JP2009282654A - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】全ての冷却／加温室をヒートポンプ方式で冷却または加温する。
【解決手段】冷却／加温室として構成された第１、第２の収納庫１１、１２に対して、冷却用のヒートポンプ回路ＨＰ１と、加温用のヒートポンプ回路ＨＰ２とをそれぞれ設ける。ヒートポンプ回路ＨＰ１は、庫外凝縮器５１と、収納庫１１内に設置された庫内蒸発器２１と、収納庫１２内に設置された庫内蒸発器２２と、庫外凝縮器側から庫内蒸発器側へ冷媒を供給する圧縮機４１とを有する。第２のヒートポンプ回路ＨＰ２は、庫外蒸発器５２と、収納庫１１内に設置された庫内凝縮器３１と、収納庫１２内に設置された庫内凝縮器３２と、庫内凝縮器側から庫外蒸発器側へ冷媒を供給する圧縮機４２とを有する。開閉弁Ｖ１１〜Ｖ１３、Ｖ２１及びＶ２２をそれぞれ開閉制御することで、各収納庫１１、１２を個別に冷却または加温することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビン、缶またはペットボトル入り飲料等の商品を冷却または加温して販売する自動販売機に関する。

一般に、缶飲料等の自動販売機は、商品を冷却するためのヒートポンプ回路と、商品を加温するための加温機構とを備えている。加温機構は、ヒータ、ヒートポンプ回路が代表的であるが、それらを組み合わせて加温機構が構成される例もある。そして、自動販売機の内部には、断熱的に区画された複数の商品収納庫が設けられている。これら複数の収納庫は、冷却専用室と、冷却と加温が切り替え可能な冷却／加温室の２種類の庫（室）に分けられる場合が多い。

例えば特許文献１には、２つのコールド室と、１つのホット／コールド室とからなる貯蔵室を有する自動販売機が記載されている。各コールド室は、ヒートポンプ方式で冷却される。具体的に、上記自動販売機は、各コールド室の内部に設置された蒸発器と、コールド室の外部に設置された室外凝縮器と、これら蒸発器及び凝縮器の間で冷媒を循環させる圧縮機とを備えている。室外凝縮器と各蒸発器の間には、冷媒の流路切替弁が設置されている。

一方、上記ホット／コールド室は、ヒートポンプ方式で冷却または加温可能なように構成されている。具体的に、上記自動販売機は、ホット／コールド室の内部に設置した室内熱交換器と、ホット／コールド室の外部に設置した室外熱交換器と、これら２つの熱交換器の間で冷媒を循環させる圧縮機とを備えている。そして、ホット／コールド室を冷却する場合は、室外熱交換器を凝縮器、室内熱交換器を蒸発器としてそれぞれ機能させるようにし、ホット／コールド室を加温する場合は、室内熱交換器を凝縮器、室外熱交換器を蒸発器としてそれぞれ機能させるようにしている。

特開２００６−３０９７９７号公報

ヒートポンプ回路は、冷媒の循環方向を逆転することで、冷却運転と加温運転を切り替えることが可能である。上記特許文献１に記載の自動販売機においては、各々のコールド室が共通のヒートポンプ回路に接続されている。したがって、当該ヒートポンプ回路によって一方のコールド室が冷却されている場合、他方のコールド室を当該ヒートポンプ回路によって加温することが不可能であるという問題がある。

一方、上記特許文献１には、一部のコールド室をホット室として機能させることができるようにするために、当該コールド室にヒータを別途設け、ヒートポンプ回路とは別に加温可能とする構成が記載されている。

しかしながら、ヒータ単独で庫内を設定温度にまで加温するシステムは、自動販売機の電力の増大を招く。このため、冷却加温システムにヒートポンプ回路を採用することで得られる省エネルギー効果が大きく減殺されるという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、全ての冷却／加温室をヒートポンプ方式で冷却または加温することができる自動販売機を提供することにある。

本発明の一形態に係る自動販売機は、商品を収納する第１及び第２の収納庫と、第１及び第２のヒートポンプ回路と、第１及び第２の制御手段とを具備する。
上記第１のヒートポンプ回路は、庫外凝縮器と、第１及び第２の庫内蒸発器と、第１の圧縮機とを有する。上記第１の庫内蒸発器は、上記第１の収納庫内に設置されている。上記第２の庫内蒸発器は、上記第２の収納庫内に設置されている。上記第１の圧縮機は、上記庫外凝縮器側から上記第１及び第２の庫内蒸発器側へ冷媒を供給する。
上記第１の制御手段は、上記第１及び第２の庫内蒸発器に対する冷媒の供給を制御する。
上記第２のヒートポンプ回路は、庫外蒸発器と、第１及び第２の庫内凝縮器と、第２の圧縮機とを有する。上記第１の庫内凝縮器は、上記第１の収納庫内に設置されている。上記第２の庫内凝縮器は、上記第２の収納庫内に設置されている。上記第２の圧縮機は、上記第１及び第２の庫内凝縮器側から上記庫外蒸発器側へ冷媒を供給する。
上記第２の制御手段は、上記第１及び第２の庫内凝縮器に対する冷媒の供給を制御する。

