JP2010039801A - 自動販売機 - Google Patents

Abstract

【課題】庫内放熱器を有する収納庫の冷却効率の向上を図ることができる自動販売機を提供する。
【解決手段】本発明の一形態に係る自動販売機１０は、庫内放熱器３１と第２の庫外放熱器５２との間に配置され、第１の収納庫１１の冷却時に庫内放熱器３１と第２の庫外放熱器５２との間の冷媒の連通を遮断する第１の弁装置Ｖ１１と、圧縮機４１と庫内放熱器３１との間に配置され、庫内放熱器３１から圧縮機４１へ向かう冷媒の流れを禁止する第２の弁装置Ｖ１２とを備える。これにより、庫内放熱器３１内に残留している冷媒が圧縮機４１の吐出側へ流出することが防止され、当該流出により温められた冷媒が庫内放熱器３１へ再流入することにより発生し得る収納庫１１の冷却効率の低下を回避することが可能となる。
【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。これら複数の商品収納庫は、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、冷却用の庫内蒸発器と加温用の庫内放熱器をそれぞれ有する第１及び第２の収納部と、冷却用の庫内蒸発器を有する第３の収納部とを備えた自動販売機が記載されている。この自動販売機は、加温設定された第１の収納部の庫内放熱器において放熱した冷媒を庫外に配置された放熱器（庫外放熱器）に流入させ、当該庫外放熱器において放熱した冷媒を、冷却設定された第２及び第３の収納部の各庫内蒸発器に流入させるように構成されている。この構成により、第１の収納部の庫内放熱器及び庫外放熱器において圧縮機から吐出された冷媒を確実に放熱させ、冷却を行う第２及び第３の収納部の各庫内蒸発器における冷却能力不足の解消を図るようにしている。

特開２００８−５１３７９号公報

上記特許文献１に記載の自動販売機において、全ての収納部が冷却運転される場合、圧縮機から吐出された冷媒は、庫外放熱器を介して、各収納部の庫内蒸発器に供給される。このとき、圧縮機から吐出された高圧高温の冷媒は、上記庫外の放熱器だけでなく、冷却／加温用の各収納部の庫内放熱器にも流入する。庫内放熱器に流入した冷媒は、冷却運転している当該収納部の庫内蒸発器による冷却作用によって冷却されることで、高圧低温状態で当該庫内放熱器内に貯留する。

上記の状態において、圧縮機の運転が停止すると、圧縮機の吐出側の圧力が低下するため、庫内放熱器に貯留されていた高圧低温の冷媒が圧力差で圧縮機の吐出側に逆流する。逆流した冷媒は、庫内よりも高温の庫外に流出することで温められる。この温められた冷媒は、圧縮機の運転が再開されることで再び庫内放熱器へ再流入し、当該庫内の冷却運転によって冷却される。

したがって、上記特許文献１に記載の自動販売機においては、圧縮機の運転再開時に、庫内放熱器に再流入した冷媒を冷却するエネルギーが必要となる。このため、冷却／加温用の収納部の冷却効率が低下し、電力量の削減が図れないという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、庫内放熱器を有する収納庫の冷却効率の向上を図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、第１の庫内冷却器と庫内放熱器とを有する第１の収納庫と、第２の庫内冷却器を有する第２の収納庫と、上記収納庫外に設置された第１及び第２の庫外放熱器と、冷媒を吐出する圧縮機と、冷媒経路選択手段と、第１及び第２の弁装置とを具備する。
上記冷媒経路選択手段は、上記圧縮機から吐出された冷媒を上記第１の庫外放熱器、上記各庫内冷却器及び上記圧縮機の順に供給する第１の冷媒循環経路と、上記圧縮機から吐出された冷媒を上記庫内放熱器、上記第２の庫外放熱器、上記第２の庫内冷却器及び上記圧縮機の順に供給する第２の冷媒循環経路とのうち何れかを選択する。上記第１の弁装置は、上記庫内放熱器と上記第２の庫外放熱器との間に配置され、上記第１の冷媒循環経路が選択されたときに上記庫内放熱器と上記第２の庫外放熱器との間の冷媒の連通を遮断する。上記第２の弁装置は、上記圧縮機と上記庫内放熱器との間に配置され、上記庫内放熱器から上記圧縮機へ向かう冷媒の流れを禁止する。

