JP2009300036A - 自動販売機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷却器29の空気取り込み側には除霜するときに加熱するための除霜用ヒーター18を冷却器29と所定寸法離した位置に配設してあり、冷却器29で冷却された冷気の排出側には冷気の商品コラム6側への通路となる冷気ダクト15が配設され、冷気ダクト15にはダクトの開口を開閉制御する開口開閉シャッタ16を設けている。冷却器29を除霜するときには、前記ダクト15の前記商品コラム側開口16を閉鎖する。
【選択図】図1
Description
商品収容庫4庫内には、冷凍商品を収容するための複数の商品コラム6が、前後方向および左右方向に複数列配設されている。各商品コラム6は、縦長の箱形状のもので、その内部には、冷凍商品を収容するスパイラル7が設けられている。このスパイラル7は、駆動モータ8により回転するシャフト9に固定されており、冷凍商品の販売時、駆動モータ8でシャフト9を180度回転させることにより、最下位の冷凍商品を落下させ、商品コラム6から搬出するようにしている。各商品コラム6の前面には、冷凍商品をスパイラル7に補充する際に開閉されるコラムドア10が設けられている。また、商品コラム6の下方にはシュート11が設けられており、商品コラム6から搬出された冷凍商品は、シュート11を滑り落ちて断熱扉5の下方に設けた販売ドア12から商品取出口13に導かれる。
さらに、販売機本体2の底部(商品収容庫4の下方)の機械室14には、ガスクーラ24、その後方に放熱ファン33、その駆動モータ33aおよび圧縮機21が順に配設されている。そして圧縮機21で圧縮された高温高圧の冷媒は、ガスクーラ24を通流すると、放熱ファン33の回転により取り込まれた外気と、ガスクーラ24のフィン間を通るときに熱交換して低温高圧になる。また、冷媒と熱交換して高温となった空気(排熱)は、放熱ファン33により自動販売機50後方に向かって強制的に送られて外部に排出される(例えば、特許文献1参照)。
このように冷却装置60は、低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒とする圧縮機21、高温高圧のガス冷媒を外気と熱交換させて放熱させるガスクーラ24、圧縮機21およびガスクーラ24が配設されている機械室14に外気を取り込んで放熱させる放熱ファン33、ガスクーラ24で放熱させた低温高圧の冷媒を膨張させて低温低圧の冷媒とする電子膨張弁27やキャピラリチューブ28などの膨張機構、冷媒を蒸発させたときに発生する蒸発潜熱で商品収容庫4庫内の空気を冷却して冷気とする冷却器29、およびこれらを接続して冷媒が循環する冷媒管路32などで構成され、冷媒管路32には圧縮機21を潤滑するオイル(潤滑油)が冷媒とともに循環している。
内部熱交換器25、冷却器29や冷媒管路32などのオイル残りを防ぐためには、圧縮機21とガスクーラ24との間にオイルセパレータ(油分離装置)61を設けて、圧縮機21から吐出した高温高圧の冷媒とオイルとを分離し、この分離したオイルを圧縮機21に戻すようにしている(例えば、特許文献2参照)。
また、特に冷凍商品用の自動販売機では、除霜時に、商品収容庫4に収容している冷凍商品の温度上昇を防止するために、商品収容庫4庫内に設けている冷却器ファン34の回転を停止させ、冷却器29に直接接触させて配設してある除霜用ヒーター18で加熱して冷却器29を除霜するようにしているものもある。
しかしながら、圧縮機21へ戻るオイルは、圧縮機21冷媒出口側(高圧側)から吐出した高圧の冷媒状態で、この高圧の冷媒が一段目圧縮機21aと二段目圧縮機21bの中間に戻されると、一段目圧縮機21aと二段目圧縮機21bの間の中間圧を上昇させ、冷却効率の悪化を招いてしまうこととなる。また、オイルセパレータ61から圧縮機21へはオイルのみではなく、高温高圧の冷媒も戻っているため、ガスクーラ24へと流れる冷媒量が減少し、さらに冷却能力の低下をも招いてしまう。また、オイルセパレータ61、放熱コイル62、キャピラリチューブ63およびオイル戻り管路64の部品コスト、組立工数増によるコストアップ要因ともなる。
一方、冷却器29を除霜用ヒーター18で直接加熱する方法は、冷却器ファン34の回転を停止させて除霜用ヒーター18を冷却器29に直接接触させて熱伝導により霜を融解させているので、完全に除霜するまでの時間が、冷却器ファン34で気流を冷却器29全体に当てる熱伝導による除霜に比べて長くかかる。また、除霜時間(冷却装置60の停止時間)が長くかかると商品収容庫4庫内温度が上昇するという問題も生じる。
前記ダクトの開口を開閉制御する開口開閉手段を設け、前記冷却器を除霜するときには、前記ダクトの前記商品コラム側開口を閉鎖することを特徴とする。