本発明の一実施の形態の自動販売機は、商品を収納する第１及び第２の収納庫と、第１及び第２のヒートポンプ回路と、第１及び第２の制御手段とを具備する。

「商品」は、典型的には、ビン、缶、ペットボトル等の容器に入った冷却または加温可能な飲料類などが代表的である。これ以外にも、例えば、氷菓子類、冷却または加温可能な食品類なども上記商品に含まれる。

上記第１及び第２の収納庫は、全て冷却庫または加温庫として設定されてもよいし、一方を冷却庫、他方を加温庫として設定されてもよい。これら収納庫は、相互に断熱的に区画されることで、設定された庫内温度を効率よく維持することが可能となる。

上記第１のヒートポンプ回路は、庫外凝縮器と、第１及び第２の庫内蒸発器と、第１の圧縮機とを有する。上記第１の庫内蒸発器は、上記第１の収納庫内に設置されている。上記第２の庫内蒸発器は、上記第２の収納庫内に設置されている。上記第１の圧縮機は、上記庫外凝縮器側から上記第１及び第２の庫内蒸発器側へ冷媒を供給する。
この第１のヒートポンプ回路は、上記第１の収納庫及び／又は第２の収納庫を冷却するための冷凍回路として構成される。

上記第１の制御手段は、上記第１及び第２の庫内蒸発器に対する冷媒の供給を制御する。具体的に、第１の収納庫を冷却庫に、第２の収納庫を加温庫に設定する場合、上記第１の制御手段は、第１の圧縮機からの吐出冷媒が第１の収納庫にのみ供給されるように第１のヒートポンプ回路の冷媒流路を制御する。

上記第２のヒートポンプ回路は、庫外蒸発器と、第１及び第２の庫内凝縮器と、第２の圧縮機とを有する。上記第１の庫内凝縮器は、上記第１の収納庫内に設置されている。上記第２の庫内凝縮器は、上記第２の収納庫内に設置されている。上記第２の圧縮機は、上記第１及び第２の庫内凝縮器側から上記庫外蒸発器側へ冷媒を供給する。
この第２のヒートポンプ回路は、上記第１の収納庫及び／又は第２の収納庫を加温するための加温回路として構成される。

上記第２の制御手段は、上記第１及び第２の庫内凝縮器に対する冷媒の供給を制御する。具体的に、第１の収納庫を冷却庫に、第２の収納庫を加温庫に設定する場合、上記第２の制御手段は、第２の圧縮機からの吐出冷媒が第２の収納庫にのみ供給されるように第２のヒートポンプ回路の冷媒流路を制御する。

上記構成の自動販売機においては、収納庫を冷却するためのヒートポンプ回路と加温するためのヒートポンプ回路とが各々独立して構成されている。このため、任意の収納庫に対して冷却又は加温運転を自由に設定することが可能となる。また、全ての加温庫に対してヒートポンプ方式を利用した加温制御を実現でき、ヒータ単独による加温システムと比較して、自動販売機のランニングコストの低減を図ることが可能となる。

なお、収納庫の数は２つに限られず、３つ以上とすることができることは勿論である。この場合、全ての収納庫に対して上記第１及び第２のヒートポンプ回路を構成してもよいし、一部の収納庫は冷却専用庫または加温専用庫としてもよい。

上記第２の制御手段は、上記第２の圧縮機と上記第１及び第２の庫内凝縮器の間にそれぞれ設置された第１及び第２の開閉弁と、上記第１及び第２の開閉弁を開閉する制御ユニットとを有する構成とすることができる。
これにより、第２のヒートポンプ回路の冷媒流路を適正に制御することが可能となり、任意の収納庫に対する所望の加温制御を実現することが可能となる。

上記制御ユニットは、上記第１及び第２の開閉弁のうち一方を開放するときは他方を閉塞するように構成することができる。
この構成により、収納庫毎に個別に加温制御するのに十分な冷媒量で第２のヒートポンプ回路を構成することができる。また、加温すべき収納庫数の変動の影響を受けることがなくなるため、例えば圧縮機へ蒸発しきれていない液冷媒が流れ込む等の不具合を防止でき、当該ヒートポンプ回路を安定に稼動させることが可能となる。