本発明の一実施の形態に係る自動販売機は、第１の庫内冷却器と庫内放熱器とを有する第１の収納庫と、第２の庫内冷却器を有する第２の収納庫と、上記収納庫外に設置された第１及び第２の庫外放熱器と、冷媒を吐出する圧縮機と、冷媒経路選択手段と、第１及び第２の弁装置とを具備する。

上記冷媒経路選択手段は、上記圧縮機から吐出された冷媒を上記第１の庫外放熱器、上記各庫内冷却器及び上記圧縮機の順に供給する第１の冷媒循環経路と、上記圧縮機から吐出された冷媒を上記庫内放熱器、上記第２の庫外放熱器、上記第２の庫内冷却器及び上記圧縮機の順に供給する第２の冷媒循環経路とのうち何れかを選択する。

第１の冷媒循環経路は、第１及び第２の収納庫を冷却する冷却回路に相当する。第２の冷媒循環経路は、第１の収納庫を加温する加温回路に相当する。すなわち、第１の庫外放熱器は冷却用の庫外放熱器として機能し、第２の庫外放熱器は加温用の庫外放熱器として機能する。第１の庫外放熱器の出口側と第２の庫外放熱器の出口側は相互に接続されている。このように冷媒循環経路ごとに庫外放熱器を分割することにより、共通の庫外放熱器で回路を構成する場合に比べて、庫外放熱器の安定した冷媒放熱作用を確保することが可能となる。

上記第１の弁装置は、上記庫内放熱器と上記第２の庫外放熱器との間に配置され、上記第１の冷媒循環経路が選択されたときに上記庫内放熱器と上記第２の庫外放熱器との間の冷媒の連通を遮断する。上記第２の弁装置は、上記圧縮機と上記庫内放熱器との間に配置され、上記庫内放熱器から上記圧縮機へ向かう冷媒の流れを禁止する。

第１の冷媒循環経路が選択されたとき、第１の弁装置によって庫内放熱器と第２の庫外放熱器との間の冷媒の連通が遮断され、第２の弁装置によって庫内放熱器から圧縮機の吐出側へ向かう冷媒の流れが規制される。これにより、庫内放熱器内に残留している冷媒が圧縮機の吐出側へ流出することが防止され、当該流出により温められた冷媒が庫内放熱器へ再流入することにより発生し得る収納庫の冷却効率の低下を回避することが可能となる。

以上のように、上記自動販売機によれば、庫内放熱器から圧縮機の吐出側へ流出する冷媒に起因して発生する庫内冷却効率の低下を防止することができる。これにより、冷却効率を向上させて自動販売機の低消費電力化を図ることができる。

上記第１の弁装置は、第１の開閉弁で構成することができる。上記第２の弁装置は、上記圧縮機から上記庫内放熱器へ向かう冷媒の流れを許容しその逆の流れを禁止する逆止弁で構成することができる。これにより、弁装置の構成の簡素化と低コスト化を図ることができる。

上記の例に限られず、第２の弁装置は、開閉弁で構成してもよい。

上記冷媒経路選択手段は、第２の開閉弁と、第３の開閉弁とを有する構成とすることができる。
上記第２の開閉弁は、上記圧縮機と上記第１の庫外放熱器との間に配置され、上記第２の冷媒循環経路が選択されたときに上記圧縮機と上記第１の庫外放熱器との間の冷媒の連通を遮断する。上記第３の開閉弁は、上記第２の庫外放熱器と上記第１の庫内冷却器との間に配置され、上記第２の冷媒循環経路が選択されたときに上記第２の庫外放熱器と上記第１の庫内冷却器との間の冷媒の連通を遮断する。

これにより、第１の冷媒循環経路と第２の冷媒循環経路との間の切り替えを適切に行うことができる。

上記自動販売機は、上記第１及び第２の庫外放熱器と上記圧縮機との間に、上記第１及び第２の庫内冷却器と並列的に接続された第３の庫内冷却器を有する第３の収納庫をさらに具備してもよい。なお、収納庫の数をさらに増加させることも可能である。

