閉制御して室外熱交換器７に貯留する冷媒量を調節する貯留量調整弁５７を第２還流配管５６に備えている。また第１室内熱交換器２０には第１室内熱交換器２０の温度を検知する第１室内熱交換器温度センサ５８が備えられている。また第２商品収納室２の蒸発器５の前方には加温ヒータ２６が配置している。

また、冷媒としては、自然冷媒で可燃性冷媒のイソブタンを使用している。

以上のように構成された実施の形態１における自動販売機について、以下その動作を説明する。

ホット／コールド切替室１とホット／コールド切替室２を冷却する場合、開閉弁２１と開閉弁２３を開にし、開閉弁２２と開閉弁２４および貯留量調整弁５７を閉とし圧縮機８を駆動する。これによって、圧縮機８から吐出された冷媒は、室外熱交換器７で凝縮された後、それぞれ膨張弁９、膨張弁１０、膨張弁１１で減圧されて、第１蒸発器４、第２蒸発器５、第３蒸発器６へ供給されて、各収納室１，２，３を冷却する。ここで、第２蒸発器５に供給された冷媒は直列配管３３を通って第３蒸発器６に供給される。そして、第１蒸発器４、第２蒸発器５、第３蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。

また、開閉弁２２は閉状態となっているが、実際には完全に閉じた状態を維持することはできず、冷媒が開閉弁２２を通過して第１室内熱交換器２０に導かれ滞留することになる。このため開閉弁２５を予め、あるいは所定時間経過すれば開状態にして第１室内熱交換器２０内の冷媒を第１還流配管を介して吸入配管５４へ導き圧縮機８へ戻すものであります。これによって冷却加温サイクルの封入冷媒量の適正化を図ることができ、無駄な冷媒量を削減できる。特に可燃性冷媒の少冷媒化を図れるので、防爆性を高めることができる。

また、膨張弁１０と膨張弁１１は常にどちらか一方を閉塞する制御としている。そして、コールド専用室３よりもホット／コールド切替室２を優先して冷却するように制御し、膨張弁１０を開けて第２蒸発器５に冷媒を流しながら第３蒸発器６に余剰な液冷媒を供給して、ホット／コールド切替室２と同時にコールド専用室３を冷却して、コールド専用室３が所定温度以上になれば、またはホット／コールド切替室２が適温になれば膨張弁１１を開けて膨張弁１０を閉じ、第３蒸発器６に冷媒を流してコールド専用室３を単独で冷却することを繰り返す。

この結果、熱交換能力の小さい第２蒸発器５を単独で冷却する場合に比べて、第２蒸発器５と第３蒸発器６を直列で冷却する場合はより大きい蒸発能力を確保することができるので、蒸発温度を高く設定して効率の良い運転ができる。なお、膨張弁９は膨張弁１０および膨張弁１１と独立して開閉制御し、ホット／コールド切替室１を単独あるいは他の貯蔵室と同時に冷却することができる。

次に、ホット／コールド切替室１を加温し、ホット／コールド切替室２を冷却する場合、開閉弁２１、２３、２５、膨張弁９および貯留量調整弁５７を閉とし、開閉弁２２と開閉弁２４を開として圧縮機８を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、第１室内熱交換器２０で放熱した後、それぞれ膨張弁１０、膨張弁１１で減圧されて、第２蒸発器５、第３蒸発器６へ供給される。そして、第２蒸発器５、第３蒸発器６で蒸発した冷媒が圧縮機８へ還流する。

このとき、ホット／コールド切替室２とコールド専用室３の冷却は、全室冷却する場合と同様に、膨張弁１０と膨張弁１１は常にどちらか一方を閉塞する制御として冷却を行う。この場合、通常は膨張弁１０を開放して膨張弁１１を閉塞し、第２蒸発器５を上流側として下流側の第３蒸発器６へ冷媒を流している。第２蒸発器５と第３蒸発器６が直列に接続されて、両方の蒸発器５、６に冷媒を流し排熱を回収させ、これらよりも内容積の小さい第１室内熱交換器２０で放熱させてホット／コールド切替室１を加温している。