また、本発明の一実施の形態に係る自動販売機は、上記第１及び第２の収納庫の内部を個別に加温可能なヒータ機構をさらに具備してもよい。この場合、上記制御ユニットは、上記第１及び第２の収納庫を加温するときであって、上記第１及び第２の開閉弁のうち閉塞されている開閉弁に接続された側の上記収納庫が所定温度以下にまで低下したときは、上記ヒータ機構を作動させて当該収納庫を加温するようにしてもよい。
これにより、第２のヒートポンプ回路による収納庫毎の個別加温制御に伴う弊害を最小限に抑えることが可能となる。また、ヒータの運転時間を最小限に設定することで、ランニングコストの上昇を抑制できるようになる。

また、本発明の一実施の形態に係る自動販売機は、上記第１及び第２の収納庫内にそれぞれ設置され、庫内の空気を循環させるための第１及び第２のファンをさらに具備してもよい。この場合、上記第１及び第２の庫内凝縮器は、上記第１及び第２の庫内蒸発器の風下側に配置されるように構成することができる。
この構成によれば、冷却運転されている収納庫において、庫内蒸発器を通過することで冷却された空気が風下側の庫内凝縮器に吹き付けられるようになる。これにより、庫内凝縮器が所定の低温度に維持されることで、当該庫内凝縮器内に存在する冷媒の蒸発が抑制される。その結果、加温運転されている他の収納庫の庫内凝縮器を通過する冷媒量の変動が抑えられ、加温用の第２のヒートポンプ回路を安定に稼動させることが可能となる。

さらに、上記第２のヒートポンプ回路は、上記第１及び第２の庫内凝縮器と前記庫外蒸発器との間を連絡する第１の配管と、上記庫外蒸発器と前記第２の圧縮機との間を連絡する第２の配管と、上記第１の配管と前記第２の配管との間で熱交換を行わせるための熱交換器とを有する構成としてもよい。
これにより、第２の圧縮機の吸入冷媒の温度を高めることが可能となり、第２のヒートポンプ回路の成績係数（動作係数）の向上を図ることが可能となる。
そして、上記第１及び第２の収納庫とは別に、上記庫外凝縮器と上記第１の圧縮機との間に上記第１及び第２の庫内蒸発器と並列的に接続された第３の庫内蒸発器を有する第３の収納庫をさらに具備していてもよい。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施の形態による自動販売機の冷却加温システムを示す配管構成図である。

本実施の形態の自動販売機１０は、その本体の内部に、例えばビン、缶、ペットボトル入りのコールド飲料又はホット飲料をそれぞれ収納可能な３つの収納庫１１、１２及び１３を備えている。

各収納庫１１〜１３は、それぞれ断熱壁で区画されており、相互に独立した商品収納庫を構成している。本実施の形態では、収納庫１１（第１の収納庫）及び収納庫１２（第２の収納庫）はそれぞれ、冷却及び加温を切り替え可能な冷却／加温室として構成されている。一方、収納庫１３（第３の収納庫）は冷却室として構成されている。

第１の収納庫１１の内部には、冷却用熱交換器としての庫内蒸発器２１（第１の庫内蒸発器）と、加温用熱交換器としての庫内凝縮器３１（第１の庫内凝縮器）とがそれぞれ設置されている。

庫内蒸発器２１の入口側は、キャピラリーチューブ６１、開閉弁Ｖ１１及び庫外凝縮器５１を介して冷却用圧縮機４１（第１の圧縮機）の吐出側に接続されており、庫内蒸発器２１の出口側は、冷却用圧縮機４１の吸込側に接続されている。庫内凝縮器３１の入口側は、開閉弁Ｖ２１（第１の開閉弁）を介して加温用圧縮機４２（第２の圧縮機）の吐出側に接続されており、庫内凝縮器３１の出口側は、キャピラリーチューブ７１、庫外蒸発器５２及びアキュムレータ１０２を介して加温用圧縮機４２の吸込側に接続されている。

第２の収納庫１２の内部には、冷却用熱交換器としての庫内蒸発器２２（第２の庫内蒸発器）と、加温用熱交換器としての庫内凝縮器３２（第２の庫内凝縮器）とがそれぞれ設置されている。