冷媒の種類は特に限定されず、例えば、二酸化炭素、炭化水素系、アンモニア系に代表される自然系冷媒のほか、フロン、代替フロンに代表されるフロン系冷媒を用いることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づき説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の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）は、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。本実施の形態では、第１の収納庫１１はヒートポンプ方式の加温機構が採用され、補助的にヒータ加温機構が併用される。一方、収納庫１２（第２の収納庫）及び収納庫１３（第３の収納庫）はそれぞれ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の庫内冷却器）と、加温用熱交換器としての庫内放熱器３１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Ｖ３１（第３の開閉弁）及びキャピラリーチューブ６０を介して、第１の庫外放熱器５１及び第２の庫外放熱器５２の各出口側に接続されている。庫内蒸発器２１の出口側は、圧縮機４１の吸込側に接続されている。庫内放熱器３１の入口側は、逆止弁Ｖ１２（第２の弁装置）を介して圧縮機４１の吐出側に接続されている。庫内放熱器３１の出口側は、開閉弁Ｖ１１（第１の弁装置、第１の開閉弁）を介して第２の庫外放熱器５２の入口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の庫内冷却器）が設置されている。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Ｖ３２（第３の開閉弁）及びキャピラリーチューブ６０を介して、第１の庫外放熱器５１及び第２の庫外放熱器５２の各出口側に接続されている。庫内蒸発器２２の出口側は、圧縮機４１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の庫内冷却器）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Ｖ３３（第３の開閉弁）及びキャピラリーチューブ６０を介して第１の庫外放熱器５１及び第２の庫外放熱器５２の各出口側に接続されている。庫内蒸発器２３の出口側は、圧縮機４１の吸込側に接続されている。

圧縮機４１は、庫内蒸発器２１〜２３において蒸発された低圧低温の冷媒を吸い込んで高圧高温状態に断熱圧縮する。圧縮機４１は、高圧高温の冷媒ガスを第２の庫外放熱器５２または庫内放熱器３１へ向けて吐出する。

本実施の形態の自動販売機１０の冷却加温システムは、第１の冷媒循環経路と、第２の冷媒循環経路とを有する。第１の冷媒循環経路は、圧縮機４１から吐出された冷媒を第１の庫外放熱器５１、庫内冷却器２１〜２３及び圧縮機４１の順に供給する。第２の冷媒循環経路は、圧縮機４１から吐出された冷媒を庫内放熱器３１、第２の庫外放熱器５２、庫内蒸発器２２、２３及び圧縮機４１の順に供給する。

本実施の形態では、冷媒に二酸化炭素（ＣＯ_２）が用いられ、上記冷却加温システムは超臨界サイクルを構成している。したがって、庫内放熱器３１、第１の庫外放熱器５１及び第２の庫外放熱器５２は、それぞれガスクーラーとして機能する。

圧縮機４１の吐出側と第１の庫外放熱器５１の入口側との間には、開閉弁Ｖ２０（第２の開閉弁）が配置されている。開閉弁Ｖ２０は、第１の冷媒循環経路が選択されたときは圧縮機４１と第１の庫外放熱器５１との間を連通させ、第２の冷媒循環経路が選択されたときは圧縮機４１と第１の庫外放熱器５１との間の連通を遮断する。

また、第１及び第２の庫外放熱器５１、５２の出口側と庫内蒸発器２１〜２３の入口側との間には、開閉弁Ｖ３１〜Ｖ３３（第３の開閉弁）が配置されている。このうち、第１の収納庫１１の庫内蒸発器２１に連絡する開閉弁Ｖ３１は、第２の冷媒循環経路が選択されたときに第２の庫外放熱器５２と第１の庫内冷却器２１との間の冷媒の連通を遮断する。

これら開閉弁Ｖ２０、Ｖ３１〜Ｖ３３は、第１の冷媒循環経路と第２の冷媒循環経路とのうち何れかを選択する冷媒経路選択手段を構成する。すなわち、開閉弁Ｖ２０、Ｖ３１〜Ｖ３３を開放することで、収納庫１１〜１３を冷却運転するための第１の冷媒循環経路が形成される。このとき、開閉弁Ｖ３１〜Ｖ３３を適宜開閉制御することによって、収納庫１１〜１３に対して個々に冷却制御することが可能となる。

一方、開閉弁Ｖ２０及びＶ３１を閉じ、他の開閉弁Ｖ３２及びＶ３３を開放することで、第１の収納庫１１に対しては加温運転、他の収納庫１２及び１３に対しては冷却運転するための第２の冷媒循環経路が形成される。このときも、開閉弁Ｖ３２、Ｖ３３を適宜開閉制御することによって、収納庫１２、１３に対して個々に冷却制御することが可能となる。