この結果、より大きい蒸発能力を確保することができるので、蒸発温度を高く設定して効率の良い運転ができるとともに、高い蒸発温度を維持しながら加温に必要な熱交換量を確保することができ、圧縮比の上昇を抑制して圧縮機の耐久性低下を防止することができる。さらに、加温設定であるホット／コールド切替室１に隣接し、負荷の大きいホット／コールド切替室２に設置された第２蒸発器５を上流側にして第３蒸発器６と直列接続して冷却しているので、隣接するホット／コールド切替室１からの伝熱によりホット／コールド切替室２は温度上昇しやすいため、第２蒸発器５は効率よく排熱を回収し、直列接続で運転する割合が増加して蒸発温度を高く設定してさらに効率の良い運転ができる。

また、外気温度が低下してホット／コールド切替室２とコールド専用室３の両方の負荷が小さくなり、ホット／コールド切替室１に対する加温能力が十分得られなくなった場合、加温ヒータ３４を稼働することでホット／コールド切替室１を温度調整する。

このとき、加温ヒータ３４の稼動とは独立して圧縮機８を運転するが、室内ファン２７の吐出側に加温ヒータ３４を設置し、吸込み側に第１室内熱交換器２０を配置しているので、加温ヒータ３４の稼働時に輻射熱によって第１室内熱交換器２０が暖められて凝縮温度が異常に上昇することや、第１室内熱交換器２０の出口側の液冷媒量が減少して蒸発温度が異常に低下することを回避することができる。

そして、実施の形態のように、ホット／コールド切替室１のスペースが小さいため、第１室内熱交換器２０の内容積も小さく、第２商品収納室２および第３商品収納室３を冷却する場合に、第２蒸発器５と第３蒸発器６の総内容積に対して、第１室内熱交換器２０の内容積は極めて小さくなり、冷媒量過多となって異常な放熱温度上昇となり第１室内熱交換器温度センサ５８の検知温度が所定値を越えた場合、所定時間の間、開閉弁２１を開放して圧縮機８から吐出される冷媒の一部（余剰冷媒）を第２分岐配管５１に流して室外熱交換器７へ導き、開閉弁２３および貯留量調整弁５７を閉じて貯留し、冷媒循環量を少なく調整して放熱温度が高くなりすぎるのを抑制する。

そして第１室内熱交換器温度センサ５８の検知温度が所定値を下回った場合、所定時間の間、貯留量調整弁５７を開放して室外熱交換器７に貯留された冷媒の一部を第２還流配管５６を介して圧縮機８に回収する。そして開閉弁２１を閉じて循環冷媒量が増えた圧縮機８で第１室内熱交換器２０へ冷媒を吐出し、下回った所定温度を適温まで回復させることができる。

加温時、開閉弁２３は閉塞された状態で、圧縮機８から第２分岐配管５１、室外熱交換器７、貯留量調整弁５７を介して第２還流配管５６を通って圧縮機８に戻るので、高低圧配管を接続したサイクルとなっていないので、室外熱交換器７で凝縮されて液冷媒とならないので、液冷媒が圧縮機８に回収されることはなく、また室外熱交換器７に貯留する冷媒量は全冷媒量に対して微少な冷媒量であり、圧縮機８の信頼性を維持することができる。

この結果、ホット／コールド切替室１が狭小で第１室内熱交換器２０の内容積も小さくなり、冷媒循環量が過多となって、第１室内熱交換器２０の熱交換能力が十分確保できない場合でも、余剰冷媒を室外熱交換器７に貯留することで第１室内熱交換器２０の放熱温度が異常に上昇することを防止することができ、通常５５℃に加温される商品が、それ以上の温度に加温されて利用者が火傷するのを防止することができる。