庫内蒸発器２２の入口側は、キャピラリーチューブ６２、開閉弁Ｖ１２及び庫外凝縮器５１を介して冷却用圧縮機４１の吐出側に接続されており、庫内蒸発器２２の出口側は、冷却用圧縮機４１の吸込側に接続されている。庫内凝縮器３２の入口側は、開閉弁Ｖ２２（第２の開閉弁）を介して加温用圧縮機４２の吐出側に接続されており、庫内凝縮器３２の出口側は、キャピラリーチューブ７２、庫外蒸発器５２及びアキュムレータ１０２を介して加温用圧縮機４２の吸込側に接続されている。

第３の収納庫１３の内部には、冷却用熱交換器としての庫内蒸発器２３（第３の庫内蒸発器）が設置されている。庫内蒸発器２３の入口側は、キャピラリーチューブ６３、開閉弁Ｖ１３及び庫外凝縮器５１を介して冷却用圧縮機４１の吐出側に接続されており、庫内蒸発器２３の出口側は、冷却用圧縮機４１の吸込側に接続されている。

冷却用圧縮機４１は、庫外凝縮器５１側から第１〜第３の庫内蒸発器２１〜２３側へ冷媒を供給することで、第１〜第３の収納庫１１〜１３を冷却する。これら圧縮機４１、庫外凝縮器５１、第１〜第３の庫内蒸発器２１〜２３、キャピラリーチューブ６１〜６３、開閉弁Ｖ１１〜Ｖ１３等によって、庫内冷却用の第１のヒートポンプ回路ＨＰ１が構成されている。

加温用圧縮機４２は、第１及び第２の庫内凝縮器３１、３２側から庫外蒸発器５２側へ冷媒を供給することで、第１及び第２の収納庫１１、１２を加温する。これら圧縮機４２、第１及び第２の庫内凝縮器３１、３２、庫外蒸発器５２、キャピラリーチューブ７１、７２、開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２等によって、庫内加温用の第２のヒートポンプ回路ＨＰ２が構成されている。

なお、キャピラリーチューブ６１〜６３、７１、７２に代えて、例えば電子膨張弁を用いてもよい。また、キャピラリーチューブ７１、７２は、１つのキャピラリーチューブを共用してもよい。

開閉弁Ｖ１１〜Ｖ１３、Ｖ２１及びＶ２２は電磁切替弁で構成されており、これらの開閉操作は制御ユニット１００によってそれぞれ個別に制御される。制御ユニット１００は、ヒートポンプ回路ＨＰ１、ＨＰ２の運転制御のみならず、自動販売機１０の動作全体を制御する制御盤としての機能を備えていてもよい。

また、本実施の形態の自動販売機１０は、各収納庫１１〜１３の内部に、庫内循環用の庫内ファン８１、８２、８３をそれぞれ備えている。特に、冷却／加温室として構成されている第１及び第２の収納庫１１、１２においては、庫内凝縮器３１、３２がそれぞれ庫内蒸発器２１、２２の風下側に配置されている。

また、本実施の形態の自動販売機１０は、第１及び第２の収納庫１１、１２の内部に、ヒータ９１、９２をそれぞれ備えている。ヒータ９１、９２の駆動は、制御ユニット１００によって制御される。

なお、図示せずとも、各収納庫１１〜１３の内部には温度センサが設置されている。これら温度センサの出力は制御ユニット１００に供給される。また、図１において参照符号１０１は、庫外凝縮器５１に対する送風用のファンである。

本実施の形態の自動販売機１０は以上のように構成される。次に、この動作の一例について説明する。

最初に、全収納庫１１〜１３がそれぞれ冷却室として使用される場合について説明する。

全収納庫１１〜１３がそれぞれ冷却室として運転される場合、制御ユニット１００は、冷却用の第１のヒートポンプ回路ＨＰ１のみが運転される。この場合、加温用の第２のヒートポンプ回路ＨＰ２の各開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２は閉塞状態とされる。

ヒートポンプ回路ＨＰ１の開閉弁Ｖ１１〜Ｖ１３は全て開放状態とされる。冷却用圧縮機４１が作動し、圧縮機４１から吐出されたガス冷媒は、庫外凝縮器５１で凝縮された後、キャピラリーチューブ６１〜６３を介して各収納庫１１〜１３の庫内蒸発器２１〜２３へ各々供給される。庫内蒸発器２１〜２３に導入された冷媒は庫内空気と熱交換して液体から気体へ蒸発する。このとき庫内空気から冷媒の蒸発潜熱に相当する熱量が奪われることによって冷却される。庫内蒸発器２１〜２３で気化したガス冷媒は、圧縮機４１に吸い込まれる。