開閉弁Ｖ１１、Ｖ２０、Ｖ３１〜Ｖ３３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、これら開閉弁の開閉制御のみならず、圧縮機４１の運転も制御する。さらに、制御ユニットは、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。

第１の開閉弁Ｖ１１（第１の弁装置）は、庫内放熱器３１と第２の庫外放熱器５２との間に配置され、第１の冷媒循環経路が選択されたときに閉弁する。これにより、庫内放熱器３１と第２の庫外放熱器５２との間の冷媒の連通が遮断される。第１の開閉弁Ｖ１１は、第２の冷媒循環経路が選択されたときは開弁し、これにより庫内放熱器３１と第２の庫外放熱器５２との間を連通させる。

逆止弁Ｖ１２（第２の弁装置）は、圧縮機４１と庫内放熱器３１との間に配置され、圧縮機４１から庫内放熱器３１へ向かう冷媒の流れを許容しその逆の流れを禁止する。なお、逆止弁に代えて電磁切替弁等の開閉弁を用いてもよい。

キャピラリーチューブ６０は、冷媒の一次膨張機構としての機能を有し、第１及び第２の庫外放熱器５１、５２と開閉弁Ｖ３１〜Ｖ３３との間に配置されている。キャピラリーチューブ６１〜６３は、冷媒の二次膨張機構としての機能を有し、開閉弁Ｖ３１〜Ｖ３３と庫内蒸発器２１〜２３の間にそれぞれ配置されている。なお、これら膨張機構は、キャピラリーチューブに代えて、電子膨張弁などの他の膨張機構を採用してもよい。この場合は、二次側キャピラリーチューブを省略することが可能である。また、一次側のキャピラリーチューブ６０は、必要に応じて省略することも可能である。

本実施の形態の自動販売機１０は、各収納庫１１〜１３の内部に、空気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の収納庫１１においては、庫内放熱器３１が庫内蒸発器２１の風下側に配置されている。第１の庫外放熱器５１及び第２の庫外放熱器５２に対しては、庫外ファン１０１がそれぞれ設置されている。

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

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。制御ユニット１００は、温度センサの出力に基づいて、開閉弁Ｖ３１〜Ｖ３３の開閉制御、圧縮機４１の運転制御等を行う。

さらに、本実施の形態の自動販売機１０は、熱交換ユニット１０２を備えている。熱交換ユニット１０２は、庫内蒸発器２１〜２３の出口側と圧縮機４１の吸込側との間を接続する管路Ｃ１と、庫外放熱器５１、５２の出口側とキャピラリーチューブ６０の入口側との間を接続する管路Ｃ２との間で所定の熱交換を行う。

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が冷却室として運転される場合、制御ユニット１００は、第１の開閉弁Ｖ１１を閉じ、第２の開閉弁Ｖ２０及び第３の開閉弁Ｖ３１〜Ｖ３３を開放することで、第１の冷媒循環経路を形成する。

圧縮機４１から吐出された冷媒は、第１の庫外放熱器５１で放熱される。第１の庫外放熱器５１で放熱された冷媒は、キャピラリーチューブ６０、開閉弁Ｖ３１〜Ｖ３３及び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に導入された冷媒の吸熱作用により、庫内は冷却される。庫内を吸熱した冷媒は、管路Ｃ１を介して圧縮機４１に吸い込まれる。

以上のように、第１の冷媒循環経路における冷媒の循環作用によって、各収納庫１１〜１３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Ｖ３１〜Ｖ３３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Ｖ３１〜Ｖ３３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Ｖ３１〜Ｖ３３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、制御ユニット１００は、第１の開閉弁Ｖ１１を開き、第２の開閉弁Ｖ２０及び第３の開閉弁Ｖ３１を閉じることで、第２の冷媒循環経路を形成する。

圧縮機４１から吐出された冷媒は、逆止弁Ｖ１２を介して庫内放熱器３１へ供給されて放熱する。この放熱熱により、第１の収納庫１１が加温される。庫内放熱器３１で放熱された冷媒は、開閉弁Ｖ１１を介して第２の庫外放熱器５２へ供給されて再放熱する。第２の庫外放熱器５２で放熱した冷媒は、キャピラリーチューブ６０、開閉弁Ｖ３２、Ｖ３３及びキャピラリーチューブ６２、６３を介して第２、第３の収納庫１２、１３の庫内蒸発器２２、２３へ各々供給される。庫内蒸発器２２、２３に導入された冷媒の吸熱作用により、庫内は冷却される。庫内を吸熱した冷媒は、管路Ｃ１を介して圧縮機４１に吸い込まれる。