また、本発明の請求項2に係る自動販売機は、上記請求項1において、前記冷却器を除霜するための除霜用ヒーターを、前記冷却器の空気取り込み側の所定寸法離した位置に設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項3に係る自動販売機は、上記請求項1または請求項2において、前記冷媒が二酸化炭素であることを特徴とする。
また、請求項2の発明によれば、冷却器を除霜するための除霜用ヒーターを、冷却器の空気取り込み側の所定寸法離した位置に設けたことにより、冷却器の除霜時には除霜用ヒーターで加熱することにより冷却器の冷媒蒸発温度が高くなり、冷却器から吐出する冷媒温度が高くなる。この温度が高くなった冷媒が冷媒管路内を通流することにより冷媒のオイル溶け込み量が増大し、冷却器などに残ったオイルが圧縮機に戻り、冷却効率を低下させずに冷却運転が可能となる。
(実施の形態1)
図1は、本発明に係る自動販売機の実施の形態1を示す断面側面図である。アイスクリームなどの冷凍商品を収容して販売する自動販売機1は、前面を開口する販売機本体2と、その前面開口を開閉するメインドア3を備えている。販売機本体2内には、周壁を断熱材4aで構成した商品収容庫4が画成されており、その前面開口は断熱扉5によって開閉される。この断熱扉5は、冷凍商品の補充時などに開閉されるもので、販売機本体2端部に回動自在に取り付けられている。
商品収容庫4庫内には、冷凍商品を収容するための複数の商品コラム6が前後方向および左右方向に複数列配設されている。各商品コラム6は、縦長の箱形状のもので、その内部には冷凍商品を収容するスパイラル7が設けられている。このスパイラル7は、駆動モータ8により回転するシャフト9に固定されており、冷凍商品の販売時、駆動モータ8でシャフト9を180度回転させることにより、最下位の冷凍商品を落下させ、商品コラム6から搬出するようにしている。各商品コラム6の前面には、冷凍商品をスパイラル7に補充する際に開閉されるコラムドア10が設けられている。また、商品コラム6の下方にはシュート11が設けられ、商品コラム6から搬出された冷凍商品は、シュート11を滑り落ちて断熱扉5の下方に設けた販売ドア12から商品取出口13に導かれる。
この冷却器29の空気取り込み側(図中、冷却器29の左側)には冷却器29を除霜するときに加熱するための除霜用ヒーター18を冷却器29と所定寸法離した位置に配設してあり、冷却器29で冷却された冷気の排出側(図中、冷却器ファン34が設けられている冷却器29の右側)には冷気の商品コラム6側への通路となる冷気ダクト15が配設され、冷気ダクト15にはダクトの開口を開閉制御する開口開閉シャッタ(開口開閉手段)16を設けている。そして、開口開閉シャッタ16の商品コラム6側開口のみを開いて冷凍装置20を駆動して冷却器ファン34を回転させると、冷却器ファン34の回転により吸引された空気が冷却器29のフィン間を通過して熱交換されて冷却された冷気となり、この冷気が冷却器ファン34で強制的に冷気ダクト15から商品コラム6側へと送り出され、商品コラム6に収容されている冷凍商品を冷却した空気(冷気)はシュート11に設けている通風穴(図示せず)を通って冷却器29へと商品収容庫4庫内を循環することによって冷却され、冷凍商品を保存温度(−18℃以下)に冷やすことができる。
図2は、自動販売機1に設けている冷却装置20の回路図である。この回路図を用いて冷却装置20を詳細に説明する。冷却装置20は、圧縮機21、中間熱交換器22、蒸発パイプ23、ガスクーラ24、内部熱交換器25、ストレーナ26、電子膨張弁27、キャピラリチューブ28、冷却器29、逆止弁30、ストレーナ31、およびこれらを接続する冷媒管路32、放熱ファン33、駆動モータ33a、冷却器ファン34、駆動モータ34aにより構成され、冷媒としては、不燃性、安全性、不腐食性を有し、更にオゾン層を破壊することがない地球環境に対する影響の少ない二酸化炭素を用いて冷却を行う。
圧縮機21は、内部熱交換器25からの冷媒を圧縮して高温高圧の状態にするものである。この圧縮機21は、冷媒を2回に分けて圧縮する2段式圧縮機であり、1回目の冷媒圧縮を行う一段目圧縮機21aと、2回目の冷媒圧縮を行う二段目圧縮機21bとを有し、これらの間に中間熱交換器22を備えている。中間熱交換器22は、一段目圧縮機21aによる1回目の冷媒圧縮により圧縮された冷媒を冷却、すなわち放熱させて該冷媒を二段目圧縮機21bに送るものである。このように、冷媒を2回に分けて圧縮を行う2段式圧縮機の一段目圧縮機21aと二段目圧縮機21bとの間に冷媒を冷却する中間熱交換器22を備えて冷媒圧縮を行うと、二段目圧縮機21bの負荷を低減して効率の向上を図ることができるので、消費電力を低減して冷媒を所望の高温高圧の状態に圧縮することが可能になる。この圧縮機21としては、レシプロ圧縮機、ロータリー圧縮機、スクロール圧縮機などが適宜適用される。
内部熱交換器25は、ガスクーラ24から供給された周囲温度に近い温度の冷媒と、冷却器29から環流する低温低圧の冷媒とを熱交換させるものであり、その内部には、ガスクーラ24で放熱させた冷媒が通流する管路と冷却器29で蒸発させた冷媒が通流する管路とが、互いに熱交換可能な態様で配設してある。