以上のように、第１のヒートポンプ回路ＨＰ１における冷媒の循環作用によって、各収納庫の庫内温度があらかじめ設定された冷却温度（以下「設定冷却温度」という。）に冷却される。設定冷却温度は、例えば３℃〜５℃である。

庫内の温度は図示しない温度センサによってモニタリングされる。制御ユニット１００は、設定冷却温度に達した収納庫から対応する開閉弁Ｖ１１〜Ｖ１３を順次閉塞し、当該収納庫の冷却運転を停止する。そして、制御ユニット１００は、全ての収納庫１１〜１３が設定冷却温度に達すると、開閉弁Ｖ１１〜Ｖ１３を閉塞し、圧縮機４１の駆動を停止させる。その後、制御ユニット１００は、何れかの収納庫１１〜１３が設定冷却温度を超えて庫内温度が上昇した場合、圧縮機４１の駆動を再開するとともに、対応する開閉弁Ｖ１１〜Ｖ１３を開放して、当該収納庫の冷却運転を再開する。

次に、第１の収納庫１１が加温室として使用され、第２及び第３の収納庫１２、１３が冷却室として使用される場合について説明する。

第１の収納庫１１が加温室として使用される場合、第１のヒートポンプ回路ＨＰ１側の開閉弁Ｖ１１は閉塞状態とされるとともに、開閉弁Ｖ１２、Ｖ１３は開放状態とされる。また、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２側の第１の開閉弁Ｖ２１は開放状態とされるとともに、第２の開閉弁Ｖ２２は閉塞状態とされる。

第２及び第３の収納庫１２、１３は、上述の第１のヒートポンプ回路ＨＰ１における冷媒の循環作用によって設定冷却温度にまで冷却される。一方、第１の収納庫１１は、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２における冷媒の循環作用によってあらかじめ設定された加温温度（以下「設定加温温度」という。）に加温（加熱）される。

すなわち、加温用圧縮機４２が作動し、圧縮機４２からの吐出冷媒は、収納庫１１の庫内凝縮器３１へ供給される。庫内凝縮器３１に導入された冷媒は庫内空気と熱交換して気体から液体へ凝縮する。このとき庫内へ冷媒の凝縮潜熱に相当する熱量が放出されることによって収納庫１１が加温される。庫内凝縮器３１で凝縮された液冷媒はキャピラリーチューブ７１を通過することで膨張し、庫外蒸発器５２において気化される。このガス冷媒は、アキュムレータ（気液分離器）１０２を介して圧縮機４２に吸い込まれる。

以上のように、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２における冷媒の循環作用によって、収納庫１１の庫内温度が設定加温温度に加温される。設定加温温度は、例えば５０℃〜６０℃である。

収納庫１１の庫内温度は図示しない温度センサによってモニタリングされる。制御ユニット１００は、収納庫１１が設定加温温度に達すると、開閉弁Ｖ２１を閉塞し、圧縮機４２の駆動を停止させる。その後、制御ユニット１００は、収納庫１１が設定加温温度よりも庫内温度が低下した場合、圧縮機４２の駆動を再開するとともに、開閉弁Ｖ２１を開放して、収納庫１１の加温運転を再開する。

なお、第１、第３の収納庫１１、１３が冷却室として使用され、第２の収納庫１２が加温室として使用される場合についても上述と同様の冷却加温運転制御がなされる。この場合、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２側の第１の開閉弁Ｖ２１は閉塞状態とされるとともに、第２の開閉弁Ｖ２２は開放状態とされる。

本実施の形態の自動販売機１０においては、収納庫を冷却するためのヒートポンプ回路ＨＰ１と加温するためのヒートポンプ回路ＨＰ２とが各々独立して構成されている。このため、第１及び第２の収納庫１１、１２のうち任意の収納庫に対して冷却又は加温運転を自由に設定することが可能となる。また、第１及び第２の各収納庫１１、１２に対してヒートポンプ方式を利用した加温制御を実現でき、ヒータ単独による加温システムと比較して、自動販売機のランニングコストの低減を図ることが可能となる。

また、本実施の形態の自動販売機１０においては、第１及び第２の収納庫１１、１２に対する冷却／加温運転の切り替えを第１及び第２の開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２と制御ユニット１００によって制御している。これにより、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２の冷媒流路を適正に制御でき、したがって任意の収納庫に対する所望の加温制御を実現することが可能となる。