以上のように、第２の冷媒循環経路における冷媒の循環作用によって、第１の収納庫１１の庫内温度が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。）に加温され、第２、第３の収納庫１２、１３の庫内温度が設定冷却温度に冷却される。設定加温温度は、例えば５０℃〜６０℃である。なお必要に応じて、制御ユニット１００は、ヒータ９１を補助的に作動させて収納庫１１の加温制御を行う。

本実施の形態においては、庫外放熱器３１における冷媒の放熱効果を利用して収納庫１１を加温するようにしている。これにより、冷媒の熱エネルギーを効果的に利用した省エネルギー効果の高い加温システムを構築することができる。

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、第１の開閉弁Ｖ１１を閉塞し、第２の開閉弁Ｖ２０を開放する。これにより、第２の冷媒循環経路から第１の冷媒循環経路へ切り替えられ、第１の収納庫１１に対する加温制御が停止される。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、第１の冷媒循環経路から第２の冷媒循環経路へ切り替えて、収納庫１１の加温運転を再開する。

上述のように、本実施の形態の自動販売機１０においては、第１の収納庫１１を冷却制御するべく第１の冷媒循環経路に切り替えたときに第１の開閉弁Ｖ１１を閉塞するように構成されている。これにより、庫内放熱器３１の出口側と第２の庫外放熱器５２の入口側との間の冷媒の連通が遮断される。また、逆止弁Ｖ１２によって、庫内放熱器３１の入口側側から圧縮機４１の吐出側へ向かう冷媒の流れが禁止される。

したがって、本実施の形態によれば、庫内放熱器３１内に残留する冷媒が圧縮機４１の吐出側へ流出することが防止され、当該流出により温められた冷媒が庫内放熱器へ再流入することにより発生し得る収納庫の冷却効率の低下を回避することが可能となる。これにより、収納庫１１の庫内冷却効率を向上させて自動販売機の低消費電力化を図ることができる。また、コスト的に有利な逆止弁（Ｖ１２）を採用することで、当該自動販売機の冷却加温システムの低コスト化を図ることが可能となる。

また、本実施の形態によれば、第１の冷媒循環経路を構成する第１の庫外放熱器５１と、第２の冷媒循環経路を構成する第２の庫外放熱器５２とをそれぞれ別個の放熱器で構成し、これらの出口側を相互に接続している。このように冷媒循環経路ごとに庫外放熱器を分割することにより、共通の庫外放熱器で回路を構成する場合に比べて、庫外放熱器の安定した冷媒放熱作用を確保することが可能となる。

＜第２の実施の形態＞
図２は、本発明の第２の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。なお、図において上述の第１の実施の形態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。

本実施の形態の自動販売機２０は、第１の庫外放熱器５１の出口側が第２の庫外放熱器５２の入口側に接続されている点で、上述の第１の実施の形態と異なっている。したがって、第１の冷媒循環経路によって第１〜第３の収納庫１１〜１３を冷却運転する場合、圧縮機４１から吐出された冷媒は、第１の庫外放熱器５１で放熱された後、さらに第２の庫外放熱器５２で放熱される。第２の庫外放熱器５２で放熱された冷媒は、開閉弁Ｖ３１〜Ｖ３３を介して庫内蒸発器２１〜２３へ供給されることで、収納庫１１〜１３の冷却作用が行われる。

このとき、庫内放熱器３１の出口側と第２の庫外放熱器５２の入口側との間に配置された第１の弁装置としての開閉弁Ｖ１１の遮断機能と、庫内放熱器３１の入口側と圧縮機４１の吐出側との間に配置された第２の弁装置としての逆止弁Ｖ１２の逆止機能とによって、庫内放熱器３１側から圧縮機４１の吐出側への冷媒の流出が規制される。これにより、当該流出により温められた冷媒が庫内放熱器へ再流入することにより発生し得る収納庫１１の冷却効率の低下を回避することが可能となる。

したがって、本実施の形態の自動販売機２０においても上述の第１の実施の形態と同様に、収納庫１１の庫内冷却効率を向上させて自動販売機の低消費電力化を図ることができる。特に本実施の形態においては、第１の冷媒循環経路において第１の庫外放熱器５１と第２の庫外放熱器５２の両方をガスクーラーとして使用している。これにより、第１の実施の形態と比較して、第１の庫外放熱器５１を容量的に小さくすることができ、冷却加温システムの低コスト化を図ることができる。