また、負荷変動によって、余剰冷媒を室外熱交換器７に貯留した後に、ホット／コールド切替室１の温度が低下して第１室内熱交換器２０の放熱温度が低下した場合でも、貯留量調整弁５７を開放して室外熱交換器７に貯留された冷媒の一部を圧縮機８に回収することで冷媒循環量を増やし第１室内熱交換器２０の放熱温度を回復することができるので、ホット／コールド切替室１を効率よく加温することができる。

次に、ホット／コールド切替室１とホット／コールド切替室２を加温する場合、開閉弁２１、２３、２５、貯留量調整弁３１および膨張弁９，１０を閉じ、開閉弁２２、２４を開放して圧縮機８を駆動する。圧縮機８から吐出された冷媒は、第１室内熱交換器２０で放熱した後、膨張弁１１で減圧されて、蒸発器６へ供給されコールド専用室３を冷却する。そして、第３蒸発器６で蒸発した冷媒は圧縮機８へ還流する。

このとき、外気温度が低下してコールド専用室３の負荷が小さくなり、圧縮機８の通電率が小さくなったり、あるいはインバータ圧縮機である場合に低速運転となって冷媒循環量が低下した場合に、ホット／コールド切替室１に対する加温能力が十分得られなくなってしまう。このとき電気ヒータである加温ヒータ３４を稼働してホット／コールド切替室１の温度調整を行う。このとき、加温ヒータ３４の稼動とは独立して圧縮機８を運転するが、加温ヒータ３４を室内ファン２７の吐出側、第１室内熱交換器２０を室内ファン２７の吸込み側に設置しているので、加温ヒータ３４の稼働時は室内ファン２７を運転しているので、吐出空気が直接、第１室内熱交換器２０へ吐出されないので、加温ヒータ３４の輻射熱を直接、第１室内熱交換器２０が受けることはなく、第１室内熱交換器２０が加温ヒータ３４に暖められて放熱温度が異常に上昇することや、第１室内熱交換器２０の出口の液冷媒量が減少して蒸発温度が異常に低下することを回避できる。

また、ホット／コールド切替室２は加温ヒータ２６によって温度調整される。このとき、加温ヒータ２６と加温ヒータ３４及び圧縮機８を同時に駆動すると、電源容量を越えた電流が流れてブレークダウンする可能性があるため、図５に示したように所定時間で区切った区間毎に、加温ヒータ２６、加温ヒータ３４及び圧縮機８の内、少なくとも一つ運転を休止する。図５において、区間Ａでは圧縮機８を休止し、区間Ｂでは加温ヒータ３４を休止し、区間Ｃでは加温ヒータ２６を休止する。

そして、第１室内熱交換器温度センサ５８の検知温度が所定値を越えた場合、所定時間の間、開閉弁２１を開放して余剰冷媒を室外熱交換器７に貯留し、第１室内熱交換器温度センサ５８の検知温度が所定値を下回った場合、所定時間の間、貯留量調整弁３１を開放して室外熱交換器７に貯留された冷媒の一部を第２還流配管５６を介して圧縮機８に回収する。

この結果、ホット／コールド切替室１が狭小で第１室内熱交換器２０の内容積も小さくなって熱交換能力が十分確保できない場合でも、余剰冷媒を室外熱交換器７に貯留することで第１室内熱交換器２０の放熱温度が異常に上昇することを防止することができ、利用者に適温加熱した商品を提供することができる。

また、負荷変動によって、余剰冷媒を室外熱交換器７に貯留した後に、ホット／コールド切替室１の温度が低下して第１室内熱交換器２０の放熱温度が低下した場合でも、貯留量調整弁５７を開放して室外熱交換器７に貯留された冷媒の一部を回収することで第１室内熱交換器２０の放熱温度を回復することができるので、ホット／コールド切替室１を効率よく加温することができる。

なお、図１および図２で示した実施の形態では蒸発器４とは独立してホット／コールド切替室１内に第１室内熱交換器２０を設置したので、それぞれ冷却と加温に適した熱交換器構成とすることができるが、冷媒流路を切り換えて蒸発器４を凝縮器２０として使用してもよい。