電子膨張弁27およびキャピラリチューブ28は、内部熱交換器25で熱交換させた冷媒を断熱膨張させ、該冷媒を減圧して低温低圧の状態に調整するもので、電子膨張弁27は弁開閉量を可変制御することができる。
冷却器29は、電子膨張弁27およびキャピラリチューブ28で低温低圧の状態に断熱膨張させた冷媒を蒸発させるものであり、商品収容庫4庫内に冷熱源として配設してあり、内部熱交換器25を介して一段目圧縮機21aに接続してある。
このように冷却装置20は、低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒とする圧縮機21、高温高圧のガス冷媒を外気と熱交換させて放熱させるガスクーラ24、圧縮機21およびガスクーラ24が配設されている機械室14に外気を取り込んで放熱する放熱ファン33、ガスクーラ24で放熱させた低温高圧の冷媒を膨張させて低温低圧の冷媒とする電子膨張弁27やキャピラリチューブ28などの膨張機構、冷媒を蒸発させたときに発生する蒸発潜熱(気化熱)で商品収容庫4庫内の空気を冷却する冷却器29、およびこれらを接続して冷媒が循環する冷媒管路32などで構成され、冷媒管路32には圧縮機21を潤滑するオイル(潤滑油)が冷媒とともに循環している。
図4を用いて、圧縮機21から吐出した高温高圧の冷媒とオイルとを分離し、この分離したオイルを圧縮機21に戻すオイルセパレータ(油分離装置)の有無とCOP(成績係数)との関係の試験結果を示す。例えば、周囲温度32℃で冷媒蒸発温度−30℃の場合、圧縮機21の二段目圧縮機21b冷媒吐出側(高圧側)冷媒圧力は8.5MPa程度となるが、冷凍装置60(オイルセパレータ61をつけた場合)ではCOP=0.7、冷凍装置20(オイルセパレータ無し)ではCOP=0.85となり、オイルセパレータを用いなくすることにより20%以上の冷却効率向上が認められる。このように、オイルセパレータを用いなくともオイルを圧縮機21に良好に戻し、冷却効率を向上させ、また除霜効率の向上を図り、消費電力量の低減を図ることが可能な自動販売機を提供することができる。
(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2に係る自動販売機40について図5を参照して説明する。なお、実施の形態1と同一構成に関しては同一符号を用いる。実施の形態1では、冷却器29の空気取り入れ側(図中、冷却器29の左側)に除霜用ヒーター18を冷却器29と所定寸法離した位置に配設しているが、この実施の形態2では、除霜用ヒーター18を冷却器29に配設するようにしている。この実施の形態2においても、冷却器29の除霜時には、開口開閉シャッタ16の商品コラム6側開口を閉じるとともに側面側開口を開き、除霜用ヒーター18で冷却器29を直接加熱して霜を融解しつつ、冷凍装置20を運転すると、冷却器29を通過した空気は開口開閉シャッタ16で冷気ダクト15を介してのシュータ11上方つまり商品コラム6側への通過が遮られ、シュート11の下方で循環(図中、矢印で示す)して除霜用ヒータ18で温められるので、冷却器29の冷媒蒸発温度が高くなり、冷却器29から流出する冷媒温度が高くなる。この温度が高くなった冷媒が冷媒管路32内を通流することにより冷媒のオイル溶け込み量が増大し、内部熱交換器25や冷却器29などに残ったオイルが圧縮機21に戻り、冷却効率を低下させずに冷却運転が可能となる。
4 商品収容庫
6 商品コラム
11 シュート
14 機械室
15 冷気ダクト
16 開口開閉シャッタ(開口開閉手段)
18 除霜用ヒーター
20 冷却装置
21 圧縮機
21a 一段目圧縮機
21b 二段目圧縮機
24 ガスクーラ(放熱器)
25 内部熱交換器
27 電子膨張弁
29 冷却器
32 冷媒管路
33 放熱ファン
34 冷却器ファン
Claims (3)
- 冷媒を圧縮して高温高圧にする圧縮機と、前記圧縮機で圧縮されて高温高圧になった冷媒を外気と熱交換させて放熱させる放熱器と、前記放熱器で放熱させた冷媒を蒸発させて発生する蒸発潜熱を空気と熱交換させて冷気とする冷却器とを冷媒管路で接続して構成する冷却装置と、前記空気を前記冷却器を通過するように吸引する空気吸引手段と、を備え、前記空気吸引手段が吸引した前記冷気をダクトを通過させて商品収容庫内に循環させ、商品コラムに収容している商品を冷却する自動販売機において、
前記ダクトの開口を開閉制御する開口開閉手段を設け、前記冷却器を除霜するときには、前記ダクトの前記商品コラム側開口を閉鎖することを特徴とする自動販売機。 - 前記冷却器を除霜するための除霜用ヒーターを、前記冷却器の空気取り込み側の所定寸法離した位置に設けたことを特徴とする請求項1に記載の自動販売機。
- 前記冷媒が二酸化炭素である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。
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