＜第３の実施の形態＞
図３は、本発明の第３の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。なお、図において上述の第１の実施の形態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。

本実施の形態の自動販売機３０においては、第２の収納庫１２は、第１の収納庫１１と同様に冷却加温室として構成されている。すなわち、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のほか、加温用熱交換器としての庫内放熱器３２とがそれぞれ設置されている。

収納庫１１の庫内放熱器３１（第１の庫内放熱器）と収納庫１２の庫内放熱器３２（第２の庫内放熱器）は、圧縮機４１の吐出側と第２の庫外放熱器５２の入口側との間に並列的に接続されている。すなわち、第１、第２の庫内放熱器３１、３２の入口側は、逆止弁Ｖ１２を介して圧縮機４１の吐出側にそれぞれ接続されている。そして、第１の庫内放熱器３１の出口側は、開閉弁Ｖ１１１（第１の開閉弁）を介して第２の庫外放熱器５２の入口側に接続され、第２の庫内放熱器３２の出口側は、開閉弁Ｖ１１２（第１の開閉弁）を介して第２の庫外放熱器５２の入口側に接続される。また必要に応じて、第２の収納庫１２には、補助加熱機構としてヒータ９２が配置される。

開閉弁Ｖ１１１、Ｖ１１２は、収納庫１１〜１３を冷却運転するための第１の冷媒循環経路が選択されたときに閉弁し、庫内放熱器３１、３２と第２の庫外放熱器５２との間の冷媒の連通が遮断される。また、第１の開閉弁Ｖ１１１、Ｖ１１２は、収納庫１１、１２を加温運転するための第２の冷媒循環経路が選択されたときは開弁し、庫内放熱器３１、３２と第２の庫外放熱器５２との間を連通させる。

また、本実施の形態の自動販売機３０は、上述の第２の実施の形態の自動販売機２０と同様に、第１の庫外放熱器５１の出口側が第２の庫外放熱器５２の入口側に接続されている。したがって、第１の冷媒循環経路によって第１〜第３の収納庫１１〜１３を冷却運転する場合、圧縮機４１から吐出された冷媒は、第１の庫外放熱器５１で放熱された後、さらに第２の庫外放熱器５２で放熱される。第２の庫外放熱器５２で放熱された冷媒は、開閉弁Ｖ３１〜Ｖ３３を介して庫内蒸発器２１〜２３へ供給されることで、収納庫１１〜１３の冷却作用が行われる。

このとき、庫内放熱器３１、３２の出口側と第２の庫外放熱器５２の入口側との間に配置された第１の弁装置としての開閉弁Ｖ１１１、Ｖ１１２の遮断機能と、庫内放熱器３１、３２の入口側と圧縮機４１の吐出側との間に配置された第２の弁装置としての逆止弁Ｖ１２の逆止機能とによって、庫内放熱器３１、３２側から圧縮機４１の吐出側への冷媒の流出が規制される。これにより、当該流出により温められた冷媒が庫内放熱器へ再流入することにより発生し得る収納庫１１、１２の冷却効率の低下を回避することが可能となる。

第１、第２の収納庫１１、１２が加温室として使用され、第３の収納庫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、第２の収納庫１１、１２が加温室として使用される場合、制御ユニット１００は、第１の開閉弁Ｖ１１１、Ｖ１１２を開き、第２の開閉弁Ｖ２０及び第３の開閉弁Ｖ３１、Ｖ３２を閉じることで、第２の冷媒循環経路を形成する。圧縮機４１から吐出された冷媒は、逆止弁Ｖ１２を介して庫内放熱器３１、３２へ供給されて放熱する。この放熱熱により、第１、第２の収納庫１１、１２が加温される。庫内放熱器３１で放熱された冷媒は、開閉弁Ｖ１１１、Ｖ１１２を介して第２の庫外放熱器５２へ供給されて再放熱する。第２の庫外放熱器５２で放熱した冷媒は、キャピラリーチューブ６０、開閉弁Ｖ３３及びキャピラリーチューブ６３を介して第３の収納庫１３の庫内蒸発器２３へ供給される。庫内蒸発器２３に導入された冷媒の吸熱作用により、第３の収納庫１３は冷却される。庫内を吸熱した冷媒は、管路Ｃ１を介して圧縮機４１に吸い込まれる。