また、本実施の形態においては、庫内凝縮器３１、３２が庫内蒸発器２１、２２の風下側に配置されているので、庫内蒸発器２１、２２を通過することで冷却された庫内ファン８１、８２による循環空気は、風下側の庫内凝縮器３１、３２に吹き付けられるようになる。これにより、庫内凝縮器３１、３２が所定の低温度に維持されることで、当該庫内凝縮器内に存在する冷媒の蒸発が抑制される。その結果、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２を安定に稼動させることが可能となる。

より具体的に、例えば、第１の収納庫１１が加温室として運転され、第２の収納庫が冷却室として運転される場合、第１の庫内凝縮器３１にのみ圧縮機４２からの吐出冷媒が導入される。このとき、第２の庫内凝縮器３２の内部に残留する冷媒が庫内蒸発器２２からの冷却風によって所定の低温度に保たれる。具体的に、蒸発器２２における冷媒の蒸発温度が約−１０℃の場合、その風下側に配置される庫内凝縮器３２は０℃以下に保たれて、凝縮器３２内の残留冷媒は液体状態を維持される。一般に、冷媒の比体積は、熱交換器内の温度によって変化する。つまり、温度が増加すれば比体積は増大する。上記の例では、第２の庫内凝縮器３２の残留冷媒が液体状態からガス状態へ遷移すると、冷媒の比体積は増加する。この冷媒の比体積の増加分は圧縮機４２の吐出ガス量にも影響を及ぼし、第１の庫内凝縮器３１に供給される冷媒量を変動させる。その結果、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２による第１の収納庫１１の安定した加温運転を阻害するおそれを生じさせる。

そこで、本実施の形態においては、上述のように庫内蒸発器２１、２２の風下側に庫外凝縮器３１、３２が配置されているので、上述のような問題の発生を抑制することができる。これにより、加温用の第２のヒートポンプ回路ＨＰ２を安定に稼動させて、高い加温効率を確保することが可能となる。

また、開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２が圧縮機４２の吐出側と庫内凝縮器３１、３２の入口側にそれぞれ設置されているため、動作していない庫内凝縮器に、圧縮機４２から吐出した高温冷媒が流入することによる悪影響を受けることがなくなる。これにより、開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２が庫内凝縮器３１、３２の出口側に設置されている場合と比較して、圧縮機４２から吐出した高温冷媒が庫内凝縮器へ流入することによる冷却室の温度上昇を防ぐことができるため、消費電力量を減少することができる。

次に、第１及び第２の収納庫１１、１２をともに加温室として使用する場合について説明する。

第１及び第２の収納庫１１、１２が加温室として使用される場合、第１のヒートポンプ回路ＨＰ１側の開閉弁Ｖ１１、Ｖ１２は閉塞状態とされるとともに、開閉弁Ｖ１３は開放状態とされる。また、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２側の開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２は後述するようにして開閉制御される。

第１及び第２の収納庫１１、１２は、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２における冷媒の循環作用によって設定加温温度に加温（加熱）される。

制御ユニット１００は、収納庫１１、１２を加温するに際して、第１の開閉弁Ｖ２１及び第２の開閉弁Ｖ２２は同時に開放せず、交互に開放することで、収納庫１１、１２毎に個別に加温制御する。開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２の開閉の切り替えは、例えば、タイマーを用いた時間制御、庫間における温度差を基準とした制御等が実行可能である。特に、時間単位で開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２を切り替え制御することで、切り替え用のリレー回路の耐久性が高められるという効果もある。

以上のように、本実施の形態によれば、一方の収納庫のみ加温制御するのに十分な冷媒量で第２のヒートポンプ回路ＨＰ２を構成することが可能となる。また、加温すべき収納庫数の変動の影響を受けることがなくなる。具体的には、２つの収納庫１１、１２を同時に加温できる能力にシステムをマッチングした場合、一方のみを加温するときには冷媒量が過大となり、例えば圧縮機４２へ蒸発しきれていない液冷媒が流れ込むことで、弁不良等の不具合が発生する。本実施の形態によれば、上記不具合を防止でき、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２を安定に稼動させることが可能となる。

また、制御ユニット１００は、第１及び第２の開閉弁Ｖ２１、Ｖ２２のうち閉塞されている開閉弁に接続された側の収納庫が所定温度以下にまで低下したとき、当該収納庫内に設置されたヒータ（９１又は９２）を作動させて当該ヒータによる一時的な加温制御を実行する。ヒータ９１、９２による加温制御は、タイマーを用いた時間制御でもよいし、温度低下を抑制するのに必要な加熱制御等であってもよい。

上記制御例によれば、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２による収納庫毎の個別加温制御に伴う弊害を最小限に抑えることが可能となる。また、ヒータ９１、９２の運転時間を最小限に制御することで、当該自動販売機１０のランニングコストの上昇を抑制できるようになる。