また冷媒として可燃性冷媒を使用したが、可燃性ではない自然冷媒の二酸化炭素や、地球温暖化係数の低いＨＦＣ系冷媒を使用しても同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明の自動販売機においては、ホット／コールド切替室を加温する場合に室外熱交換器に余剰冷媒を貯留することによって、狭小なホット／コールド切替室を加温する際に、冷媒量過多を回避し圧縮機の耐久性低下を防止することができるとともに、適温加熱した商品を利用者に提供することができる。

また、本発明の自動販売機においては、ホット／コールド切替室を加温する際に複数の貯蔵室を同時に冷却することによって、加温能力を確保しながら、蒸発温度の低下を抑制して圧縮機の耐久性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、室外熱交換器に余剰冷媒を貯留することによって、狭小なホット／コールド切替室を加温する際に冷媒量過多を回避し圧縮機の耐久性低下を防止することができるとともに、ホット／コールド切替室を加温する際に複数の貯蔵室を同時に冷却することによって、加温能力を確保しながら、蒸発温度の低下を抑制して圧縮機の耐久性低下を防止することができるので、ホット飲料とコールド飲料を切り換えて保存するショーケースなどで冷却と同時に加温運転するシステムにも適用できる。

本発明の実施の形態１の自動販売機本体の正面から見た内部構成図図１のＡ−Ａ断面図同実施の形態の自動販売機の冷媒回路図同実施の形態の自動販売機のホット／コールド切替室内の模式図同実施の形態の自動販売機の圧縮機と加温ヒータの動作を示すタイミングチャート従来の自動販売機の冷媒回路図

符号の説明

１第１商品収納室（ホット／コールド切替室）
２第２商品収納室（ホット／コールド切替室）
３第３商品収納室（コールド専用室）
４第１蒸発器（切替室蒸発器）
７室外熱交換器
８圧縮機
２０第１室内熱交換器（切替室熱交換器）
５５第１還流配管
５６第２還流配管
５７貯留量調整弁
５８第１室内熱交換器温度センサ

Claims

複数の商品収納室を有し、前記商品収納室としてコールド専用室とホット／コールド切替室を備え、前記コールド専用室内に室内を冷却する蒸発器、前記ホット／コールド切替室内に室内を冷却する切替室蒸発器と室内を加温する切替室熱交換器とを配置し、前記商品収納室外に前記蒸発器、前記切替室蒸発器および前記切替室熱交換器と接続される圧縮機および室外熱交換器を配置した自動販売機であって、前記ホット／コールド切替室を冷却する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記室外熱交換器を通って前記切替室蒸発器と前記蒸発器に供給され、前記ホット／コールド切替室を加温する場合、前記圧縮機から吐出された冷媒は、前記切替室熱交換器を通った後、前記蒸発器に供給されるように冷媒流路を切替えるものであって、前記ホット／コールド切替室の加温温度が所定温度以上の場合、前記圧縮機から前記室外熱交換器へ直接冷媒を流す冷媒流路を構成したことを特徴とする自動販売機。
室外熱交換器の出口側に蒸発器に接続される冷媒流路と分岐して、圧縮機の吸入配管に直接接続される還流配管を備えたことを特徴とする請求項１に記載の自動販売機。
３室以上の商品収納室を、区画壁を隔てて左右横並びに備え、ホット／コールド切替室の切替室熱交換器に冷媒を流して加温する場合に、少なくとも２室以上の他の前記商品収納室を冷却設定とし、複数の蒸発器に冷媒を流して圧縮機を運転することを特徴とする請求項１または２に記載の自動販売機。
複数の蒸発器を直列に接続することを特徴とする請求項３に記載の自動販売機。
ホット／コールド切替室の切替室熱交換器に冷媒を流して加温する場合、前記ホット／コールド切替室に隣合う商品収納室内に配置された蒸発器が上流となるように直列接続することを特徴とする請求項４に記載の自動販売機。
より上流側にある蒸発器を設置した冷却設定の商品収納室を優先して冷却することを特徴とする請求項４または５に記載の自動販売機。