以上のように、第２の冷媒循環経路における冷媒の循環作用によって、第１、第２の収納庫１１、１２の庫内温度が設定加温温度に加温され、第３の収納庫１３の庫内温度が設定冷却温度に冷却される。なお必要に応じて、制御ユニット１００は、ヒータ９１、９２を補助的に作動させて収納庫１１、１２の加温制御を行う。

収納庫１１、１２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、１２が設定加温温度に達すると、第１の開閉弁Ｖ１１１、Ｖ１１２を閉塞し、第２の開閉弁Ｖ２０を開放する。これにより、第２の冷媒循環経路から第１の冷媒循環経路へ切り替えられ、第１の収納庫１１に対する加温制御が停止される。その後、制御ユニット１００は、収納庫１１、１２が設定加温温度よりも庫内温度が低下した場合、第１の冷媒循環経路から第２の冷媒循環経路へ切り替えて、収納庫１１、１２の加温運転を再開する。

図４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／加温室１１１、残り２つは冷却室１１２、１１３とされている。各収納庫１１１〜１１３には、庫内蒸発器１２１、１２２、１２３がそれぞれ配置されており、冷却／加温室としての収納庫１１１には庫内放熱器１３１が配置されている。圧縮機１４１の吐出側と庫外放熱器１５０の入口側との間には、開閉弁Ｖ４が配置されている。庫内放熱器１３１の入口側は、開閉弁Ｖ５を介して、圧縮機１４１の吐出側と開閉弁Ｖ５の入口側との間に接続されており、庫内放熱器１３１の出口側は、開閉弁Ｖ４の出口側と庫外放熱器１５０の入口側との間に接続されている。庫外放熱器１５０の出口側と庫内蒸発器１２１〜１２３の間には、冷媒の供給制御を行うための開閉弁Ｖ１〜Ｖ３がそれぞれ配置されている。

各収納庫１１１を冷却運転する場合、開閉弁Ｖ４は開放され、開閉弁Ｖ５は閉塞される。この状態において、圧縮機１４１から吐出された冷媒は、開閉弁Ｖ４、庫外放熱器１５０、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３及び庫内蒸発器１２１〜１２３の順に供給される。また、収納庫１１を加温運転するとともに収納庫１２、１３を冷却運転する場合は、開閉弁Ｖ４は閉塞され、開閉弁Ｖ５は開放される。この状態において、圧縮機１４１から吐出された冷媒は、開閉弁Ｖ５、庫内放熱器１３１、庫外放熱器１５０、開閉弁Ｖ１〜Ｖ３及び庫内蒸発器１２１〜１２３の順に供給される。

上述した構成の比較例に係る自動販売機の冷却加温システムにおいては、全ての収納部が冷却運転される場合、圧縮機から吐出された冷媒は、庫外放熱器を介して、各収納部の庫内蒸発器に供給される。このとき、圧縮機から吐出された高圧高温の冷媒は、上記庫外の放熱器だけでなく、冷却／加温用の各収納部の庫内放熱器にも流入する。庫内放熱器に流入した冷媒は、冷却運転している当該収納部の庫内蒸発器による冷却作用によって冷却されることで、高圧低温状態で当該庫内放熱器内に貯留する。上記の状態において、圧縮機の運転が停止すると、圧縮機の吐出側の圧力が低下するため、庫内放熱器に貯留されていた高圧低温の冷媒が圧力差で圧縮機の吐出側に逆流する。逆流した冷媒は、庫内温度よりも高い庫外温度に曝されることで温められる。この温められた冷媒は、圧縮機の運転が再開されることで再び庫内放熱器へ再流入し、当該庫内の冷却運転によって冷却される。したがって、図４に示した比較例に係る自動販売機においては、圧縮機の運転再開時に、庫内放熱器に再流入した冷媒を冷却するエネルギーが必要となる。このため、冷却／加温用の収納部の冷却効率が低下し、電力量の削減が図れないという問題がある。