図２は、本実施の形態の比較例として示す自動販売機の冷却加温システムの配管構成図である。この例では、３つの収納庫のうち１つは冷却室１１１、また、残り２つは第１の冷却／加温室１１２及び第２の冷却／加温室１１３とされている。冷却室１１１及び第１の冷却／加温室１１２には第１のヒートポンプ回路ＲＨＰ１が構成され、冷却／加温室１１３には第２のヒートポンプ回路ＲＨＰ２が構成されている。

第１のヒートポンプ回路ＲＨＰ１は、圧縮機１４１と、庫外凝縮器１５１と、三方弁１８１と、庫内蒸発器１２１、１２２とを有している。すなわち、このヒートポンプ回路ＲＨＰ１は、冷媒の循環方向が一定であり、庫外凝縮器１５１側から庫内蒸発器１２１、１２２側に向かって冷媒が流れる。一方、第２のヒートポンプ回路ＲＨＰ２は、圧縮機１４２と、四方弁１８２と、庫内熱交換器１２３と、庫外熱交換器１５２とを有している。すなわち、このヒートポンプ回路ＲＨＰ２は、冷媒の循環方向が可変とされ、冷却／加温室１１３を冷却室として機能させる場合と加温室として機能させる場合とで冷媒の循環方向が逆転可能に構成されている。

上記比較例に係る冷却加温システムにおいて、第１の冷却／加温室１１２は第１のヒートポンプ回路ＲＨＰ１によって冷却運転はなされるものの、当該ヒートポンプ回路ＲＨＰ１によっては加温運転ができない構成となっている。このため、当該冷却加温システムにおいては、第１の冷却／加温室１１２を加温する場合には、庫内に設置されたヒータ１９０を作動させるようにしている。したがって、自動販売機の消費電力の増大を招き、冷却加温システムにヒートポンプ回路を採用することで得られる省エネルギー効果が大きく減殺されてしまう。

これに対して本実施の形態の自動販売機１０によれば、上述のように、収納庫を冷却するためのヒートポンプ回路ＨＰ１と加温するためのヒートポンプ回路ＨＰ２とが各々独立して構成されているので、図２に示した比較例に係る冷却加温システムの有する問題は生じることがない。つまり、他の収納庫の運転モードとは無関係に、ヒートポンプ回路ＨＰ２による冷却／加温室としての第１及び第２の収納庫１１、１２の加温運転を実現し、ランニングコストの低減を図ることが可能となる。

図３は、本発明の他の実施の形態に係る自動販売機の冷却加温システムを示す配管構成図である。なお、図１と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。

本実施の形態の自動販売機２０は、第１及び第２の庫内凝縮器３１、３２と庫外蒸発器５２の間を連絡する第１の配管Ｐ１と、庫外蒸発器５２と加温用圧縮機４２（アキュムレータ１０２）の間を連絡する第２の配管Ｐ２と、これらの配管Ｐ１、Ｐ２の間で熱交換を行わせるための熱交換器１０５を有している。この熱交換器１０５の構成は特に限定されず、例えば２重管方式の熱交換器であってもよい。

図４は、本実施の形態における第２のヒートポンプ回路ＨＰ２のモリエル線図を概略的に示している。図中縦軸は圧力（ｐ）、横軸は比エンタルピー（ｈ）である。また、ｐ１は庫外蒸発器５２における冷媒の蒸発圧力、ｐ２は庫内凝縮器３１、３２における冷媒の凝縮圧力である。熱交換器１０５がない場合のサイクルは１２３４であり、熱交換器１０５を設置したときのサイクルは、１’２’３’４’となる。

熱交換器１０５を設置することにより、庫外蒸発器５２における冷媒の蒸発負荷を軽減して液バックの発生防止を図ることができる。また、圧縮機４２に流入する冷媒の温度を高められる。その結果、第２のヒートポンプ回路ＨＰ２の成績係数（動作係数）が向上し、加温効率を高めることが可能となる。

ここで、状態１、２、３、４の比エンタルピーをｈ１、ｈ２、ｈ３、ｈ４とし、状態１’、２’、３’、４’の比エンタルピーをｈ１’、ｈ２’、ｈ３’、ｈ４’とすると、各サイクルの成績係数εｈ、εｈ’は、それぞれ以下のように表される。
εｈ＝（ｈ２−ｈ３）／（ｈ２−ｈ１）
＝（ｈ２−ｈ４）／（ｈ２−ｈ１）
εｈ’＝（ｈ２’−ｈ３’）／（ｈ２’−ｈ１’）
＝（ｈ２’−ｈ４’）／（ｈ２’−ｈ１’）
図４から、εｈ＜εｈ’となることは明らかである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の実施の形態では、収納庫１１〜１３の数を３つとしたが、第３の収納庫１３を省略することも可能である。あるいは収納庫を４つ以上配置しても構わない。この場合も同様に、冷却／加温室として構成される収納庫に、冷却用及び加温用のヒートポンプ回路ＨＰ１、ＨＰ２をそれぞれ設ければよい。