これに対して、図１に示した本実施の形態の自動販売機によれば、上述したように、第１の冷媒循環経路が選択されたとき、開閉弁Ｖ１１によって庫内放熱器３１と第２の庫外放熱器５２との間の冷媒の連通が遮断され、逆止弁Ｖ１２によって庫内放熱器３１から圧縮機４１の吐出側へ向かう冷媒の流れが規制される。これにより、庫内放熱器３１内に残留している冷媒が圧縮機４１の吐出側へ流出することが防止され、当該流出により温められた冷媒が庫内放熱器３１へ再流入することにより発生し得る収納庫１１の冷却効率の低下を回避することが可能となる。

以上のように、本実施の形態の自動販売機１０によれば、庫内放熱器３１へ流入する冷媒に起因する収納庫１１の冷却効率の低下を抑制することができる。これにより、自動販売機１０の低消費電力化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の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の変更が可能である。

例えば以上の実施の形態では、第１の収納庫１１にヒータ９１を設置したが、勿論この構成は任意であり、必要に応じてヒータ９１を省略してもよい。

また、以上の実施の形態では、第２の弁装置として逆止弁Ｖ１２を設置したが、これに代えて電磁切替弁等の開閉弁を用いることも可能である。これにより、第１の冷媒循環経路の選択時に当該第２の弁装置を閉塞することで、圧縮機からの吐出冷媒が庫内放熱器３１へ流入することを阻止することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態による自動販売機の冷却加温システムの構成を示す配管構成図である。 本発明の第２の実施の形態による自動販売機の冷却加温システムの構成を示す配管構成図である。 本発明の第３の実施の形態による自動販売機の冷却加温システムの構成を示す配管構成図である。 本発明の実施の形態の比較例に係る自動販売機の冷却加温システムの構成を示す配管構成図である。

符号の説明

１０…自動販売機
１１〜１３…収納庫
２１〜２３…庫内蒸発器（庫内冷却器）
３１、３２…庫内放熱器
４１…圧縮機
５１…第１の庫外放熱器
５２…第２の庫外放熱器
６０、６１、６２、６３…キャピラリーチューブ
Ｖ１１、Ｖ１１１、Ｖ１１２…第１の開閉弁（第１の弁装置）
Ｖ１２…逆止弁（第２の弁装置）
Ｖ２０…第２の開閉弁
Ｖ３１、Ｖ３２、Ｖ３３…第３の開閉弁
１００…制御ユニット

Claims (5)

1. 第１の庫内冷却器と庫内放熱器とを有する第１の収納庫と、
   第２の庫内冷却器を有する第２の収納庫と、
   前記収納庫外に設置された第１及び第２の庫外放熱器と、
   冷媒を吐出する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出された冷媒を前記第１の庫外放熱器、前記各庫内冷却器及び前記圧縮機の順に供給する第１の冷媒循環経路と、前記圧縮機から吐出された冷媒を前記庫内放熱器、前記第２の庫外放熱器、前記第２の庫内冷却器及び前記圧縮機の順に供給する第２の冷媒循環経路とのうち何れかを選択する冷媒経路選択手段と、
   前記庫内放熱器と前記第２の庫外放熱器との間に配置され、前記第１の冷媒循環経路が選択されたときに前記庫内放熱器と前記第２の庫外放熱器との間の冷媒の連通を遮断する第１の弁装置と、
   前記圧縮機と前記庫内放熱器との間に配置され、前記庫内放熱器から前記圧縮機へ向かう冷媒の流れを禁止する第２の弁装置と
   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１の弁装置は、第１の開閉弁であり、
   前記第２の弁装置は、前記圧縮機から前記庫内放熱器へ向かう冷媒の流れを許容しその逆の流れを禁止する逆止弁である
   自動販売機。
3. 請求項２に記載の自動販売機であって、
   前記冷媒経路選択手段は、
   前記圧縮機と前記第１の庫外放熱器との間に配置され、前記第２の冷媒循環経路が選択されたときに前記圧縮機と前記第１の庫外放熱器との間の冷媒の連通を遮断する第２の開閉弁と、
   前記第２の庫外放熱器と前記第１の庫内冷却器との間に配置され、前記第２の冷媒循環経路が選択されたときに前記第２の庫外放熱器と前記第１の庫内冷却器との間の冷媒の連通を遮断する第３の開閉弁とを有する
   自動販売機。
4. 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の庫外放熱器と前記圧縮機との間に、前記第１及び第２の庫内冷却器と並列的に接続された第３の庫内冷却器を有する第３の収納庫をさらに具備する
   自動販売機。
5. 請求項１に記載の自動販売機であって、
   前記冷媒は、二酸化炭素である
   自動販売機。

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