また、使用する冷媒の種類については特に言及しなかったが、冷凍サイクルに一般的に使用されている各種冷媒を用いることができる。

本発明の一実施の形態に係る自動販売機の冷却加温システムの配管構成図である。 比較例に係る自動販売機の冷却加温システムの配管構成図である。 本発明の他の実施の形態に係る自動販売機の冷却加温システムの配管構成図である。 図３の作用を表したモリエル線図である。

符号の説明

１０、２０…自動販売機
１１〜１３…収納庫
２１〜２３…庫内蒸発器
３１、３２…庫内凝縮器
４１…冷却用圧縮機（第１の圧縮機）
４２…加温用圧縮機（第２の圧縮機）
５１…庫外凝縮器
５２…庫外蒸発器
６１〜６３、７１、７２…キャピラリーチューブ
８１〜８３…庫内ファン
９１、９２…ヒータ
１００…制御ユニット
１０５…熱交換器
ＨＰ１…第１のヒートポンプ回路
ＨＰ２…第２のヒートポンプ回路
Ｖ２１…第１の開閉弁
Ｖ２２…第２の開閉弁

Claims (7)

1. 商品を収納する第１及び第２の収納庫と、
   庫外凝縮器と、前記第１の収納庫内に設置された第１の庫内蒸発器と、前記第２の収納庫内に設置された第２の庫内蒸発器と、前記庫外凝縮器側から前記第１及び第２の庫内蒸発器側へ冷媒を供給する第１の圧縮機とを有する第１のヒートポンプ回路と、
   前記第１及び第２の庫内蒸発器に対する冷媒の供給を制御する第１の制御手段と、
   庫外蒸発器と、前記第１の収納庫内に設置された第１の庫内凝縮器と、前記第２の収納庫内に設置された第２の庫内凝縮器と、前記第１及び第２の庫内凝縮器側から前記庫外蒸発器側へ冷媒を供給する第２の圧縮機とを有する第２のヒートポンプ回路と、
   前記第１及び第２の庫内凝縮器に対する冷媒の供給を制御する第２の制御手段と
   を具備する自動販売機。
2. 請求項１に記載の自動販売機であって、
   前記第２の制御手段は、
   前記第２の圧縮機と前記第１及び第２の庫内凝縮器の間にそれぞれ設置された第１及び第２の開閉弁と、
   前記第１及び第２の開閉弁を開閉する制御ユニットとを有する
   自動販売機。
3. 請求項２に記載の自動販売機であって、
   前記制御ユニットは、前記第１及び第２の開閉弁のうち一方を開放するときは他方を閉塞する
   自動販売機。
4. 請求項３に記載の自動販売機であって、
   前記第１及び第２の収納庫の内部を個別に加温可能なヒータ機構をさらに具備し、
   前記制御ユニットは、前記第１及び第２の収納庫を加温するときであって、前記第１及び第２の開閉弁のうち閉塞されている開閉弁に接続された側の前記収納庫が所定温度以下にまで低下したときは、前記ヒータ機構を作動させて当該収納庫を加温する
   自動販売機。
5. 請求項１に記載の自動販売機であって、
   前記第１及び第２の収納庫内にそれぞれ設置され、庫内の空気を循環させるための第１及び第２のファンをさらに具備し、
   前記第１及び第２の庫内凝縮器は、前記第１及び第２の庫内蒸発器の風下側に配置されている
   自動販売機。
6. 請求項１に記載の自動販売機であって、
   前記第２のヒートポンプ回路は、
   前記第１及び第２の庫内凝縮器と前記庫外蒸発器との間を連絡する第１の配管と、
   前記庫外蒸発器と前記第２の圧縮機との間を連絡する第２の配管と、
   前記第１の配管と前記第２の配管との間で熱交換を行わせるための熱交換器とを有する
   自動販売機。
7. 請求項１に記載の自動販売機であって、
   前記庫外凝縮器と前記第１の圧縮機との間に前記第１及び第２の庫内蒸発器と並列的に接続された第３の庫内蒸発器を有する第３の収納庫をさらに具備する
   自動販売機。

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